Misure su alimentatore non stabilizzato

[luigi2000]

Salve,
alcuni amici mi hanno parlato di questo sito e sono proprio contento di averne saputo l’esistenza.
Ho già divorato alcuni articoli e vari interventi nel forum. Tutto molto interessante.

Vorrei spiegare il motivo di questa mia richiesta (spero che la sezione del forum scelta sia quella giusta).
Studio elettronica a scuola. La materia mi piace ma facciamo poca pratica, almeno mi pare.
Tanta teoria, che comunque mi interessa, e poco laboratorio, soprattutto esercitazioni di misure.

Io, invece, vorrei cominciare a mettere le mani su qualche componente elettronico. Magari sbaglio,
ma è un desiderio che non riesco a frenare.

Allora, l’idea che mi è venuta è quella di realizzare un alimentatore, per il momento non stabilizzato. A scuola abbiamo studiato il raddrizzatore a ponte di Graetz.
E così mi sono dotato di un trasformatore resinato 220 V/9V, un ponte W02M ed un condensatore elettrolitico da 470 microfarad.

Ho montato il tutto su una breadboard e qui sono cominciati i primi problemi. La prima misura che ho voluto verificare è il valore efficace della tensione ai capi del secondario. L’ho fatto con un tester analogico, ICE 680R.

Mentre all’ingresso era effettivamente presente la tensione di 220 V, in uscita ne misuravo circa 14,5 V. Come mai?

Aggiungo qualche immagine che spero possa essere utile.
La prima è il trasformatore con i dati di targa (spero si leggano).

[luigi2000]

Qui c'è la misura delle tensioni ai capi del secondario e del primario.
Grazie.

[claudiocedrone]

E' semplicemente perché hai misurato la tensione "a vuoto", devi applicare un carico al secondario per misurare la tensione nominale.

[lelerelele]

Io, invece, vorrei cominciare a mettere le mani su qualche componente elettronico...

Direi come inizio <<<ottimo>>>, ritengo che strada facendo penserai che la teoria che avevi imparato, in realtà non l'avevi "imparata", non è un controsenso ma semplicemente se cio che hai studiato poi non riesci ad applicarlo rimane una cosa che non ti serve. (questo è stato il mio parere da quando andavo a scuola).

Eccone un primo esempio, dalla teoria dovresti sapere che i dati di targa del trasformatore si riferiscono ad una tensione efficace con una potenza di targa, quindi un carico applicato che assorba una corrente ben definita, questa corrente darà luogo ad una tensione inferiore per effetto di varie perdite dovute a mutuo accoppiamento, perdite in vari punti per effetto joule, e questa tensione effettiva verrà riportata in targa.

quando leggerai qualunque datasheets di un componente dovrai sempre prestare molta attenzione alle condizioni a cui la misura è riferita.

Saluti e buon studio.

[elfo]

Mentre all’ingresso era effettivamente presente la tensione di 220 V, in uscita ne misuravo circa 14,5 V. Come mai?

I trasformatori sono specificati per la tensione di uscita nominale alla corrente di carico nominale.
Dovresti fare la misura della tensione di uscita applicando un carico resistivo il cui valore lo ricavi dai VA di targa del trasformatore e dalla tensione di uscita nominale.
La "regolazione" (rapporto tra tensione di uscita alla corrente di uscita nominale e quella a vuoto) di un trasformatore puo' variare tra oltre il 50% (nel tuo caso e' di circa il 60%) per i trasformatori piccolisssimi (pochi VA) e pochi % per un trasfo toroidale da varie centinaia / poche migliaia di VA.

Guarda (ti ho linkato sotto il PDF) Voltage regulator handbook national semiconductor - sezione 8.0 Power Supply Design - in cui viene descritta (a cura di Ed Polen fondatore della Signal Transformer) la selezione del trasfo, del ponte e del condensatore di filtro
"The purpose of this section is to provide a practical guide for the selection of a power supply transformer and filter components"

http://www.smcelectronics.com/DOWNLOADS ... OLTREG.PDF

P.S. l'uso dell'ICE 680R e' *severamente* vietato ai minori di anni 50

[Brianz]

A scuola avete trattato l'argomento dell'alimentazione da rete?
Non so quale sia il tuo libro di testo, ma penso che qualcosa ci sarà. In ogni caso, oltre al link indicato da elfo, in rete trovi un mare di pagine che riguardano l'argomento.
Eppoi, avete un prof: stressatelo di domande. Dovrebbe essere lì proprio per insegnare....e magari ci fate anche una bella figura.

Dato che non è possibile fare una lezione in un forum, si possono almeno dire le seguenti cose:

- p.f., please, bitte, la rete di distribuzione alternata è passata da molti anni da 220 V a 230V (e da 380 a 400V). Capisco che permane, causa anche le pubblicità balorde, "la 220", ma, essendo un futuro tecnico, è opportuno adottare una qual precisione superiore agli spot in quello che si dice.

- il trasformatore è una macchina in ca. La tensione al secondario, idealmente (ma anche praticamente nei trasformatori di buona qualità) indicano la tensione primaria a cui corrisponde la tensione secondaria al carico nominale.
Ovviamente, a vuoto la tensione secondaria sarà maggiore (V0) di quella a carico (Vnom), dato che il trafo reale non è quello ideale e presenta cdt e perdite varie.
Quindi, per fare una misura adeguata dovrai caricare il secondario con la corrente nominale.
Ovviamente il valore della tensione secondaria varierà a seconda del carico e, inoltre, seguirà le variazioni di quella primaria, che ha un certo grado di tolleranza.

- però, se applichi al trasformatore un raddrizzatore a ponte e un condensatore di livellamento, la tensione continua al secondario sarà data dalla classica formula Vcc= Vca * 1.1414.
Se non c'è carico, avrai sul secondario non la Vnom, ma la V0, quindi maggiore.
La caduta di tensione sui diodi va considerata quando aggiungi il carico, ma a vuoto è abbastanza trascurabile. La dovrai però considerare non appena applichi il carico.
Come ci sarà da calcolare il valore della capacità per ottenere il ripple voluto.
Inserisci alcuni resistori per ottenere diversi valori di corrente e vedi come cambia la tensione in relazione al carico.

A mio parere, due altre considerazioni: se infili i terminali di un trasformatore di quello del tipo in foto, se i terminali sono 0.6-0.8 va ancora bene. Se i terminali sono di diametro maggiore si forzano le mollette di contatto della breadboard , col rischio di ritrovarsi dei falsi contatti quando si inseriscono diametri piccoli, come i pin di un transistor.
In ultimo, i coccodrilli isolati vanno bene per una prova al volo, ma sulla tensione di rete, occhio alla penna...

E vai col 680R: è un pezzettino di storia. Attenzione a non sovraccaricare o sbagliare posizione dei puntali perché ricambi se ne trovano ancora, ma se si danneggia il microamperometro finisce che costa meno uno dei tanti multimetri cinesi.

[luigi2000]

Oggi giornata impegnativa, cominciano, tra qualche giorno, le prime verifiche ed io non vorrei farmi trovare impreparato.
Ho letto tutte le risposte delle quali ringrazio davvero tanto. Molte informazioni che ora dovrò cominciare a digerire. Comunque, un po' di luce comincio a vederla. Il punto davvero importante, per quanto riesco ora a dire, è che i dati di targa si riferiscono ad un secondario collegato ad un carico nel quale, inoltre, deve scorrere la corrente nominale (corrente che, credo, sarà un altro valore di targa; ma nella mia "targa" non c'è. Evidentemente la devo ricavare grazie alla potenza apparente).

Mi rileggerò gli interventi ed anche i link proposti.

Grazie mille.


P.S.: perché non posso usare un 680R ?

[Brianz]

Ma non è che non puoi usare l'ICE...

elfo ha solo fatto una battuta, in relazione al fatto che il 680R è uno strumento "storico", vero vintage, in auge negli anni '60-'70
Si tratta di uno strumento che all'epoca ha fatto storia, tanto da essere diffusissimo e ancora prodotto oggi con le stesso design di quando è stato realizzato decine di anni fa.
Oltre alla scala ad ampio angolo ed alla buona precisone, era eccezionale la costruzione interna che permetteva una riparazione praticamente a chiunque, disponendo di schemi e parti di ricambio.
Certamente non è comparabile con un buon multimetro digitale, anche solo per la mancanza di autorange e per la facilità di lettura, ma non si tratta di archeologia industriale: è senz'altro molto meglio della miriade di multimetri digitali cinesi a basso costo che infestano il mercato

Per contro, il sistema di spine rendeva pericoloso l'uso al tecnico disattento, con la possibilità di guastare qualche resistenza dei partitori interni o anche lo strumentino. Però la presenza dello schema e dei ricambi solitamente permettevano di salvarlo.

Io ne ho ancora uno della prima versione con la batteria da 3V cilindrica, batteria che ad un certo punto le industrie decidono di dismettono e che viene sostituita nelle ultime versioni con una 9V (ma la 3V si trova ancora perché qualcuno ancora la produce).

Quindi, usa pure il 680R e se in futuro lo cambi con uno digitale, guarda con cura cosa vai ad acquistare per avere almeno un prodotto analogo.

[luigi2000]

Grazie Brianz,
in realtà avevo capito che si trattava di una battuta. Ero però curioso di comprenderne il senso appieno.
E ciò che scrivi va proprio in quella direzione. Mai avrei potuto immaginare ...
Ti dico di più: ora mi vado a cercare i manuali.

Grazie 1000.

[speedyant]

Per certi versi "cominciare" con un 680R ti "costringe" a ragionare sulle misure, fare attenzione alle boccole e al concetto di fondoscala.
Ovvero ti "insegna" a fare le misure.