Alimentatore da banco a basso costo fai-da-te

alimentatore stabilizzato da banco

L’alimentatore da banco è uno strumento immancabile in ogni laboratorio di elettronica, ma non trattandosi di certo di uno strumento economico, molti hobbisti ricorrono ad alimentatori "di fortuna", magari ricavati da vecchi pc, stampanti ed elettrodomestici vari. Vediamo allora nel dettaglio un interessante progetto di realizzazione di un alimentatore digitale stabilizzato da banco.

L’alimentatore da banco è uno strumento immancabile in ogni laboratorio di elettronica, ma non trattandosi di certo di uno strumento economico, molti hobbisti ricorrono ad alimentatori "di fortuna", magari ricavati da vecchi pc, stampanti ed elettrodomestici vari. Questi alimentatori di certo non hanno un costo, ma non possiamo dire essere il top della praticità; una strada percorribile da chi vuole sul proprio banco un alimentatore di tutto rispetto e dai costi ridotti, è costruirlo da sè. Vediamo allora nel dettaglio un interessante progetto di realizzazione di un alimentatore digitale stabilizzato da banco. Si tratta di un alimentatore costruito con componenti standard facilmente reperibili, è dotato di display utile a visualizzare i valori di tensione e corrente erogati; una caratteristica molto interessante è la possibilità di collegare l’alimentatore al PC, si avrebbe così la possibilità di controllare mediante semplici comandi le grandezze da erogare ed è possibile anche effettuare operazioni di lettura delle stesse grandezze, è una funzione comodissima e particolarmente indicata per chi volesse utilizzarlo per fare test automatici su dispositivi elettronici. L’hardware è particolarmente semplificato in quanto molte funzioni vengono fatte svolgere dal microcontrollore, questo complica il software, ma esso è liberamente scaricabile :)

Ciò che sta alla base di un alimentatore elettronico stabilizzato è un circuito composto da un transistor ed una tensione di riferimento generata da un diodo Zener. Ad esempio vediamo in figura un circuito in grado di erogare 4V ricevendo in ingresso 5-30V

 

I limiti di questo circuito consistono nel fatto che esso eroga una tensione fissa, ed inoltre in caso di cortocircuito all’uscita, il transistor si romperebbe. Per conservare la semplicità del circuito ovviandone agli inconvenienti, è possibile adottare alcune soluzioni che ne fanno un alimentatore davvero interessante. Fino a poco tempo fa circuiti del genere venivano "corretti" con l’utilizzo di amplificatori operazionale retroazionati adibiti a funzioni di controllo, oggi però possiamo effettuare le stesse funzioni mediante microcontrollori con il risultato di un circuito notevolmente semplificato. Ciò che interessa in questo circuito è la rapidità dei controlli, in quanto è necessario rilevare tempestivamente la presenza di un cortocircuito in uscita al fine di spegnere il circuito per salvaguardare il transisto; in questo progetto si è scelto di utilizzare un microcontrollore ATmega8, il quale è dotato di un convertore AD piuttosto rapido in ingresso, ma non è dotato di un DAC di uscita, inoltre la tecnica di ottenere uscite analogica tramite PWM e filtro passa-basso risulta inadeguata al progetto in quanto rallenterebbe la risposta e quindi renderebbe fatale un cortocircuito in uscita all’alimentatore. Utilizziamo quindi un DAC con rete R-2R, con esso possiamo ottenere (se utilizziamo 3 bit di uscita del MCU) una tensione di uscita regolabile a step da Vcc/8 da 0 a Vcc. Questo circuito garantisce rapidità di risposta, però è evidente che non possiamo collegarci alcun carico; pertanto affinche diventi lo stadio di uscita del nostro alimentatore da banco è opportuno dotare il DAC di uno stadio di amplificazione.

Amplificazione DAC:

 

 

Utilizziamo un transistor di potenza e dei transistors in configurazione Darlington connessi come in figure: (figura darlington) Il transistor Q1 è un BD245 che ha un hfe=30 ed una corrente massima di 3A; la sua corrente di base deve essere di circa 150 mA, ed è per questo motivo che introduciamo un transistor di media potenza Q2 in grando di portare una corrente di 3mA al valore desiderao. I transistors Q3 e Q4 (BC547 e BC557) vengono invece utilizzati per amplificare la tensione. Il fattore di amplificazione del circuito è: Vampl= (R10 + R11)/R11

Per il dimensionamento dell’intero circuito vi consiglio di fare riferimento a questo articolo, intanto vediamo come utilizzare il nostro alimentatore collegandolo al PC La comunicazione tra PC e alimentatore avverrà tramite Bus I2C, pertanto occorre un adattatore da USB a I2C, per quanto riguarda il software invece possiamo utilizzare qualunque software in grado di inviare comandi al bus.

Ecco un esempio di comandi che possono essere inviati all’alimentatore:

comandi I2C per l’alimentatore
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# setta Imax a 0.20A:
i2ctalk i=20
# Restituisce il valore della corrente I:
i2ctalk i
# salva le impostazioni correnti
i2ctalk s
# setta Umax a 2.1V:
i2ctalk u=21
# restituisce il valore di tensione:
i2ctalk u

A questo punto credo proprio ne valga la pena cimentarsi nella costruzione di questo alimentatore; ogni approfondimento lo trovate all’ indirizzo linkato nell’articolo. Il progetto è anche ampliabile e ,come ogni cosa, perfettibile…ad esempio sarebbe interessante realizzare il tutto con Arduino realizzano un apposito shield.

2 Comments

  1. StewieGriffin92 1 agosto 2011
  2. Vittorio Crapella 4 novembre 2011

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