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Corso di Elettronica di base. Resistenze e condensatori

Elettronica di base. Resistenze e condensatori

In questa puntata ci occupiamo di due tipi di componenti largamente utilizzati in campo elettronico. Ci riferiamo,lo avrete già capito, alle resistenze ed ai condensatori. Presenteremo anche, come promesso, il primo di una serie di circuiti di base indispensabili nel laboratorio di qualsiasi sperimentatore; questo mese proponiamo il progetto di un semplice alimentatore in grado di fornire tensioni continue comprese tra 1,2 e 15 volt.

Ma procediamo con ordine occupandoci innanzitutto delle resistenze. L’unità di misura di questo componente è l’Ohm ma più spesso, specialmente in campo elettronico, viene utilizzato il Kohm ( 1 Kohm = 1.000 Ohm). Le resistenze vengono anche identificate dalla massima potenza che sono in grado di dissipare. Solitamente quelle utilizzate nei circuiti elettronici sono da 1/4 di watt mentre negli stadi di potenza non è raro trovare elementi da 1, 2 o più watt.

elettronica_base_tolleranza_codice

Le resistenze si differenziano anche a seconda del tipo di materiale utilizzato per la loro realizzazione. Le più comuni sono del tipo a strato di carbone, a carbone agglomerato o a strato metallico; quelle di precisione sono del tipo a film metallico o all’ossido di metallo mentre quelle di maggior potenza vengono realizzate utilizzando del filo inglobato in contenitore ceramico o metallico. Se sulle resistenze di potenza il valore ohmico è stampigliato in chiaro sul contenitore, per identificare il valore delle resistenze di piccola potenza viene utilizzato un particolare codice a colori che tutti gli hobbisti debbono conoscere a menadito.

Solitamente le strisce colorate sono quattro ma qualche volta sono di più , cinque o anche sei. Nelle due tabelle riportiamo il codice dei colori riferito alle resistenze con 4 anelli e quello riguardante le resistenze con 5 anelli. Occupiamoci innanzitutto delle resistenze con 4 anelli. Per questi componenti, il primo e il secondo anello rappresentano le prime due cifre del valore mentre la terza rappresenta il fattore di moltiplicazione. Così, ad esempio, se le prime tre strisce sono rispettivamente di colore rosso-viola-rosso, il valore ohmico della resistenza è il seguente 2-7-00 ovvero 2.700 ohm (2,7 Kohm) mentre, per fare un altro esempio, se i colori sono marrone-verde-giallo, il valore della resistenza è il seguente: 1-5-0000 ovvero 150.000 ohm (150 Kohm). Facile, no? Il quarto anello (se presente) indica la tolleranza dell’elemento; solitamente la tolleranza è del 5% (colore oro) ma, come si vede in tabella, può variare tra lo 0,05% ed il 20%.

Abbastanza simile è il caso delle resistenze con 5 o 6 anelli colorati. In queste resistenze i primi tre anelli rappresentano le prime tre cifre mentre il fattore moltiplicativo è dato dal colore del quarto anello. La quinta striscia indica la tolleranza del componente mentre la sesta rappresenta il coefficiente di temperatura ovvero la variazione del valore in funzione della variazione della temperatura di lavoro. Anche in questo caso proviamo a fare un esempio, immaginando di dover ricavare il valore di una resistenza con i seguenti anelli colorati: rosso-rosso-nero-arancio-rosso-marrone. Il valore è il seguente: 2-2-0-000 = 220.000 ohm (220 Kohm) con una tolleranza del 2%.; la sesta striscia ci informa inoltre che la resistenza presenta un coefficiente termico di 100 ppm/K ovvero che il valore ohmico aumenta (o diminuisce) di cento parti per milione per ogni grado (riferito alla scala Kelvin) di temperatura.

esistori_4_anelli

Occupiamoci ora dei condensatori. L’unità di misura della capacità è il Farad ma, anche per questi componenti, in elettronica si utilizzano elementi la cui capacità è di gran lunga inferiore al Farad. I valori solitamente utilizzati sono il microfarad (1 µF = 0,000001 F) oppure il picofarad (1 pF = 0,000001 µF) ; spesso viene anche utilizzato il nanofarad che corrisponde a 1.000 pF ovvero a 0,001 µF). In campo elettronico vengono impiegati svariati tipi di condensatori che, in prima analisi, possiamo suddividere in due grandi famiglie, quelli polarizzati e quelli non polarizzati.

Nei primi la tensione applicata tra le due armature deve presentare sempre la stessa polarità mentre nei secondi ciò non è necessario. Alla prima famiglia appartengano i condensatori elettrolitici e quelli al tantalio che solitamente presentano valori abbastanza elevati, da 1 a più di 10.000 microfarad. I condensatori non polarizzati vengono realizzati con tecnologie differenti a seconda delle prestazioni che si vogliono ottenere. I più comuni sono i condensatori ceramici, quelli multistrato, quelli in poliestere, in policarbonato, in polistirene ed in polipropilene. Il valore del componente spesso è indicato per esteso sull’involucro; in altri casi (specie per valori molto bassi) viene utilizzato un particolare codice composto da tre cifre: i primi due numeri indicano le prime due cifre del valore mentre il terzo rappresenta il numero di zeri da aggiungere alle prime due cifre.

Così, ad esempio, la cifra 222 non indica un valore di 222 pF ma bensì di 2.200 ( 2-2 + 2 zeri), 471 non significa 471 pF ma bensì 470 e così via. Se invece è presente la lettera “p” o “n” il valore è quello indicato in tabella. La lettera può essere inserita tra le cifre (ad esempio 2n2) o alla fine ( ad esempio 22n). Nel primo caso la lettera assume anche il valore della virgola (2,2 nanofarad) nel secondo no. Altra caratteristica molto importante dei condensatori è la tensione massima di lavoro che viene quasi sempre stampigliata in chiaro sull’involucro. Nelle varie applicazioni non bisogna mai superare tale valore se si vuole evitare la foratura del dielettrico. In alcuni particolari condensatori (tipicamente negli elementi polarizzati) la foratura del dielettrico può provocare un vero e proprio “botto”. Occhio dunque al valore della tensione! Il prossimo mese ci occuperemo di altri componenti di uso comune e proporremo un altro mini-circuito.

Il progetto del mese

Il circuito proposto questo mese è il primo di una serie di dispositivi studiati appositamente per lo sperimentatore alle prime armi. Questi semplici progetti consentono al principiante di realizzare un’apparecchiatura indispensabile per il proprio laboratorio e, nel contempo, di prendere confidenza con i componenti elettronici di uso più comune e con le tecniche di montaggio. Ciò in attesa di acquisire l’esperienza necessaria per intraprendere la realizzazione degli altri circuiti (sicuramente più complessi) proposti ogni mese sulle pagine di Elettronica In.

In questa puntata ci occupiamo di un alimentatore dalla rete luce in grado di fornire una tensione continua variabile tra 1,5 e 15 volt circa. Il trasformatore di alimentazione, come dice la parola stessa, trasforma la tensione alternata di rete a 220 volt in una tensione alternata di circa 15 volt. L’avvolgimento secondario (sul quale è presente la tensione di 15 volt) è collegato al ponte di diodi PT1 al quale è affidato il compito di trasformare la tensione da alternata a unidirezionale. Tale tensione non può essere utilizzata se prima non viene resa perfettamente continua; a ciò provvede il condensatore elettrolitico di filtro C1. Il led LD1 segnala con la sua accensione la presenza della tensione di rete.

A questo punto la tensione continua viene applicata all’ingresso di un circuito integrato regolatore a tre piedini denominato LM317. Questo componente è in grado, praticamente da solo, di variare l’ampiezza della tensione continua presente sulla sua uscita, quella denominata “OUT”. Per poter funzionare correttamente il circuito necessita solamente di due resistenze e di un potenziometro ruotando il quale è possibile stabilire il valore della tensione di uscita entro una gamma compresa tra 1,5 e 15 volt circa. Completano il circuito altri due condensatori collegati in parallelo tra i morsetti di uscita. Per realizzare questo semplice alimentatore è possibile fare ricorso ad una piastra sperimentale ma, se il lavoro deve essere fatto a regola d’arte, è preferibile fare ricorso ad un circuito stampato.

Se non avete ancora la capacità (o semplicemente la voglia) di approntare la basetta non preoccupatevi: questo , come tutti gli altri mini-progetti della serie, è disponibile in scatola di montaggio la quale, ovviamente, comprende la basetta già forata e serigrafata. Durante il montaggio della piastra agite con la massima attenzione verificando, di volta in volta, il valore del componente, l’esatta posizione e, nel caso di elementi polarizzati, anche l’orientamento. Per le saldature utilizzate un saldatore di potenza compresa tra 20 e 40 watt. Completato il cablaggio della basetta non resta che collegare il trasformatore di alimentazione (l’avvolgimento primario va connesso alla rete mentre quello secondario va collegato al circuito).

alimentatore_rete_luce

In serie al cordone di rete collegate anche un portafusibili da pannello con un fusibile da 100 mA. Il circuito non necessita di alcuna taratura. Dopo aver inserito la spina nella presa, controllate che il led si accenda e collegate ai morsetti di uscita il tester (utilizzato come voltmetro con fondo scala di 50 Vcc). Regolando il potenziometro P1 lo strumento indicherà una tensione compresa tra 1,5 e 15 volt circa. Il circuito è in grado di erogare una corrente di 200-300 mA, più che sufficiente per moltissime applicazioni. Al regolatore U1 va fissato un piccolo dissipatore di calore per evitare che, specie con elevate correnti di uscita, l’integrato si surriscaldi.

Il kit è disponibile da Futura Elettronica

 

 

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