1000 modi per realizzare un lampeggiatore

I lampeggiatori esistono da quando esiste l'elettronica. L'uomo ha sempre cercato di realizzare dei segnalatori luminosi che destassero l'attenzione di un avvertimento a distanza. Contrariamente a quanto si pensa, esistono migliaia di modi per realizzare dei lampeggiatori, alcuni semplici e altri più complessi. Dando per scontata l'impossibilità di esaminarli tutti, l'articolo cerca di raccogliere quante più soluzioni possibili, fornendo gli schemi elettrici e i dati realizzativi. In questo modo il lettore può scegliere e costruire il dispositivo che più lo soddisfa, per far lampeggiare, in cadenza, le sue spie luminose.

Il lampeggiatore

Il dizionario della lingua italiana Treccani definisce il lampeggiatore come "sorgente di luce intermittente e generatore d'impulsi luminosi". E', in effetti, la corretta denominazione che riguarda un dispositivo, possibilmente automatico, che determina l'accensione e lo spegnimento di uno o più punti luce, a una opportuna cadenza e velocità. Parlando di lampeggiatori rientriamo, a pieno titolo, nella trattazione del campo degli oscillatori. Di modelli e soluzioni ne esistono migliaia di versioni, tutte più o meno sofisticate, altre molto semplici e alla portata costruttiva di ogni lettore. L'articolo che proponiamo affronta, in effetti, un campo estremamente vasto e passa in rassegna il numero più alto possibile di metodologie. Esse hanno lo scopo di far lampeggiare un determinato carico e, ovviamente, ogni commento e proposta di idee, da parte dei lettori, sono più che ben accetti.

Cosa faremo lampeggiare

Ai fini della chiarezza dell'esposizione, della pratica costruttiva e dell'approccio all'argomento, ciò che faremo lampeggiare è un diodo LED. Infatti l'articolo focalizza il metodo per raggiungere il risultato finale. Chi volesse, eventualmente, comandare un carico ben più robusto, potrà adottare un sistema finale di potenza (a transistor, a mosfet, a relè o altro). Tutto questo affinché anche i dispositivi più grossi siano comandati in tutta tranquillità. Seguono decine di soluzioni e schemi vari, in ordine non squisitamente logico, che perlustrano questo interessante settore dell'elettronica. In ogni caso alcuni schemi proposti prendono in considerazione anche il lampeggiamento di lampadine a filamento.

Diodo LED lampeggiante

Uno dei metodi più semplici è quello di acquistare un diodo LED lampeggiante (o intermittente) già pronto per funzionare. Esso è identico ad un normale diodo LED ma incapsula, al suo interno, un minuscolo chip (un piccolo puntino nero all'interno del componente, come mostrato in Figura 1) che permette il lampeggiamento del semiconduttore. Per il suo funzionamento è sempre necessaria la resistenza di limitazione, onde evitare la distruzione del componente (vedi Figura 2). La frequenza e la cadenza, purtroppo, non possono essere variate, essendo stabilite a priori dal costruttore. Il suo costo è irrisorio, pochi centesimi di euro.

Figura 1: Un Led lampeggiante.

Figura 1: Un LED lampeggiante

 

Figura 2: Schema di collegamento di un Led lampeggiante.

Figura 2: Schema di collegamento di un LED lampeggiante

LM3909

Un altro semplicissimo metodo, forse uno dei primi che ho utilizzato nella mia carriera elettronica, è quello che adotta il circuito integrato LM3909, con lo schema relativo visibile in Figura 3. Il successo di riuscita è garantito. La tensione di alimentazione è estremamente bassa, solo 1,5 V. Il diodo LED, di tipo normale, non ha bisogno della solita resistenza di limitazione. La frequenza può essere variata scegliendo diversi valori del condensatore elettrolitico collegato ai piedini 1 e 2 dell'integrato.

Figura 3: Lampeggiatore realizzato con l'integrato LM3909.

Figura 3: Lampeggiatore realizzato con l'integrato LM3909

Come si vede dalla Figura 4, l'integrato LM3909 contiene, al suo interno, un circuito elettrico relativamente semplice.

Figura 4: L'interno dell'integrato LM3909.

Figura 4: L'interno dell'integrato LM3909

Il multivibratore astabile

E' un circuito composto da due stadi simmetrici e opposti, in cui entrambi non hanno una stabilità elettrica ed esso commuta continuamente da uno stato all'altro (effetto altalena) . Può generare onde quadre e pilotare piccoli carichi sui collettori dei transistor, che si comportano come due interruttori. Nello schema di cui in Figura 5 il diodo LED si trova sul ramo del collettore del transistor Q1. Volendo, è possibile prevedere un altro diodo LED sul collettore di Q2, per ottenere un doppio lampeggio alternato. In Figura 6 è mostrato un grafico della corrente che attraversa il diodo LED D1, nel dominio del tempo. Come si vede, la frequenza del lampeggio è di circa 2 Hz e può essere modificata agendo sul valore dei condensatori C1 e C2. I transistor non sono critici e possono essere utilizzati altri tipi equivalenti. E' un tipo di oscillatore a rilassamento e, alzando la frequenza, può essere generata anche una nota acustica.

Figura 5: Schema elettrico del multivibratore astabile.

Figura 5: Schema elettrico del multivibratore astabile

 

Figura 6: La corrente pulsante che scorre sul Led D1 testimonia il suo lampeggio.

Figura 6: La corrente pulsante che scorre sul LED D1 testimonia il suo lampeggio

Superlampi

Il circuito che segue, visibile in Figura 7, è particolarmente indicato per far lampeggiare dei diodi ultra luminosi e i relativi lampi sono visibili a parecchie centinaia di metri, in oscurità. Utile per la realizzazione di segnalazioni stradali o indicazioni di pericolo. La frequenza di lavoro è determinata da R3 e C1 e nell'esempio essa è pari a circa 1 Hz, secondo l'oscillogramma di cui alla Figura 8. I componenti non sono critici. La Figura 9 mostra il dettaglio del segnale attivo, quello che determina l'accensione del diodo LED.

Figura 7: Schema elettrico del lampeggiatore ultravisibile.

Figura 7: Schema elettrico del lampeggiatore ultravisibile

 

Figura 8: La corrente che fluisce nel diodo ultraluminoso D1.

Figura 8: La corrente che fluisce nel diodo ultraluminoso D1

 

Figura 9: Particolare della corrente.

Figura 9: Particolare della corrente

NE555

Si tratta di una classica applicazione con l'integrato universale timer 555. Sull'argomento si trovano tonnellate di documentazione, sui libri e sulla rete. Con la configurazione di cui allo schema in Figura 10, la frequenza è di circa 30 Hz, con un duty cycle del 50% (vedi Figura 11). Per variare la velocità del lampeggio è sufficiente ritoccare i valori di R1, R2 e C1. Il condensatore C2 è un filtro, utile nel caso ci siano interferenze industriali. Può essere eliminato in normali condizioni casalinghe.

Figura 10: L'integrato NE555 come lampeggiatore.

Figura 10: L'integrato NE555 come lampeggiatore

 

Figura 11: La corrente che fluisce attraverso il diodo Led D1.

Figura 11: La corrente che fluisce attraverso il diodo LED D1

In Figura 12 si possono osservare due grafici:

  • il segnale di colore verde è presente al nodo compreso tra R2 e C1 e mostra il continuo caricarsi e scaricarsi della capacità;
  • il segnale di colore giallo è presente al piedino 3 (out) dell'integrato NE555 ed è quello che pone a massa o a Vcc il catodo del diodo LED D1, permettendone il lampeggiamento.
Figura 12: Tensioni di lavoro nei punti critici del circuito.

Figura 12: Tensioni di lavoro nei punti critici del circuito

Inverter bufferizzato CD40106

Con questa porta NOT triggerata, è possibile allestire un semplice e interessante lampeggiatore, come quello riportato in Figura 13. Si basa sull'alta impedenza d'ingresso dell'integrato. Il segnale invertito dell'uscita è riportata indietro all'ingresso ma la rilevazione dello stato logico è ritardata dalla rete RC in serie. Grazie a questo principio si innesca un processo infinito di controreazione che determina il lampeggio. La seconda porta NOT serve esclusivamente da buffer e, in teoria, se ne potrebbe fare a meno.

Figura 13: Schema elettrico di lampeggiatore che utilizza la porta NOT CD40106.

Figura 13: Schema elettrico di lampeggiatore che utilizza la porta NOT CD40106

La Figura 14 mostra la tensione presente sul condensatore e la corrente che circola sul diodo LED, durante il transitorio di commutazione. La frequenza ottenuta con i componenti utilizzati nello schema è di circa 1,5 Hz ma variando C1 e R1 si può salire decisamente.

Figura 14: La tensione ai capi del condensatore (traccia verde) e la corrente che fluisce nel diodo Led (traccia rossa).

Figura 14: La tensione ai capi del condensatore (traccia verde) e la corrente che fluisce nel diodo LED (traccia rossa)

Al posto della porta NOT bufferata si può utilizzare l'integrato CD4093 che, con la sua porta NAND triggerata, consente di ottenere lo stesso effetto, come mostrato in Figura 15.

Figura 15: Alternativa alla porta NOT triggerata.

Figura 15: Alternativa alla porta NOT triggerata

Transistor a effetto valanga

Questo circuito, mostrato in Figura 16, risulta un pò strano poiché utilizza l'effetto valanga del transistor. All'accensione il transistor è interdetto e il condensatore elettrolitico può caricarsi, pian piano, fino a Vcc. Quando si raggiunge la tensione di rottura della giunzione collettore-base, scorre corrente e il diodo si accende e il condensatore si scarica, permettendo al ciclo di ripetersi all'infinito. Tale circuito è un pò critico e il suo funzionamento non è garantito al 100%. Fa parte, infatti, delle soluzioni "non convenzionali". Meglio basarsi su circuiti più affidabili.

Figura 16: Lampeggiatore a effetto valanga.

Figura 16: Lampeggiatore a effetto valanga

UJT

Lo schema di Figura 17 mostra un circuito oscillatore a rilassamento con UJT. Il condensatore di temporizzazione può essere scelto secondo le proprie esigenze. Più che onde quadre, il circuito genera una sorta d'impulsi simili a un segnale a dente di sega irregolare.

Figura 17: Lampeggiatore a rilassamento con UJT.

Figura 17: Lampeggiatore a rilassamento con UJT

Mosfet

Questo circuito, mostrato in Figura 18, un pò diverso dagli altri, è in grado di far lampeggiare una lampadina (e non un diodo LED). Utilizza due comuni componenti: un transistor PNP e un Mosfet. Quest'ultimo pilota, in potenza, la lampadina.
[...]

ATTENZIONE: quello che hai appena letto è solo un estratto, l'Articolo Tecnico completo è composto da ben 2612 parole ed è riservato agli ABBONATI. Con l'Abbonamento avrai anche accesso a tutti gli altri Articoli Tecnici e potrai fare il download in formato PDF eBook e Mobi per un anno. ABBONATI ORA, è semplice e sicuro.

Scarica subito una copia gratis

Una risposta

  1. Mariangela.Mone Mariangela.Mone 28 Ottobre 2020

Scrivi un commento

Seguici anche sul tuo Social Network preferito!

Send this to a friend