Alimentatore da laboratorio modellistico

[roy67]

Il fatto che alcuni componenti andassero attaccati ad alette di raffreddamento l'avevo letto. Pensavo che fosse sufficiente lo scambio termico all'interno del contenitore...

Grazie per il chiarimento!
Ciao Alex

Il problema è proprio nel contenitore. Se il dissipatore è chiuso all'interno, non vi è alcuno scambio termico. Il volume dell'aria interna è molto scarso e non vi è ricambio. Questa si scalderà immediatatmente... Surriscaldando la componentistica elettronica.
Certo è che stiamo parlando di piccole potenze.
0,5 ampere sui 12 volts, sono 6 Watt da dissipare, eventualmente. Ma 3 ampere su 12 volts, divengono 36 Watt.
Quasi una lampadina.... Prova a toccarla, quando è accesa...
Ovviamente, se la potenza da dissipare è superiore, bisogna prevedere altri metodi di raffreddamento.
Nei Pc, ad esempio, vengono installate ventole che cambiano costantemente l'aria all'interno del case.

Un armadio elettrico di una fresatrice CNC, con mandrino da 30 kw, oltre ad avere una dimensione minima, in litri d'aria di spazio vuoto, ha anche il frigorifero a freon. Per mantenere la temperatura interna costante. I transistor di potenza (sono 12, almeno), generano circa 50 Kw da dissipare (50.000 Watt), sono installati su una piastra in alluminio raffreddata ad olio. L'olio viene mantenuto a temperatura ambiente da un frigorifero speciale, installato esternamente all'armadio,che, come in un automobile, fa circolare l'olio e lo raffredda con compressore al freon. Inoltre vi sono ventole che continuano a far circolare l'aria internamente.. Senza scambiarla con l'esterno (a causa della polvere metallica che potrebbe insediarsi sui circuiti).

Scusate la lungaggine. Ma il raffreddamento dei circuiti di potenza è importantissimo.

[roy67]

Dopo aver superficialmente spiegato l'importanza del raffreddamento dei componeti, argomento che, nel caso del nostro alimentatore, verrà trattato al momento opportuno, proseguiamo.

Alimentatore stabilizzato regolabile. Il circuito C

Il circuito C, da costruire, è molto simile al circuito B. Si potrebbe dire uguale, se che è stato utilizzato un diverso integrato.
Al posto dell'integrato L7812, che regola costantement la tensione a 12 Volts, qualsiasi altra tensione superiore venga immessa, utilizzeremo un integrato LM317 (oppure l'equivalente LM337).

Immagine:

269,06 KB

L'integrato LM317, ci da modo, attraverso un potenziometro collegato sul Pin "Adjust", di scaricare la tensione in eccesso, potendo quindi scegliere che tensione avere in uscita.
L'unico neo che presenta questo integrato è la tensione minima fornita.
A causa della componentistica interna, non riuscirà ad arrivare a "zero" volts, ma avrà sempre 1,5 volts minimi di uscita, fornendo fino al massimo disponibile in ingresso.
Quindi, come già spiegato precedentemente, potremo avere una regolazione in uscita che può variare da 1,5 fino a 16 volts, con una corrente di circa 2-3 ampere (prodotti sempre dal transistor BD244C).

Schema PCB
Immagine:

221,61 KB

Connessione esterna componenti
Immagine:

183,75 KB

[night train]

Dopo aver superficialmente spiegato l'importanza del raffreddamento dei componeti, argomento che, nel caso del nostro alimentatore, verrà trattato al momento opportuno, proseguiamo.

Alimentatore stabilizzato regolabile. Il circuito C

Il circuito C, da costruire, è molto simile al circuito B. Si potrebbe dire uguale, se che è stato utilizzato un diverso integrato.
Al posto dell'integrato L7812, che regola costantement la tensione a 12 Volts, qualsiasi altra tensione superiore venga immessa, utilizzeremo un integrato LM317 (oppure l'equivalente LM337).

Immagine:

269,06 KB

L'integrato LM317, ci da modo, attraverso un potenziometro collegato sul Pin "Adjust", di scaricare la tensione in eccesso, potendo quindi scegliere che tensione avere in uscita.
L'unico neo che presenta questo integrato è la tensione minima fornita.
A causa della componentistica interna, non riuscirà ad arrivare a "zero" volts, ma avrà sempre 1,5 volts minimi di uscita, fornendo fino al massimo disponibile in ingresso.
Quindi, come già spiegato precedentemente, potremo avere una regolazione in uscita che può variare da 1,5 fino a 16 volts, con una corrente di circa 2-3 ampere (prodotti sempre dal transistor BD244C).

Schema PCB
Immagine:

221,61 KB

Connessione esterna componenti
Immagine:

183,75 KB

Ciao.
Per riuscire a portare quasi a 0 V la tensione in uscita si possono mettere due diodi in serie prima del morsetto 30? Ogni diodo dovrebbe creare una caduta di tensione di circa 0,7V giusto?
Se ho scritto una ca.....ta chiedo scusa..
Ciao Alex

[roy67]

.. Diodi che brucerebbero appena applichi un assorbimento che supera 1 ampere, a meno che installi dei diodi 1N5408. Poi.. avrai inferiore tensione a qualsiasi taratura.

Ma, sopratutto...... Ragiona....

A cosa serve un alimentatore che emette zero volts?
Quale apparecchiatura funziona a "zero volts"?

Spegni l'apparecchio ed ottieni lo stesso risultato.... Zero Volts

[roy67]

Avendo costruito i 3 PCB principali, possiamo iniziare a pensare al contenitore.

I 3 PCb misurano circa 40x80 mm l'uno. Affiancandoli, ricordandoci che lateralmente hanno dei morsetti, dobbiamo pensare di tenere una distanza di circa 15 mm fra l'uno e l'altro, oltre che dalle pareti della scatola. Abbiamo quindi stabilito che 40+40+40+15+15
+15+15= 180 mm.
Una scatola larga 190-200 mm è più che sufficiente.
La lunghezza è un altro problema. I circuiti sono lunghi 80 mm circa.. Ma quanto sarà grande il trasformatore che vi andremo ad inserire?

Per non avere problemi di erogazione, benché i transistor amplifichino la corrente, è meglio inserire un trasformatore 220 - 12 Volts da almeno 50 watt (50 VA - Volts-Ampere).

Io ho utilizzato, recuperato da quel vecchio scatolone, un trasformatore toroidale che veniva usato, negli anni '90, per l'accensione dei faretti alogeni. Oggi sono tutti di tipo switching, un tempo erano dei semplici trasformatori, inseriti all'interno di un involucro plastico. Accendendo 3 faretti alogeni da 20 Watt l'uno, è più che logico che possa erogare almeno 60 Watt.

Un trasformatore toroidale da 50 Watt è di diametro, circa, 80 mm. Considerando uno spazio attorno al trasformatore, per lasciargli "aria", la scatola, in lunghezza, dovrà essere almeno 220-240 mm.

L'altezza è anch'essa importante. Non dobbiamo chiudere, pressando, delle sardine. Quindi, considerando gli ingombri, l'altezza (profondità) dovrà essere almeno 100-120 mm.

Riassumendo. La scatola ove racchiudere i circuiti dovrà essere (larghezza-lunghezza-profondità) 200 -220 -120 mm circa.

[roy67]

Per quanto riguarda le scatole elettriche, c'è l'imbarazzo della scelta.
Cema, Weidmuller, Sarel, B Ticino, Schneider electric..... Ogni rivenditore ha una marca diversa.

L'importante è che:
- Sia di materiale plastico
- Abbia almeno le dimensioni minime di cui sopra.

[night train]

.. Diodi che brucerebbero appena applichi un assorbimento che supera 1 ampere, a meno che installi dei diodi 1N5408. Poi.. avrai inferiore tensione a qualsiasi taratura.

Ma, sopratutto...... Ragiona....

A cosa serve un alimentatore che emette zero volts?
Quale apparecchiatura funziona a "zero volts"?

Spegni l'apparecchio ed ottieni lo stesso risultato.... Zero Volts

Ok. Scusate per la ca....ta di turno...
grazie per il chiarimento
ciao Alex

[roy67]

Ok. Scusate per la ca....ta di turno...
grazie per il chiarimento
ciao Alex

Ma figurati Alex. Molto spesso alle cose più semplici non ci si pensa.

[roy67]

Per quanto riguarda le scatole elettriche, c'è l'imbarazzo della scelta.
Cema, Weidmuller, Sarel, B Ticino, Schneider electric..... Ogni rivenditore ha una marca diversa.

L'importante è che:
- Sia di materiale plastico
- Abbia almeno le dimensioni minime di cui sopra.

Ho dimenticato di dire che:

Se installate un trasformatore tradizionale, e non toroidale, verificate le dimensioni del corpo trasformatore. Un toroidale ci sta tranquillamente (nelle dimensioni che ho dato), mentre un trasformatore tradizionale, da 50 W potrebbe non starci in altezza.
Quindi, consiglio di acquistare prima il trasformatore, poi, verificato le dimensioni, acquistare la scatola elettrica.

[roy67]

Ecco, in linea di massima, come verranno disposti i vari elementi interni.

Immagine:

137,36 KB

Io ho utilizzato una scatola della Weidmuller (che proviene sempre dallo scatolone), con piastra in ferro zincato sul fondo, per applicare i componenti.
Il grande cerchio arancio è il trasformatore toroidale.

A presto con le prime connessioni e collegamenti.

[Josefloco61]

Leggo solo adesso..... argomento fondamentale, vai tranquillo Roberto; anch'io ho assemblato un modesto alimentatore variabile ( Nuova elettronica leggermente elaborato), ma questo topic mi sarà senz'altro utile per ulteriori spunti
Saluti
Josef

[FRANCO]

Ciao Roy anch'Io leggo soltanto ora ottimo tutor che seguiro' con interesse visto che mi serve qualcosa del genere.

[roy67]

Grazie ragazzi. Lo so che siete interessati.
Quest'apparecchio diventerà di uso quotidiano, quando pronto.

Io lo sto costruendo tenendo in considerazione che, se sono sul banco di lavoro.. lo utilizerò... Ma sarà anche lo strumento di alimentazione del mio modulo GasTT, oltre che fornire energia anche ai moduli adiacenti. Quindi avrà alcuni piccoli "ammennicoli" in più.

Proseguiamo.

Dopo aver acquistato il trasformatore e, di conseguenza (valutando le dimensioni) la scatola elettrica, iniziamo a fare i primi collegamenti.

Per l'ingtresso del 220 Vca ho utilizzato una presa di un vecchio alimentatore da Pc e, dopo aver forato e sagomato la scatola , nella parte posteriore (verificando sempre lo spazio e gli ingombri), l'ho avvitata.

Immagine:

147,65 KB

La lamiera zincata di supporto dei circuiti interni l'ho tagliata (Dremel) in prossimità della presa, dividendola in 2 parti:
- 1: Supporto trasformatore e morsettiere
- 2: Supporto circuiti

Sagomando la zona ove di è l'ingresso della presa di corrente.

Immagine:

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In questo modo è sufficiente svitare le 3 viti della piastra, staccare i fili dai circuiti, e tutta la parte esce dalla scatola.

[roy67]

bene, ragazzi. Iniziamo il cablaggio della prima parte. La sezione 220 Volts.
Per prima cosa.. Guardiamo lo schema.

Immagine:

218,55 KB

Per completare questa fase servirà il seguente materiale:

- Filo elettrico (blu) diam. 2,5 mm
- Filo elettrico (marrone) diam. 2,5 mm.
- Filo elettrico (giallo/verde) diam. 2,5 mm
- Interruttore luminoso a semplice contatto (con lampada al neon) 220 volt 10 ampere.
- 5 morsetti (o mammuth) per filo elettrico da 2,5 mm
- Connettori faston isolati.

Per semplificare lo schema e per farlo il più comprensibile possibile, metterò solo i fili imputati nella corrente discussione. Nella prossima discussione troveremo solo i fili di cui si starà parlando, sottointeso che quelli già presenti.. dovranno rimanere collegati la dove sono.

Saldiamo i fili sul connettore d'ingresso e li colleghiamo ai primi tre mammuth (o morsetti) di destra, già avvitati sulla piastra metallica.
Io ho utilizzato i morsetti per barra Omega della Weidmuller, in quanto, il morsetto di terra, si collega direttamente alla carcassa metallica della barra Omega.

Il filo giallo/verde (terra), dal lato opposto del mammuth, vuole collegato, con un "occhiello" ad una delle viti che serrano la piastra metallica di appoggio.
Se avviene un corto circuito verso terra, la scatola sarà protetta, eviterà shock elettrici (scossa) in caso di contatto accidentale. Molto importante


I fili che andranno al pulsante vorranno clampati con i faston isolati.
Il filo marrone, dal lato opposto del mammuth, vorrà doppio. Un filo va al pulsante luminoso ed un filo vorrà collegato all'ingresso primario del trasformatore.

Il filo blu andrà collegato al pin centrale del pulsante luminoso. dall'altro pin che rimane libero, andremo a collegare al trasformatore.

Questa operazione richiede la prova del tester, per verificare quale dei due pin laterali è l'uscita connessa al pin centrale, accendendo e spegnendo il pulsante.
Fatta questo rilievo, i pin che premendo il pulsante daranno segnale in Ohm, saranno quelli da collegare al filo blu. L'importante è anche collegare al pin centrale, il filo che arriva dal mammuth.

Foto del pulsante luminoso al neon.
Immagine:

123,91 KB

[roy67]

Un altra cosa importante, che ho dimenticato di evidenziare, è l'utilizzo dei ferma-cavi adesivi.

Trattasi di "cosi" di plastica, di forma quadrata, con un adesivo sul retro.

Immagine:

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Dopo aver tolto la pellicola protettiva, si applicano nei punti strategici, ove passeranno tutti i fili elettrici. Applicando un a fascetta serra cavi, negli appositi occhielli, manterranno i fili in ordine all'interno dellìinvolucro. L'apparecchiatura sarà quindi più ordinata e non vi saranno fili che vanno ovunque, magari premendo su qualche PCB compromettendo il funzionamento, oppure evitando l'accidentale contatto con il trasformatore. Che se scalderà, colerà il filo elettrico, generando un corto circuito.

Immagine:

146,6 KB

Negli schemi non terrò conto della presenza dei serracavi, per rendere lo schema più semplice da capire. Ma consiglio spassionatamente il loro utilizzo.

[roy67]

Tutti i fili che dalla scatole devono andare al coperchio (pulsanti, led, fusibili, interruttori, etc.) devono seguire la stessa "strada". In gergo tecnico, ove lavoravo un tempo, si chiamava "la via di pollicino". Cioè, ogni filo deve seguire una strada ben precisa, raggruppato agli altri, dentro canaline oppure con i supporti adesivi e fascette.

In questo modo, tutti fili potranno viaggiare sicuri, in un percorso che evita l'accidentale contatto con parti che diverranno bollenti... che scioglieranno la gomma protettiva, scoprendo i fili di rame.

Quindi, lo schema che ho postato più sopra, con la connessione dell'interruttore generale, vorrà inteso con i fili ben ordinati, paralleli e legati da fascette.
Le fascette si lasciano lente. Si tirano a lavoro ultimato.

Proseguiamo.

Per questa fase serviranno:

- Porta led per led da 5 mm
- Porta fusibile per fusibili 5x20 mm (e fusibile da 5 ampere)
- Led verde da 5 mm
- 2 colonnette da 3 MA
- 2 viti da 3 MA

Foto delle colonnette e delle viti 3 MA
Immagine:

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Ora, nella schema, dobbiamo tenere presente anche il coperchio, che avrà tutti i comandi a vista. Ogni filo, quindi deve andare dall'interno scatola, al coperchio.

Abbiamo visto in precedenza il risultato finale. Andiamo per gradi.

Foriamo il coperchio per l'alloggiamento Interruttore generale, porta fusibile e porta led.

Immagine:

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Poi, installiamo la lamiera inferiore, all'interno della scatola e colleghiamo un filo giallo/verde fra le due piastre. In questo modo entrambe le lamiere saranno protette verso terra.

Colleghiamo i fili di uscita del trasformatore (secondario) ai 2 morsetti rimasti liberi.

Immagine:

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[maxmarun]

Scusa Roby, a destra del toroidale suppongo che quella "cosa" grigia con una parte verde e gialla sia una morsettiera, ma di che tipo?

[liftman]

Scusa Roby, a destra del toroidale suppongo che quella "cosa" grigia con una parte verde e gialla sia una morsettiera, ma di che tipo?

la vedi nella foto nel post immediatamente precedente.

[roy67]

Scusa Roby, a destra del toroidale suppongo che quella "cosa" grigia con una parte verde e gialla sia una morsettiera, ma di che tipo?

E' una morsettiera per barra Omega marca Weidmuller.

Vengono usate per cablaggi negli armadi elettrici.. Ad esempio:

Immagine:

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Io ho usato quella in quanto.. ne ho in casa tonnellate. Ma si possono usare anche dei semplici mammuth.

[roy67]

Giunti a questo punto, prendiamo i 3 circuiti e li appoggiamo sulla piastra di lamiera 2, verificando la loro corretta posizione e distanza.
Prendiamo un pennarelo indelebile a punta fine e tracciamo i fori da eseguire sulla lamiera, infilando la punta del pennarelo nei fori di supporto dei PCB.

Nello schema ho tracciato i fori in rosso.

Immagine:

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Togliamo tutto, smontiamo la lamiera e la foriamo.
Io consiglio di fare fori filettati. Ma se non possedete il maschio di 3 MA potete forare di 3 mm ed avvitare le colonnette con un dado messo dietro la lamiera.
Se possedete il maschio e giramaschio, forate la lamiera di 2,5 mm poi filettate.

Al termine montate tutte le colonnette di supporto circuiti sulla lamiera e rimontate la lamiera nel suo alloggiamento.

[maxmarun]

Ok. Grazie.

[roy67]

Figurati Max.

Dopo aver rimontato la lamiera, con tutte le colonnette installate, montiamo il circuito A nel suo alloggiamento e lo avvitiamo.

Foto, in profilo, del circuito installato sulle colonnette.

Immagine:

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Ricordando gli schemi iniziali numerati, collegheremo i fili in uscita dal trasformatore (che passano attraverso la morsettiera) ai morsetti 1 e 2 del circuito A, utilizzando filo elettrico da 1,5 mm di sezione.

Guai a metterlo più piccolo!

Nei fili elettrici passano al massimo 4 ampere per mmq. Se ne passano oltre, il filo inizia a scaldarsi e a colare.
Se consideriamo che il circuito A può alimentare 2 circuiti con assorbimento di 2-3 ampere ciascuno, va da se che, al massimo richiesto potranno passare 6 ampere. Quindi: 4x1,5=6 ampere.
Si può mettere anche più grande (2 mmq) ma l'importante è non metterlo più piccolo.

Nello schema seguente i fili in questione sono rossastri.

Immagine:

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Con lo stesso filo elettrico (sez. 1,5 mm) dai morsetti, denominati "Fuse" nello schema in dettaglio del circuito A, andiamo al fusibile, installato sul coperchio.

Dai morsetti denominati "led", con un filo di sez. 0,5 mm, colleghiamo il led sul coperchio, facendo attenzione a rispettare anodo e catodo.

[roy67]

Andiamo ora a fare qualche controllo strumentale con il tester.

Avendo l'ingresso a 220 volts, è meglio fare qualche controllo prima di dare corrente... Non si sa mai. [:I]

Prendiamo il tester e lo settiamo su "Ohm".

<font color="red">Tutte le prove voglio eseguite con la spina di corrente non inserita nella presa</font id="red">

la prima prova da fare è verificare che la terra sia bene collegata e andiamo atoccare, con i puntali, le zone evidenziate nello schema:

Immagine:

319,91 KB

Poi verifichiamo che il filo blu non sia a terra, toccando le zone evidenziate ( il tester non deve dare alcuna lettura):

Immagine:

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Nello stesso modo verifichiamo il filo marone (non dobbiamo verificare alcuna lettura):

Immagine:

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Poi, dopo aver acceso l'interruttore generale, tocchiamo i fili blu e marrone.

In questo caso il tester, deve avere una leggera lettura, qualche Ohm, dovuto alla resistenza dell'avvolgimento del trasformatore.

Immagine:

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[maxmarun]

Roby c'è una cosa che non mi è chiara. Nei circuiti B e C, sia nello schema che nella legenda dei componenti, c'è un led con reliativa resistenza che non è contemplato nel PCB.

Di già ti chiedo una conferma. Il voltaggio indicato sui condensatori elettrolitici indica la tensione massima sopportata giusto? Siccome nel mucchio di componenti riciclati ho anche dei condensatori da 4700uF ma a35 volt mi chiedevo se potevo utilizzarli per il circuito A.
Grazie.

[roy67]

Roby c'è una cosa che non mi è chiara. Nei circuiti B e C, sia nello schema che nella legenda dei componenti, c'è un led con reliativa resistenza che non è contemplato nel PCB.

Vorrà collegato esternamente al PCB, prendendo tensione dal pulsante (per non avere centinaia di fili che corrono in lungo e in largo).

Di già ti chiedo una conferma. Il voltaggio indicato sui condensatori elettrolitici indica la tensione massima sopportata giusto? Siccome nel mucchio di componenti riciclati ho anche dei condensatori da 4700uF ma a35 volt mi chiedevo se potevo utilizzarli per il circuito A.
Grazie.

Certo che vanno bene. L'importante è che non abbiano tensione inferiore a 25 volts.
Il voltaggio riportato sul componente è quello massimo che sopporta.