Circuiti elettronici per giochi luminosi con led

Tutto ciò che è elettricità applicata al fermodellismo.

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roy67
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Circuiti elettronici per giochi luminosi con led

Messaggio da roy67 »

Cari amici, come promesso in un altra discussione, eccomi a pubblicare alcuni piccoli circuiti per far lampeggiare i led.
La discussione la suddividerò in "parti", ogni parte sarà specifica all'utilizzo di un componente specifico, con varianti e consigli utili. Circuiti se ne possono fare a migliaia, utilizzando componentistica anche digitale.
In questa discussione voglio proporvi solo circuiti che si avvalgono di componenti di facile reperibilità e che non hanno bisogno di pre-programmazione interna. Quindi semplici da costruire e "ready to start".
Inizierò la discussione dall'utilizzo dei semplici transistor, per attraversare il "mondo" degli integrati... circuiti sempre più complessi, ma con effetti scenici davvero spettacolari.

Per preparare il tutto serve del tempo, implementerò la discussione man mano che avrò schemi e video rappresentativi pronti.

<center>Parte prima

I circuiti a transistor</center>

I primi schemi sono semplici "flip-flop", termine "tecnico" per definire un circuito con alternanza di segnali autogestiti dal circuito stesso. Cioè, sarà il circuito stesso a crare le condizioni di "lampeggio" alternato o sequenziale.

Multivibratore astabile

Il multivibratore astabile è un circuito che crea un alternanza di lampeggio di 2 led, sfruttando la carica capacitativa di 2 condensatori elettrolitici. Mentre uno di questi si trova in stato di "carica" negherà la conduzione all'emettitore di un transistor, mentre metterà in conduzione l'emettitore dell'altro transistor, scaricando il relativo condensatore accendendo un led. Quando quest'ultimo sarà scarico, i ruoli s'invertiranno, sarà quindi l'altro condensatore a scaricarsi e via così all'infinito.
Il ritmo di lampeggio è dato dalla capacità di carica del condensatore stesso e dalla dimensione della resistenza che lo deve caricare. Quindi, condensatore grande, resistenza grande= ritmo lento
Condensatore piccolo - resistenza piccola= ritmo veloce

Il primo schema è consigliato per le luci lampeggianti di un PL.

Schema elettrico
Immagine:
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112,94 KB

PCB
Immagine:
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133,35 KB

Una variante a tale schema può essere una sequenza di 3 led, incrociando sempre i condensatori.
La sequenza partirà da sx verso dx (dipende come sono stati incrociati transistor e condensatori). Anche in questo caso, la velocità di sequenza è data dalla dimensione del condensatore elettrolitico. 22uF = rapido 100uF = lento.

Immagine:
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155,12 KB

Immagine:
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176,4 KB

Con tale sistema sequenziale possiamo creare un numero infinito di led in sequenza. Però... C'è un però.

Il circuito non sarà più astabile allo start. I condensatori partiranno accoppiati. Dobbiamo dare uno start di partenza manualmente, togliendo alimentazione (tramite interruttore) all'emettitore del primo transistor. In questo modo faremo partire la sequenza.

Schema con 4 led sequenziali
Immagine:
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192,02 KB

Questo è un piccolo video degli esempi fin ora esposti:
Purtroppo, per effetto stroboscopico dei frame della camera digitale, alcuni effetti non sono riportati come dovrebbero.



Fine prima parte.

A presto con la seconda parte. Gli integrati temporizzati


Ciao. Roberto Alinovi - L'uomo non teme ciò che in lui non c'è. (Hermann Hesse)
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Messaggio da Pierluigi1954 »

Oltre che essere in gamba riesci a spiegare le cose in modo semplice, comprensibile a tutti.
D'ora in avanti sarai " O professò"

Ciao e grazie per quello che fai :wink:
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Marshall61
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Messaggio da Marshall61 »

Grazie Roberto per aver postato questi schemi mi sembrano alla portata di tutti, utili e di sicuro effetto!!! :wink: :grin:

Ciao, Carlo
NON ESISTONO PROBLEMI, ESISTONO SOLO LE SOLUZIONI. E' LO SPIRITO DELL'UOMO A CREARE IL PROBLEMA DOPO. (Andrè Gide)
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Enrico57
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Messaggio da Enrico57 »

Bellissima guida Roberto. Posso azzardarmi a dire che credo di averla capita anche io!!!!! :razz: :razz: :razz:
Ciao Enrico. il plastico di Enrico 57
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aborotto
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Messaggio da aborotto »

Grazie Roberto......sei davvero una fonte preziosa.
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Messaggio da lorelay49 »

Non posso che unirmi al coro degli amici :wink:
Giuliano
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roy67
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Messaggio da roy67 »

Grazie ragazzi. grazie a voi.

Proseguiamo il nostro "cammino", adentrandoci in circuiti che, per quanto semplici, sono molto più complessi.

<center>Parte seconda</center>

<center>Circuiti con integrati "clock"</center>

I circuiti integrati sono così denominati perchè contengono una serie complicatissima di micro circuiti all'interno del loro involucro. Di circuiti integrati ne esistoni migliaia di tipi deversi, a seconda dell'utilizzo e del tipo di circuiti che si trovano all'interno dello "scarafaggio".

I circuiti "clock" sono tecnicamente così chiamati in quanto possono generare impulsi elettrici regolari, temporizzati.
Quello che useremo è l'integrato NE 555. Si pensi che ancora, dopo oltre 20 anni dalla sua "creazione" è ritenuto il più perfetto e regolare integrato clock che esista in commercio.

Immagine:
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7,5 KB

Circuito che "integra" al suo interno i seguenti circuiti:

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103,69 KB

Nel nostro circuito lampeggiatore lo utilizzeremo come generatore di impulsi temporizzati, controllabili da un potenziometro (o trimmer).

Schema elettrico:

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125,95 KB

Anche in questo circuito possiamo "giocare" con i diversi aspetti del lampeggio.
Guardando lo schema, la resistenza da 470 Ohm è stata segnata in "arancio". Quella resistenza è la resistenza che ha lo scopo di caricare il condensatore elettrolitico da 25 uF.
Come negli schemi spiegati nella prima parte il lampeggio avverrà con la carica/scarica del condensatore, ma in questo caso, dovendo comandare un circuito più compesso, avremo la possibilità di regolare il tempo di "ON" dato dalla resistenza, il tempo di "OFF" dato dalla capacità del condensatore.
Quindi, resistenza piccola= Flash del led
Resistenza grande= accensione prolungata del led
Condensatore piccolo= Pausa corta di "OFF"
Condensatore grande= Pausa lunga di "OFF"

Il ritmo "ON-OFF" è tarabile dal trimmer da 100 Kohm

Questo circuito è la base del "circuito saldatrice" e "lanterna singola di fine convoglio"

Schema di montaggio componenti:
Immagine:
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123,63 KB

E questo un breve video con verie tipologie di lampeggio:



A breve la terza parte: lampeggio di 2 led con NE555
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roy67
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Messaggio da roy67 »

<center>Parte terza</center>

<center>lampeggio alternato di 2 led tramite NE555</center>

Proseguiamo con l'integrato NE 555.

Fin'ora abbiamo utilizzato l'uscita negativa (output) del piedino "3".
Ma tale piedino cambia stato di polarità a seconda se o non eccitato dal circuito timer.
In definitiva troveremo fasi alternate di polarità positiva o negativa. Conseguentemente potremo creare flash di accensione o spegnimento a seconda della polarità di connessione del led.

Inserendo un secondo led collegato con il catodo al polo negativo con l'anodo ad una resistenza comune all'uscita del piedino "3" avremo l'effetto "alternanza di accensione".

Questo lo schema:
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162,85 KB

E questa la connessione pratica:
Immagine:
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162,19 KB

Un'altro breve video dimostrativo, ricordando che per effetto stroboscopico dei frame della fotocamera l'effetto è spesso falsato:



Continua.....
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Messaggio da maxmarun »

Grande Roberto. Questo è materiale preziosissimo.
Massimo Marrone- La madre degli stupidi è sempre incinta.
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marioscd
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Messaggio da marioscd »

ottimo lavoro Roberto. Guide semplici e comprensibili per una materia che di solito e' ostica per chi non ne mastica...

ciao
Mario Scuderi - C.M.P. Club Modellismo Pavese ...ciò che è piccolo a volte diventa grande...
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Digtrain
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Messaggio da Digtrain »

Grazie Roberto per i tuoi circuiti, che decrivi con grande capacità e semplicità.
L'elettronica alla portata di tutti.

Ciao Walter
Walter - Club Modellismo Pavese - Steamtown National Historic Site - Het Spoorwegmuseum Utrech - Loxx Berlino - "Il mio fisico è stato scolpito e modellato nelle migliori trattorie della Lomellina"
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roy67
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Messaggio da roy67 »

Grazie ragazzi.
Ora verrà il bello. Spiegate alcune basi... Comincerò ad avere la "mano pesante"..... :grin:
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Giannantonio
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Messaggio da Giannantonio »

Fino a qui ti ho seguito con qualche difficoltà ma abbastanza bene,
spero in seguito di non dover abbandonarti perchè non capirò più niente. :cool: .
Comunque sempre avanti.
Complimenti per il lavoro che stai facendo.
Giannantonio
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Messaggio da Giannantonio »

Scusa Roberto, ma nell'esempio pratico n° 2 della parte prima, mi sembra che il led di destra non sia collegato giusto, può essere ?
Ciao.
Giannantonio
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roy67
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Messaggio da roy67 »

Caspita... Hai ragione Giannantonio. Il led di destra ha entrambi i reofori collegati al positivo...[:I]

Il filo blu vuole collegato in serie alla resistenza:

Errata corrige:

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roy67
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Messaggio da roy67 »

<center>Parte quarta</center>

<center>circuito con integrato NE 556</center>

Fin'ora abbiamo visto l'utilizzo del l'integrato NE 555 come generatore di impulsi singoli in mono stato o bistato.
Di questo tipo d'integrato esiste il "fratello maggiore". L'NE 556.

Trattasi di un integrato che contiene 2 NE 555 separati in un unico involucro. Quindi, possiamo creare 2 lampeggi separati, autonomi, con un solo integrato.
L'integrato si presenta grande il doppio, anzichè avere 8 piedini (4+4) è dotato di 14 piedini (7+7). Ovviamente i 2 piedini di alimentazione sono comuni ai 2 circuiti.

Per ottenere un effetto migliore è stata sostituita la resistenza da 470 Ohm con un trimmer da 100 Kohm, in questo modo avremo un più ampio margine di tarature.

Tale circuito è la base per le "2 lanterne di fine convoglio" od il "circuito del fuoco".

Ma, bando alle ciance.. Ecco lo schema:
Ho ovviamente diviso i 2 stadi del circuito in "NE556a" ed "NE556b".

Immagine:
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209,95 KB

E questo il cablaggio componenti:

Immagine:
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202,91 KB

Tarandi i trimmer marcati in "blu" varieremo la velocità di lampeggio, tarando i trimmer "rossi" varieremo il tempo di "flash".

Anche in questo caso possiamo utilizzare il doppio stato dei "piedini di output" per avere un effetto di lampeggio alternato di 2 led per circuito.

Schema:
Immagine:
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274,02 KB

E questo è il consueto video dimostrativo:



Bene. Abbiamo attraversato la fasi "semplici" dell'elettronica dei circuiti astabili. Circuiti che generano autonomamente le condizioni del cambio di stato.

Direi di terminare qui il primo capitolo.

Il prossimo capitolo sarà relativo ai circuiti "stabili". Circuiti che generano un "effetto" attendendo un pilotaggio esterno.
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gavinca
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Messaggio da gavinca »

roy67 ha scritto:

Grazie ragazzi.
Ora verrà il bello. Spiegate alcune basi... Comincerò ad avere la "mano pesante"..... :grin:


Grazie per la guida Roberto.
Aspetto le puntate hard !! :wink:
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roy67
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Messaggio da roy67 »

Grazie anche a te Carlo.

Bene.. anzi.. male...
In attesa che si carichi il video su youtube (ora è particolarmente lento... Ma molto lento. In un ora ha caricato solo il 10%). vi introduco un pochettino nel discorso del pilotaggio dei circuiti.
Introduzione che mi sembra doverosa per comprendere i passi successivi.

Abbiamo visto, nella "parte prima" il pilotaggio di un transistor tramite condensatore. I due circuiti si scambiano carica/scarica per annullarsi alternativamente a vicenda. Abbiamo nel contempo visto che, alimentando la base di un transistor nella polarità corretta richiesta, abbiamo una funzione "interruttore" fra collettore ed emettitore.
Abbiamo creato dei segnali di "clock" a tempi diversi, regolabili.
Tutto ciò ci porta al pilotaggio di un circuito. Infatti, tutto ciò che fin ora ho descritto è stato solo la base per adentrarci nel mondo dell'"incomprensibile".... :wink:

Utilizzando infatti i circuiti di "clock" che "abbiamo" creato... (lo so benissimo che li ho fatti solo io.... :cool: )... piloteremo altri circuiti. Infatti, utilizzeremo un "clock" creato dal primo stadio di un NE 556 per pilotare un led connesso al secondo stadio.
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roy67
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Messaggio da roy67 »

<center>Parte quinta.</center>

<center>Pilotaggio esterno di un lampeggio</center>

Ora ragazzi il gioco si fa duro... ma solo un po' più duro... :wink:

Come anticipato, parleremo ora del pilotaggio di un lampeggio. Cosa significa?
Significa che possiamo alternare pause ad un ritmo di lampeggio. Quindi 3-4-5 flash ed uno stop.
Come fare ciò?

E' semplicissimo.... ma per capirlo bisogna approfondire l'aspetto tecnico dell'integrato che abbiamo in mano.

Immagine:
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20,94 KB

Dalla foto vediamo che i piedini N° 4 e N° 10 sono relativi alla funzione "reset". Fin'ora tali piedini li abbiamo alimentati con 12 Vcc per avere una costanza di alimentazione. Ora....invece... Dovremo "gestirli".

Sempre dalla foto sopra possiamo capire che la prima parte dell'integrato (detta IC1a) è quella relativa ai piedi 1-2-3-4-5-6, mentre IC1b si trova sui piedini 8-9-10-11-12-13. I piedini 7 e 14 sono, rispettivamente "0V" e "+Vcc".

Bene..(forse).

Utilizzeremo la sezione "IC1a" per creare un pilotaggio di "IC1b". Come?

Utilizzando l'uscita del piedino "5" (output di IC1a) che prima accendeva un led, per alimentare il piedino "10" (reset di IC1b) della seconda parte di circuito. Di conseguenza, quest'ultimo, funzionerà solo quando la prima sezione lo comanderà.

Il ritmo di "clock" generato da IC1a attiverà il lampeggio in IC1b. Quindi, il lampeggio, sarà attivo solo quando lo stato del piedino "5" sarà positivo.

Ovviamente avremo una gestione inversa. Dovremo quindi collegare il led con anodo positivo all'uscita del piedino "9".

Questo è lo schema elettrico:
Immagine:
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267,29 KB

Come si più notare, ho messo in "rosso" la connessione del "led 1", in quanto servirà solo da spia per la taratura del circuito e, connesso fra loro (rispetto a prima), i piedini 5 e 10. Disalimentando il piedino "10" dal "Vcc".

Schema pratico di assemblaggio:

Immagine:
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199,27 KB

Ora, prima di vedere il consueto video, una precisazione:

Nella seguente foto ho evidenziato il "led spia" ed il "led lampeggiante", per capire meglio le tarature da eseguire.

Immagine:
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731,59 KB

Ed ecco il video del "nostro" circuito in funzione:

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FRANCO
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Messaggio da FRANCO »

..........Avevo soltanto chiesto come far lampeggiare 3 led ....cosa succedeva se chiedevo qualcosa di piu' complicato...
Grande Roy di questo passo diventiamo tutti dei periti elettronici.
Facendo un passo indietro nel tempo ricorda un po' la Scuola Radio Elettra ricordate? con le dispense etc....
Di nuovo grazie a Roy per la pazienza ed il sacrificio in ordine di tempo che utillizza per tutti noi.
Franco 62
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Messaggio da badmax28 »

Grazie Roberto, anzi grazie Prof. con questo tuo tutorial credo che sono in grado anch'io di combinare qualcosa di buono. Grazie ancora per aver condivo la tua esperienza ed averla spiegata in modo semplice :cool: :cool:
Max
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roy67
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Messaggio da roy67 »

FRANCO ha scritto:

..........Avevo soltanto chiesto come far lampeggiare 3 led ....cosa succedeva se chiedevo qualcosa di piu' complicato...
Grande Roy di questo passo diventiamo tutti dei periti elettronici.
Facendo un passo indietro nel tempo ricorda un po' la Scuola Radio Elettra ricordate? con le dispense etc....
Di nuovo grazie a Roy per la pazienza ed il sacrificio in ordine di tempo che utillizza per tutti noi.


Caro Franco. ricordo perfettamente la domanda... Ma ho pensato di inserire una lunga serie di circuiti che, bene o male, possono trovare largo utilizzo nei nostri plastici. Usando un po' di fantasia nel "vedere" fra questi circuiti l'effetto che potrebbe servire.
Parlando di mezzi di soccorso, polizia, carabinieri, carri attrezzi o tutto ciò che abbia lampeggiatori sulla capote, l'ultimo circuito è quello che fa al caso tuo.

Chiaro che (parlando dell'ultimo circuito) vedere un led giallo che lampeggia ad un ritmo qualsiasi... non ci fa comprendere bene l'effetto.

Ma se fosse blu e tarato ad hoc? :wink:



P.S. Grazie anche a te caro Max. :grin:
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Messaggio da FRANCO »

Roy non vorrei essere frainteso stavo scerzando quando parlavo della mia richiesta ci mancherebbe stai facendo un lavoro stupendo.
Se ti ricordi a Vr ti avevo detto che ti avrei disturbato per un regolatore di velocita' in analogico ma con un po' di potenza tipo 5/6 ampere effettivi visto che ti sei messo di vezzo buono si potrebbe aggiungere a questi schemi un qualcosa del genere.
Franco 62
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Messaggio da roy67 »

No Franco, non ti ho frainteso... :grin:

Prendendo spunto dal tuo post, ho dato una risposta generica, rivolta a tutti coloro che leggono, o leggeranno, questa discussione.

E' stato, per me, un ottimo ripasso. Erano anni che non usavo più (come piaceva ad Agatha Christie fare dire a Poirot) le mie celluline grigie. Dopo oltre vent'anni che riparo "servo driver" e PLC... fare qualcosa di diverso è stato un divertimento...

Ma non è ancora finita... mi serve solo il tempo per proseguire. Fino ad ora sono state cose "semplici". Ma d'ora in poi, "conosciuto" il pilotaggio di un integrato..... Viene il bello. :wink: Inizieremo a pilotarne 4...... :wink: Poi a pilotare dei C/MOS, quindi a generare dei "codici binario" che fanno cambiare stato alla sequenza in base ad eventi....... Se v'interessa...[:I]

Per quanto riguarda un alimentatore da 5-6 ampere... Ci ragiono.... Sono tanti... Anche se non troppi.
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Messaggio da roy67 »

Caro Franco, ho la soluzione per l'alimentatore... Però, come supponevo, ci sono alcune "rigide regole" da seguire.

Per avere 5 ampere disponibili, nel caso di regolazione a "bassa velocità", avrai una "montagna" di Watt da dissipare. Necessita un dissipatore bello tosto... Forse con ventola di raffreddamento... Devo solo fare ancora alcuni calcoli, poi apro una discussione apposita.

P.S. I circuiti fin'ora pubblicati, sono frutto di calcoli matematici dei quali non vi ho messo al corrente.. ho solo pubblicato il risultato finale funzionante. Ma ogni valore di ogni componente è calcolato matematicamente :wink:
Non essendo un forum di ingegneria elettronica... ho pensato di risparmiarvi i "mal di testa".. :cool:

Parlando dell'alimentatore 12 Volts - 5 ampere... per farvi un esempio... Sto calcolando i Watt accumulati dai componenti (transistor di potenza), temperatura raggiunta dal componente, capacità di dissipazione calore del componente stesso, capacità di scambio calore con il dissipatore, temperatura ambiente (cioè, quanta temperatura l'ambiente può "inghiottire", considerando lo scambio termico) per mantenere i componenti al sotto della soglia di "fusione".... Parliamo.. approssimativamente (i calcoli sono ancora molto approssimativi) di 80-90 Watt da dissipare... :wink:

Ora sto facendo i calcoli per i nuovi circuiti da pubblicare... saranno testati, filmati e poi pubblicati. Quindi, potendo fare una cosa alla volta.... Ed oggi devo tagliare l'erba del giardino....... 8000 mt.... [xx(]

Abbi/abbiate pazienza.
Ciao. Roberto Alinovi - L'uomo non teme ciò che in lui non c'è. (Hermann Hesse)

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