I circuiti digitali, partendo dall'ABC.

[roy67]

He he.... Grazie Pier.

Io, purtroppo, sono venticinque anni che lavoro con l'alito dei clienti sul collo... Proprio come nella foto. Al giorno d'oggi molto meno...
Ma all'inizio degli anni '90, quando arrivavo da un cliente con il macchinario in "fault"... Avevo come minimo 4 persone che guardavano cosa fecessi.. Con l'orine di "guarda e impara".... Toglievo il condensatore primario del "Drive" (30.000 uF) che è avvitato e lo appoggiavo sul banco da lavoro....
Ovviamente sapevo cosa facevo, quindi non lo toccavo a caso....Lo maneggiavo con cognizione

Ma tutti, immancabilmente, lo prendevano in mano... Dovevano toccarlo... era più forte di loro. Ma ancor più forte era la scarica che si beccavano..... Poi, mi muovevo senza meta, disordinatamente con il saldatore acceso in mano....

Oggi, arrivo dal cliente, mi indica il macchinario in allarme... E nessuno mi ronza intorno....

Quattro chiacchiere da bar... pausa caffè... per iniziare lo "studio" dell'elettronica vera e propria, quella che costituisce i veri circuiti.
Iniziando dai componenti semplici e le loro caratteristiche, per arrivare a spiegare le dinamiche che si creano assiemandoli ed ai componenti più complessi.

[roy67]

Era buono il caffè?
Avete fatto una buona pausa?

Essendo questa una sottospecie di sintesi d'infarinatura elettronica, mi sembra corretto e doveroso farlo con i termini appropriati (almeno quello ve lo devo). Faccio finta d'essere professionale....
Bene.. Iniziamo l'immersione...

La resistenza elettrica

Abbiamo visto che gli elettroni si muovono all'interno dei conduttori, saltando da un atomo all'altro. La corrente elettrica si muove in senso contrario agli elettroni.
Tale movimento di elettroni, però, trova un ostacolo negli atomi stessi. Un conduttore infatti, presenta al passaggio della corrente elettrica, un opposizione fisica data dagli elettroni che devono per forza "saltare" da un atomo all'altro. Tale opposizione viene chiamata "resistenza elettrica".

La resistenza elettrica è tanto più grande quanto più lungo è il conduttore, in quanto sono molti di più gli atomi da "aggirare". Le cariche elettriche, invece, si muovono molto più facilmente quando il conduttore è di sezione più grande. Perché, per così dire, hanno più spazio per muoversi.

Conseguentemente se ne evince che:
Con l'aumentare della lunghezza del conduttore aumenta la resistenza elettrica, con l'aumentare della sezione del conduttore diminuisce la resistenza elettrica.
C'è da tenere in considerazione anche la costituzione fisica dei conduttori. Ogni materia fisica ha una sua specifica resistività alla corrente elettrica.
Ogni materia ha una sua propria "opposizione" al passaggio di corrente elettrica.
Quindi... Qualche elemento di calcolo. La resistenza elettrica di un conduttore si calcola moltiplicando la resistività del materiale del conduttore per la sua lunghezza, dividendo per la sua sezione.

(Ho approfondito un po' l'argomento perché tanto se n'è parlato per quanto riguarda l'apparato di gestione elettrica del modulare GASTT).

Le resistenza elettrica viene misurata in Ohm (Simbolo #8486; - Omega dall'alfabeto greco) e viene sempre considerata negli schemi con la sigla "R" (ad esempio "R= x #8486;" - oppure "R= x Ohm".

(Un po' di cultura: La relazione fra conduttività e resistività fu scoperta da George Simon Ohm - 1787/1854 - dal suo nome deriva la "legge di Ohm" nonché l'unità di misura della resistenza dei conduttori elettrici e dei resistori).

La legge di Ohm, che si basò sullo studio della pila di Volta, gettò le basi dell'odierna elettronica.

Infatti, la resistenza, il voltaggio e l'assorbimento (in ampere) di un apparato elettrico vengono sempre, ancor oggi, considerate con tale legge.
R=V/I (Resistenza = Volts-diviso-ampere)
V=R"I (Volts= resistenza-per-ampere)
I= V"R (Ampere= Volts-per-Resistenza

P.S. Immaginavo che il software non prendesse la "Omega" dell'alfabeto greco.

[liftman]

Toglievo il condensatore primario del "Drive" (30.000 uF) che è avvitato e lo appoggiavo sul banco da lavoro....
Ovviamente sapevo cosa facevo, quindi non lo toccavo a caso....Lo maneggiavo con cognizione

Ma tutti, immancabilmente, lo prendevano in mano... Dovevano toccarlo... era più forte di loro. Ma ancor più forte era la scarica che si beccavano.....

questa è veramente bastarda io ne ho prese un bel pò ma con condensatori da massimo 2000uf,

[roy67]

He he... Rolando.. Però, dopo che erano diventati biondi, gli dicevo. "State lontani. Non toccate.. E' pericoloso".... Dopo però....

Il condensatore di un Drive per un motore brushless da 3 Kw.. fa male. Non esageratamente... Ma si prende una "sguindola" da diventare riccoli e biondi..... Anche dopo 3 giorni che è stato smontato.

Oggi sono più serio. Uso un modulo con lampada alogena per scaricarlo.

[liftman]

Un mio conoscente che aveva un laboratorio di assistenza, aveva un cucciolo di pastore tedesco, ed ovviamente se lo portava al lavoro. Ovviamente come tutti i cuccioli, "rompeva" i cabbasisi, e quando non ne potevano più prendevano un condensatore, lo caricavano e glielo buttavano, per un pò riuscivano a lavorare tranquilli

[roy67]

I condensatori sono pericolosi proprio perché mantengono la carica anche dopo giorni, e la scarica non è elettrostatica, come quella che si prende scendendo dall'auto. E' proprio capacitativa, quindi satura di "potenza elettrica". Ma ne parleremo, proprio in questa discussione.

Addentriamoci ora nei componenti elettronici, abbiamo.... per meglio dire... Ho parlato della resistività dei conduttori... Parliamo quindi della resistenza....

I resistori

I resistori, nome corretto degli specifici componenti elettronici, e non "resistenze", nome erroneamente datogli, sono dei componenti che hanno la funzione di aumentare la resistività in un punto specifico del circuito. Oggi per comodità, per sbagliata abitudine, viene chiamato resistenza anche il componente in quanto, come "resistore", viene definito in modo generico qualsiasi componente od utilizzatore che crei resistenza elettrica (lampadina, avvolgimento elettrico, etc...)
Un resistore non è un "trasformatore" di corrente, ma è un componente che ha la capacità di aumentare la resistività elettrica, facendo diminuire l'assorbimento elettrico, riducendo gli ampere in transito. Il resistore (o resistenza) è un cilindretto composito, formato da varie leghe e polveri di carbone, con due estremità metalliche che hanno lo scopo di collegarlo, tramite saldatura a stagno, al circuito. Le due estremità sono dette "reofori", come tutte le estremità lunghe a "saldare" dei componenti elettronici.

Lo scopo di un resistore è quello di portare la corrente ad un valore preciso nel circuito, per poter avere "parametri" di corrente idonei ad un certo funzionamento ed ottenere parametri precisi su altri componenti. L'eccesso di corrente in transito che viene "bloccato" è trasformato in calore. Tale differenza di potenza trasformata in calore viene calcolata in Watt.

La capacità di resistenza di un resistore viene calcolata in Ohm, ci sono ovviamente multipli, come per tutte le unità di misura. Partendo dalla base di misura che è l'Ohm, avremo i 1000 Ohm che corrispondono a 1 KOhm (chiloOhm), 1.000.000 Ohm corrispondono ad 1 MOhm (megaOhm).

La capacità di dissipazione (dispersione di calore) invece viene misurata in Watt, dovremo quindi calcolare quanti watt dovrà dissipare la nostra resistenza per avere un funzionamento ottimale, senza bruciare o fondere nulla. 1/4 W equivale a 0,25 Watt, 1/2 W equivale a 0,5 Watt, etc....
Per i calcoli di dissipazione ne parleremo più avanti.

La resistività del resistore viene indicato sul componente con dei codici colore unificati o sigle. Questi colori indicano la resistività del componente, nonché la tolleranza d'errore della resistività stessa.
Esistono 4 diversi modi per siglare la capacità di una resistenza, due a codici colore e due con sigla alfanumerica.

I codici colore:

A 4 strisce (più comuni): tre definiscono il valore, una la tolleranza
A 5 strisce (resistori speciali): tre definiscono il valore, una il divisore o multiplo, una la tolleranza. Queste sono resistenze speciali, poco utilizzate in ambito "amatoriale". Quindi non ne spiegherò per il momento il significato, lievemente diverso, della 3^ e 4^ striscia.
I colori corrispondono ad un numero, o decina, o centinaia, o migliaia, a seconda della loro posizione.

Di seguito l'elenco base dei colori e corrispondente numero:

nero= 0
marrone= 1
Rosso= 2
Arancio= 3
Giallo= 4
Verde= 5
Blu= 6
Viola=7
Grigio= 8
Bianco= 9

Come identificare il valore di resistività di una resistenza.

Se guardiamo lo schema seguente, vedremo che le righe (o strisce) sono decentrate. La prima striscia è sempre quella più vicino al reoforo.

Immagine:

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La prima striscia (dell'esempio nello schema) sta ad indicare il valore ed è rossa, corrisponde quindi a 2.
La seconda striscia indica ancora il valore, ed è rossa. Quindi 2
La terza striscia indica il divisore od il moltiplicativo. All'elenco colori, in questa sezione, dobbiamo aggiungere altri 2 colori e rivedere il loro significato.

Elenco colori terza striscia:

nero= / Nullo
marrone= 0 (moltiplica per 10) - (marrone, nell'elenco base, significa "1", quindi 1 zero)
Rosso= 00 (moltiplica per 100) - (Rosso, nell'elenco base, significa "2", quindi 2 zeri)
Arancio= 000 (moltiplica per 1000, ovvero 1 Kohm)
Giallo= 0000 (moltiplica per 10.000, ovvero 10 Kohm)
Verde= 00000 (moltiplica per 100.000, ovvero 100 Kohm)
Blu= 000000 (moltiplica per 1.000.000, ovvero 1 Megaohm)
Viola=0000000 (moltiplica per 10.000.000, ovvero 10 Mohm)
Argento= :100 (dividi per 100)
Oro= :10 (dividi per 10)


Quindi, ad esempio, una resistenza a quattro strisce che porta i seguenti colori: Rosso-Rosso-Arancio -Argento significa che ha il seguente valore:
Prima linea (valore): Rosso= 2
Seconda linea (valore): Rosso= 2
Terza linea (N° zeri dopo il valore): Arancio= 3 (tre zeri)

Ciò sta a significare: 2-2-000, quindi 22 KiloOhm... Oppure 22.000 Ohm.

Vi è una quarta riga, che riporta la tolleranza del valore stesso:

Marrone= 1%
Rosso= 2%
Oro= 5%
Argento= 10%

Questi sono i colori più comuni. Vi sono altri colori che definiscono la tolleranza decimale, utilizzati in resistori di precisione. Per informazione li metto comunque.

Grigio= 0,05%
Viola= 0,1%
Blu= 0,25%
Verde= 0,5%


Questo significa, nel caso del nostro resistore da 22 K, che ha una tolleranza di +/- 10%, quindi più o meno 220 Ohm rispetto i 22.000 dichiarati.

Da ricordare, perché importante, che la striscia nera, equivalente a "zero" è valida solo in seconda posizione. Se messa in prima o terza posizione ha significato "/" ovvero.. Nullo.... Niente.. Nisba.

Una resistenza marcata Nero-Rosso-Marrone, significa "/-2-0. Ovvero 20 Ohm.
Ma normalmente la siglatura viene fatta inversa, cioè Rosso-Nero- Nero... Ovvero, appunto, 2-0-/, quindi sempre 20 Ohm.

E' possibile trovare anche sigle alfanumeriche stampate sulla resistenza stessa. queste sigle riportano la resistività direttamente dichiarata. Per utilizzare lo stesso esempio avremo la sigla 22K per la nostra precedente resistenza.
oppure 2K2 per indicare 2,2 kiloOhm, etc.
Un altro sistema è quello numerico. Ovvero 223. Che significa sempre 22 K. L'ultimo numero indica quanti zeri seguono... Quindi 3 zeri seguono il 22.... 22000 Ohm.

Come calcolare i watt che deve dissipare?
La formula l'abbiamo già vista. V"A=W. Quindi, se dobbiamo inserire una resistenza su un led che viene alimentato a 12 V ed ha necessità di 0,018 A... 12x0,018=0,216. la nostra resistenza dovrà dissipare 0,216 watt, quindi, una resistenza da 1/4 watt (0,25 watt) è sufficiente.

La capacità di dissipazione di una resistenza fa cambiare le dimensioni della resistenza stessa.

Di seguito una foto di alcune resistenze da 1/4W - 1/2W - 1W - 2W - 3W - 5W

Immagine:

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<font color="red">Chiedo scusa. Ho modificato un po' di errori grammaticali e di punteggiatura (sicuramente non tutti [:I])</font id="red">

[adobel55]

Roby, quest'ultimo post mi serviva proprio.
Grazie.
Ciao.
Adolfo

[roy67]

Non è ancora finito , Adolfo. Questa è solo l'infarinatura.

[roy67]

In tutti gli schemi elettrici, il resistore, è indicato con un preciso simbolo (che poi vedremo) ed è denominato con la lettera "R", seguita da un numero progressivo.

Vi sono altri tipi di resistenze, non solo quelle fin'ora spiegate.

Sono le "resistenze variabili", o meglio chiamate "potenziometri, trimmer, slider" a seconda della loro forma e dimensione.
Questo tipo di resistenze altro non sono che componenti che hanno la capacità di variare la resistività elettrica al loro interno.
Infatti, girando la manopola di un potenziometro, altro non faremo che aumentare o diminuire la resistenza elettrica fra i due capi del componente.

Perché questo accade?

Semplicemente perché, come abbiamo già visto in precedenza, aumentando la lunghezza del conduttore, aumenta la resistenza. Quindi, spostando un cursore sopra un materiale resistivo aumenteremo o ridurremo la distanza da percorre della corrente elettrica, aumentando o diminuendo la resistenza elettrica.

Come funziona:

Immagine:

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Come si può vedere dallo schema sopra, se applichiamo una corrente elettrica al reoforo 1 e misuriamo l'uscita dal reoforo 2 (centrale), se abbiamo la manopola in posizione "A", la distanza da percorrere è quasi nulla, quindi avremo una resistenza pari a "zero". Se la manopola la giriamo in posizione "B", la distanza aumenta, quindi aumenta anche la resistenza (se il potenziometro fosse da 150 Ohm, avremo, in quel punto, una resistenza da 50 Ohm). Girando ancora la manopola, spostando il contatto mobile in posizione "C", avremo 100 Ohm di resistenza, fino ad arrivare al massimo della corsa, in posizione "D", ove avremo 150 Ohm di resistenza, ovvero quella dichiarata sul componente.

Vi sono vari tipi di resistenze variabili, ognuno per utilizzi diversi.
Il classico potenziometro è nato per essere regolato spesso, vedasi il volume delle vecchie radio a transistor.
Immagine:

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Il trimmer serve per tarare resistenze sui PCB. Una volta trovato l'esatto valore, non lo si tocca più (o quasi).
Immagine:

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Lo slider è un potenziometro lineare, che ha lo stesso scopo del primo, ma con la corsa rettilinea. Tipico utilizzo è nei banchi mixer audio oppure nella taratura delle bande degli equalizzatori audio.
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Le resistenze (variabili o non) hanno un ben preciso simbolo che le contraddistingue negli schemi elettrici.

Immagine:

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Come si nota dallo schema sopra, i potenziometri, hanno 2 diverse simbologie, anzi, in realtà sono 3 e indicano come vuole collegato nel circuito.

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Direi che l'argomento resistenze sia stato sufficientemente spiegato.

[Edgardo_Rosatti]

Direi che stai facendo un ottimo lavoro
Per me che conosco l'argomento da semplice smanettone è sempre piacevole leggere un tutorial del genere, anche perchè apprendo cose come il concetto di resistività introdotto nell'ultimo capitolo che mi è sempre stato poco chiaro. Ovvero, so cosa sono le resistenze e anche io le ho sempre chiamate così, ma così descritto è tutta un'altra cosa.

[roy67]

Grazie Edgardo.
Purtroppo (per voi) sono solo superficiali spiegazioni. Per ogni argomento, per essere approfondito, bisognerebbe scrivere un libro e non poche righe come faccio.
Ma credo che, queste poche righe, siano abbastanza sufficienti per spiegare il concetto e le dinamiche.

Fra l'altro, mi sono accorto d'aver dimenticato una breve spiegazione sul collegamento dei potenziometri.. Che implementerò al più presto.

[liftman]

Fra l'altro, mi sono accorto d'aver dimenticato una breve spiegazione sul collegamento dei potenziometri.. Che implementerò al più presto.

io per esempio non conoscevo queste distinzioni:

Immagine:

211,21 KB

[roy67]

io per esempio non conoscevo queste distinzioni:

E sono proprio la parte che ho scordato di approfondire un po' più.

Presto fatto:

Connessione dei potenziometri

Abbiamo visto che vi sono più modi per collegare i potenziometri al circuito, questo perché abbiamo la possibilità di avere più utilizzi nello stesso strumento, ovvero, abbiamo la possibilità di scegliere se, girando la manopola in senso orario (ad esempio), aumentare o diminuire la resistenza.
Per standard, girando la manopola del volume in senso orario, lo alziamo, perché riduciamo la resistenza, ma possiamo anche ottenere il contrario.

Vediamo nel dettaglio alcune connessioni:

Connessione semplice:

Collegando il potenziometro come da schema seguente, ovvero fra i pin 1 e 2 avremo la resistenza che aumenta girando la monopola in senso orario (la resistenza è segnata dalla freccia verde).
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Se invece colleghiamo il potenziometro fra i pin 2 e 3 otterremo il contrario, cioè che la resistenza diminuisce girando la manopola in senso orario (la resistenza è sempre la freccia verde).
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Ma queste connessioni, molto spesso usate, potrebbero presentare in futuro dei problemi. Quali?
Se si dovesse ossidare in un qualsiasi punto la "pista resistiva", quando il cursore vi passa sopra, perderà continuità, cioè non trasmetterà più corrente al proseguio del circuito.
Quindi, sapendo che il valore della resistenza del potenziometro è pari alla resistività che si ottiene fra i pin 1 e 3 si collega un terzo filo ad uno dei due capi, in parallelo al cursore. In questo modo viene garantita la massima resistenza del componente, garantendo la minima continuità al circuito (minima continuità in quanto la resistenza è massima).

Quindi, collegando l'ingresso in parallelo fra i pin 1 e 2 e l'uscita al pin 3 avremo la variabilità della resistenza (fra pin 2 e 3) e garantita il minimo funzionamento fra i pin 1 e 3. Così collegato la resistenza diminuisce in senso orario.
Nello schema la resistenza variabile è la freccia verde, mentre la resistenza fissa è la freccia blu.
Immagine:

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Stessa cosa dicasi per l'inverso. Cioè, per aumentare la resistenza girando la manopola in senso orario collegheremo l'ingresso al pin 1 e le uscite in parallelo fra pin 2 e 3.
In questo schema ho evidenziato una eventuale ossidazione della pista resistiva.
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[roy67]

La capacità elettrica

Abbiamo incontrato, fin'ora, sul nostro cammino, diversi fenomeni fisici legati alla corrente elettrica, fenomeni che, sfruttandoli in modo adeguato, ci fanno fare lunghi passi nell'ambito dell'elettronica.
Un altro fenomeno fisico importante è la capacità elettrica. Cioè la proprietà di un corpo di immagazzinare potenziale elettrico quando attraversato da cariche elettriche.

Un esempio che possiamo fare, per meglio comprendere, è la capacità di immagazzinare acqua di un recipiente.
Usando lo stesso esempio, utilizziamo 2 diversi recipienti, di eguale altezza, ma di diametro doppio uno rispetto l'altro.
Va da se che a parità di livello dell'acqua interna, il contenitore più piccolo conterrà molta meno acqua del contenitore più grande. Ne traiamo quindi che a parità di livello dell'acqua non abbiamo la stessa quantità d'acqua.

Così avviene anche nei corpi elettrizzati, che possono avere lo stesso potenziale elettrico, pur avendo quantità diverse di elettricità. Per portare quindi corpi di dimensioni differenti ad uno stesso potenziale elettrico, ad ognuno servirà una differente quantità di elettricità.

La capacità elettrica viene misurata in "Coulomb al Volt", unità di misura alla quale è stato dato il nome di "Farad" (Siglato F sui componenti), nome dato in onore a Michael Faraday (fisico e chimico britannico che contribuì in maniera determinante sullo studio dell'elettromagnetismo e l'elettrochimica - Fonte wikipedia).

Il Farad è un unità di misura molto grande, basti pensare che una sfera della dimensione del pianeta Terra avrebbe circa la capacità elettrica di un Farad. Va da se che in ambito elettronico si utilizzano sottomultipli molto più piccoli... A partire dal milionesimo di Farad.

Infatti non esiste siglatura F o mF che equivalgono a "Farad" o "millifarad", ma si parte da:

uF: Microfarad - equivalente ad un milionesimo di farad, ovvero: 0,000.000.1 farad
nF: Nanofarad - equivalente ad un millesimo di milionesimo di farad, ovvero: 0,000.000.000.1 farad
pF: Picofarad - equivalente ad un milionesimo di milionesimo di farad, ovvero: 0,000.000.000.000.1 farad

Talvolta, in alcuni schemi anglosassoni, soprattutto americani, si può trovare la sigla kpF, che sta a significare "kilopicofarad", ovvero 1000 picofarad.... quindi nanofarad.

[roy67]

Il condensatore

Considerato quanto spiegato sulla capacità elettrica, bisogna anche tenere in considerazione che un corpo aumenta la sua capacità se ha nelle vicinanza altri corpi elettrizzati.

Se prendiamo una comune batteria per telecomandi ed ai suoi poli colleghiamo 2 fili, a loro volta collegati a due piastre, accadrà che:

Il polo positivo della batteria attirerà gli elettroni della piastra a se collegata.
Il polo negativo rilascerà elettroni alla piastra a cui è collegato.

Ciò accadrà finché la quantità di elettricità presente sulle piastre avrà lo stesso potenziale del polo della batteria su cui ognuna è collegata, in modo che su ognuna vi sia lo stessa differenza di potenziale che vi è sui poli della batteria.

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Ma se avviciniamo le due piastre, disponendole affacciate, senza che si tocchino, il flusso riprenderà. Cioè, vi sarà un ulteriore flusso di elettroni che escono dalla piastra verso il polo positivo, ed un ulteriore flusso che esce dal polo negativo e si muove verso la piastra su cui è collegato.

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Se ne evince che la differenza di potenziale è aumentata, pur essendo sempre uguale la potenza elettrica fornita dalla batteria.

L'olandese Pieter van Musschenbroek, scoprì casualmente tale fenomeno, verso la metà del 1700, quasi contemporaneamente al tedesco Ewald Georg Von Kleist. Durante i loro esperimenti scoprirono l'influenza che due piastre elettrizzate, con poli elettrici contrari, avevano l'una sull'altra. Scoprirono inoltre che il materiale utilizzato come dielettrico, in questo caso l'aria, aveva una notevole influeza.

Ben presto si constatò che la capacità di un condensatore aumentava mettendo fra le piastre un dielettrico solido, in quanto, polarizzandosi, pur mantenendo la proprietà isolante fra le armature (nome corretto delle piastre), aumentava di 5-6 volte la capacità del condensatore.

Grazie a questi studi e grazie anche alla tecnologia ed il progresso, possiamo avere condensatori di diversa tipologia, ovvero, cambia il materiale dielettrico che isola le due armature, ma il funzionamento rimane identico.

Il simbolo del condensatore nei circuiti elettrici evoca proprio le due armature affacciate fra loro e la sigla che lo identifica è "C".

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Cambiando il tipo di dielettrico possiamo avere condensatori piccolissimi, con grandi capacità che prendono il loro nome dal tipo stesso di dielettrico utilizzato fra le armature.

- Condensatori a carta.
- Condensatori ceramici.
- Condensatori in poliestere.

I condensatori non sono polarizzati (significa, ripeto, che non richiedono il collegamento tassativo al polo positivo o negativo di uno specifico reoforo), infatti la loro capacità può essere ottenuta collegando indistintamente i reofori sia in un modo che nell'altro, tranne che per un tipo di condensatori, dei quali non ho parlato e darò spiegazioni in capitolo esclusivamente a loro dedicato.

Foto di alcuni condensatori a carta, ceramici, poliestere.
Immagine:

126,54 KB

[liftman]

Ti sei scordato i condensatori al Tantalio

[roy67]

Non me ne sono dimenticato. I condensatori a tantalio ed ossido d'alluminio (elettrolitici) sono polarizzati, richiedono quindi il corretto senso d'installazione.
Ne parlerò a breve nel prossimo capitolo.

[roy67]

Come riconoscere il valore dei condensatori

I condensatori, come le resistenze hanno capacità diverse, per ogni tipo di applicazione. Essendo talvolta molto più piccoli (fisicamente) delle resistenze hanno una siglatura diversa e, molto spesso, anche fra ditte produttrici, vi sono differenti modi di siglatura sul componente. Per capire come funziona la siglatura dobbiamo, per prima cosa ricordare che il "picofarad" è la misura più piccola, quindi molto spesso base del calcolo del valore.

Tipologia di siglatura

La più frequente è la siglatura diretta (chiamata E6) che riporta il valore direttamente, sottintendendo la F di Farad.

1p= 1 picofarad
100p= 100 picofarad
2,2n= 2,2 nanofarad (ovvero 2200 pF)
3,3n= 3,3 microfarad (ovvero 3300 nanofarad)
..etc....

Siglatura alfanumerica

La sigla alfanumerica riporta la lettera del moltiplicatore al posto della virgola

4p7= 4,7 picofarad
n47= 0,47 nanofarad (ovvero 470 picofarad)
470n= 470 nanofarad (ma può anche essere siglato u470, ovvero 0,470 microfarad)
.....etc....

Codice numerico a 3 cifre

Come per le resistenze, i primi due numeri dichiarano il valore, il terzo numero gli zeri che seguono, partendo dal picofarad.

222= 2200 picofarad, ovvero 2,2 nF
104= 100.000 pF, ovvero 100 nF
474= 470.000 pF, ovvero 470 nF
...etc....

Codice con puntino iniziale

Questo codice è inteso come microfarad e sottintende uno "zero" iniziale, quindi decimali del microfarad.

.0047= 4,7 nF (0,004.7 microfarad)
.022= 22 nF
.47= 470 nF

Codice colore

Come per le resistenze è possibile trovare condensatori che riportano la loro capacità in codice colore
Per spiegare meglio il sistema di riconoscimento ho creato una tabella.
Ricordando che la prima fascia è quella più in alto rispetto i reofori.
Ve n'è un esempio nella foto più sopra. Il secondo condensatore partendo da sinistra.

Immagine:

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Vi sarete accorti che nella tabella è riportato il massimo voltaggio tollerato dal condensatore. Questo perché, a seconda del dielettrico che isola le armature, avremo più o meno limiti di isolamento fra queste.

Probabilmente vi sarete chiesti, o magari state pensando di chiedere, le applicazioni specifiche di un tipo di condensatore piuttosto di un altro.
Questa è una materia piuttosto ostica e complessa, bisognerebbe approfondire ogni argomento trattato fin'ora. Siccome è un infarinatura di elettronica e chi ne trarrà vantaggi lo farà applicando tutto questo su schemi già progettati da qualcun'altro, già testati e verificati... Non lo repurto necessario.

Esistono condensatori adatti a piccole cariche, a grandi cariche, per lavorare in frequenza, come filtri di frequenza, scariche capacitative, smorzamento, raddrizzamento, etc....
Qualche specifica applicazione la vedremo presto.

[roy67]

I condensatori elettrolitici

Esistono due principali tipi di condensatori elettrolitici, la differenza sta nel tipo di dielettrico che separa le armature ed il materiale che compone le armature stesse. Tale differente materiale fa si che i condensatori abbiano differenti limiti massimi di lavoro, ma anche differenti parametri di stabilità e precisione. Questo tipo di condensatori è così chiamato in quanto una delle due armature è immersa in un fluido elettrolita.
Il loro utilizzo richiede la polarizzazione, cioè, la connessione dei reofori ad una esatta polarità. Avremo quindi, sui componenti, oltre che riportate le caratteristiche di voltaggio e capacità, anche la marcatura del "reoforo positivo" o del "reoforo negativo". A tal proposito, iniziamo anche a chiamare tali "reofori" con il loro nome corretto, in quanto tale nome viene dato a tutti i terminali dei componenti polarizzati.
Il reoforo (o terminale) positivo, cioè quello che vuole collegato al polo positivo è detto "anodo" e viene contrassegnato sugli schemi o sui componenti con la lettera "A" o "+"
Il reoforo (o terminale) negativo, cioè quello che vuole collegato al polo negativo viene detto "catodo" e viene contrassegnato sugli schemi o componenti con la lettera "K", "0" (zero), oppure "-".

I condensatori al Tantalio

Questo tipo di condensatori, a differenza degli altri, non ha come dielettrico fra le armature polvere di tantalio... Come si può erroneamente pensare, ma una delle armature è a base di tantalio, mentre l'altra in biossido di manganese. Il dielettrico è formato da ossido di titanio. Questi diversi materiali fanno si che il condensatore abbia una buona stabilità alla carica, sia più preciso e non subisca perdite di corrente. Tutto questo, però genera un altro problema, ovvero che il condensatore non abbia elevata capacità elettrica, infatti, al massimo, lo si può trovare con capacità di 100 uF.
La capacità dei condensatori al tantalio è spesso segnata direttamente sul componente, insieme alla tensione massima di lavoro.

Immagine:

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Oppure in codice colore. Codice lievemente diverso dal precedente

Immagine:

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L'anodo del condensatore è segnato con un "+" sopra il reoforo positivo. Talvolta, nei condensatori siglati a strisce colorate, c'è un punto al centro. L'anodo è il reoforo di destra guardando il condensatore dal lato del puntino, con i reofori rivolti verso il basso.

Condensatori ad alluminio

I condensatori ad alluminio sono i più diffusi, i più conosciuti, tant'è che ormai, per condensatore elettrolitico, s'intendono solo questi.
Il dielettrico di questi condensatori è proprio l'ossido d'alluminio, materiale che, posto fra le armature di allumino, ne genera una grande capacità elettrica. Infatti non sono utilizzati per piccole capacità, la loro capacità può andare dal minimo di 1 uF al massimo di 1 F. (Ricordando quanto spiegato in precedenza sulla capacità della sfera grande come il pianeta Terra).
La capacità di questi condensatori è siglata direttamente sul componente, insieme alla tensione massima applicabile e l'anodo od il catodo sono segnati da una freccia in corrispondenza del reoforo.

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Questo tipo di condensatori è pericoloso, bisogna sempre tenere conto di ciò che stiamo facendo, quando lo installiamo e quando lo maneggiamo.
Essendo polarizzati significa che devono tassativamente essere collegati alla corretta polarità, altrimenti, lavorando in maniera anomala le armature, potrebbe esplodere.
Bisogna sempre verificare che lavorino entro i limiti di temperatura massima consentita (85°), altrimenti esplodono.
Altro pericolo è che hanno capacità notevole di corrente, e la mantengono anche per mesi, quindi si possono prende grandi scariche elettriche (leggasi scossa) di elevata corrente toccando i reofori.
Verificare sempre, prima di maneggiarli, se fra i reofori vi sia carica elettrica, ovviamente, se il condensatore ha tensione massima di voltaggio considerevole.
Una scarica da 12 volts non la percepiamo nemmeno.

Il simbolo elettrico dei condensatori elettrolitici è il seguente e la sigla è, come nei precedenti la lettera "C".

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[Edgardo_Rosatti]

Non credo di essere l'unico ad aver avuto brutte esperienze coi condensatori elettrolitici di elevata capacità. Una volta (del tipo c'era una volta) me ne è esploso uno montato male su un alimetatore di un registratore a bobina della Geloso e ha fatto un botto tipo raudo. Era del tipo visibile nella foto postata da Roy, penso un 2200uF.

Un anno fa, nel deposito metropolitano di Gallaratese (M1) si è guastato il sistema di frenatura eletttrodinamica di un treno meneghino fermo in fossa ed abilitato. E' esploso un condensatore di elevata capacità facente parte del sistema sopracitato. Ha fatto un boato, non un botto, che ha frantumato i vetri degli uffici interni al capannone del deposito.
Per fortuna che il quel momento non c'era personale in zona, altrimenti qualcuno si sarebbe sicuramente ferito.

Aneddoti a parte, quando si sostituiscono questi condensatori è buona norma scaricarli sempre prima con una resitenza di elevato wattaggio o con una lampadina, così da poter essere maneggiati in tutta sicurezza.
Ne hai già parlato con Rolando, ma ripeterlo non fa mai male

Infine volevo aggiungere una nota al sistema adottato per contrassegnare i valori di resistenze e condensatori.
Più che altro volevo dire che in commercio esistono valori standardizzati di tali componenti che l'hobbista ha a disposizione che sono multipli di:
1
1,2
1,5
1,8
2,2
2,7
3,3
3,9
4,7
5,6
6,8
8,2
10
12
15
... eccetera

Valori intermedi a questi si trovano nei componenti di precisione, ma generalmente questi soddisfano le normali esigenze.
Nei condensatori elettolitici i valori standard sono ancora di meno, in quanto hanno una elevatissima tolleranza, che se non riicordo male arriva anche al 40%.

Ciao
Edgardo

[roy67]

Esatto Edgardo. Parlarne una volta in più non fa mai male, anzi. Considerato che i condensatori elettrolitici sono molto usati nel modellismo, e molto spesso chi li usa lo fa copiando schemi trovati in rete. Molto spesso i condensatori espodono (nel vero senso della parola) solo perché, mentre smanettiamo sul circuito, inavvertitamente creiamo un corto. Essendo le armature già cariche, si trovano un poteziale opposto improvviso. I ambito professionale i condensatori elettrolitici sono sempre coperti ed inscatolati in un involucro. Proprio per prevenire eventuali danni fisici in caso d'esplosione.
Certo non è l'espolosione di una bomba atomica... ma è paragonabile (come detto da Edgardo) a quella di un grosso petardo.... Ovviamente dipende anche dalla capacità del condensatore e dal suo stato di carica.

Giuste le considerazioni sullo standard dei valori. In ambito modellistico non si hanno necessità di precisione elevate, quindi, un condensatore da 25 uF dichiarato sullo schema, può essere sostituito tranquillamente da un 22 uF. La differenza è impercettibile.

[roy67]

I semiconduttori

Premessa.

Questo capitolo tratta un argomento molto complesso, anzi, tratta più argomenti di fisica e chimica che si allacciano fra loro. Per poterlo spiegare a fondo bisognerebbe studiare la tavola periodica degli elementi di Mendeleyev e l'influenza che questi elementi hanno sugli altri elementi.
Ovviamente non lo farò. Mi limiterò a spiegare superficialmente alcune importanti nozioni, riassumendo moltissimo la sostanza. In fondo, a voi, non serve per la laurea in elettronica, ma a districarvi e comprendere la costruzione di semplici circuiti già progettati da altri.... e magari apportarvi interessanti modifiche.

Abbiamo visto nei capitoli precedenti che vari metalli, leghe metalliche o materiali compositi cambiano il regolare flusso della corrente elettrica, creando resistenza o capacità (non ho citato altre centinaia di effetti quali induttanza, reattanza, impedenza,etc... e non citerò nemmeno).

Un altro effetto interessante lo si ottiene "drogando" alcuni cristalli, quali i cristalli di silicio od i cristalli di germanio.

Cosa significa "drogare"?

Significa sostituire, con metodi chimico-fisici, alcuni atomi di questi cristalli con atomi di altri elementi. Così facendo creeremo, a livello atomico della materia che li compone, dei reticoli nei quali si creeranno "buchi" ed avremo differenti quantità di elettroni liberi e differenti quantità di buchi.

Drogando quindi un cristallo di germanio, togliendogli propri atomi, sostituendoli con atomi di elementi appartenenti al gruppo III della tavola periodica otterremo un semiconduttore di tipo P.
Che avrà una quantità di buchi maggiore rispetto al numero di elettroni liberi.

Drogando un cristallo di germanio, togliendo propri atomi, sostituendoli con atomi di elementi appartenenti al gruppo V della tavola periodica, otterremo un semiconduttore di tipo N.
Che avrà un numero di elettroni liberi molto superiore a quello dei buchi.

A trattamento leggermente diverso è sottoposto il cristallo di silicio, che ne trae la peculiarità di essere gran conduttore e contemporaneamente gran resistore.

Perché ho spiegato queste cose? Per prevenire domande del tipo.. "Cos'è un semiconduttore P?"
Come avete potuto appurare l'argomento è molto complesso da spiegare. E' ovvio che se qualcuno vuole approfondire, può fare ricerche o acquistare e studiare testi.
(In 10 righe ho riassunto in libro di 175 pagine......)

Ma veniamo al sunto.

Cosa ci facciamo con questi materiali sintetici?

Ovviamente componenti elettronici. Andiamo a vedere quali e che caratteristiche ci "regalano".... Nel prossimo capitolo.

[liftman]

La cosa diventa interessante ed intrigante, a quest'ora la coop è chiusa e non posso prendermi i pop corn, ma provvederò domani [:o)]

[Edgardo_Rosatti]

Il tutorial si fa sempre più interessante!

Rolando, ho già una lattina di Wuhrer in frigo... la u con l'umlaut non so come si fa
I pop corn li offro io..

Ciao neh!

[roy67]

Rolando ed Edgardo... Eccovi accontentati.

La giunzione P-N

Come abbiamo "intravisto" i semiconduttori P contengono buchi, mentre i semiconduttori N contengono elettroni liberi, prendiamo in esame la giunzione di tali due diversi semiconduttori.

La giunzione non vuole fatta unendo semplicemente i 2 materiali ma creando, nella zona di giunzione, un area di transizione. Cioè, creando una zona P su un cristallo N ed una zona N su un cristallo P. Una volta uniti i cristalli una parte degli elettroni liberi del cristallo N inizierà a diffondersi nel cristallo P. Contemporaneamente i buchi del cristallo P si diffonderanno nel cristallo N, quest'area viene denominata "zona intrinseca". Ovviamente la diffusione sarà limitata all'area adiacente alla giunzione.
Nel seguente schema ho inserito in modo corretto un nuovo simbolo, quello della batteria. Bisogna iniziare a comprendere gli schemi utilizzando i simboli corretti.

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Cosa accade quando polarizziamo una giunzione P-N?
Immaginiamo di collegarvi la nostra cara batteria da telecomando e colleghiamo il polo positivo al semiconduttore N ed il polo negativo al semiconduttore P.

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Una parte degli elettroni presenti sul cristallo N uscirà andando verso il polo + della batteria, mentre una parte di elettroni uscirà dal polo - della batteria entrando nel cristallo P, ove riempirà i buchi. Sapendo che tale zona ha scarso contenuto di elettroni liberi, non avremo transito di elettroni dalla zona P verso la zona N. Il punto di giunzione troverà un fronte di potenze inverse ed aumenterà la zona intrinseca, generando grande resistenza elettrica. Questo tipo di collegamento è detto "a tensione inversa", cioè, in parole povere, la corrente elettrica non transita, non attraversa la giunzione.

Se invertiamo ora la polarità della batteria cosa accade?

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Gli elettroni liberi della zona N iniziano un moto verso la giunzione, contemporaneamente i buchi della zona P si spostano verso la giunzione. In quell'area continuano a scomparire elettroni inghiottiti dai buchi ma presto rimpiazzati dalla batteria e continuano a formarsi buchi nella zona P, generando un continuo flusso di cariche elettriche in transito, in arrivo dalla batteria ed autogenerate dai cristalli.
Abbiamo così ottenuto un semiconduttore che ha la peculiarità di generare un "senso unico" alla corrente elettrica. Infatti, se alimentato in un senso, benché presenti una minima resistenza elettrica, lascia passare corrente, alimentato a rovescio genera una resistenza esagerata, impossibile da valicare.

Ciò accade all'interno di un famoso componente elettronico. Componente che analizzeremo nel prossimo capitolo.

(Così domani apro una bancarella di pop corn e birra...... )