Progettazione di un alimentatore regolabile da 2 a 25 Volt

Progettazione di un alimentatore basato sull'integrato LM317 della National; applicando in ingresso una tensione di circa 28 V, la tensione in uscita, che risulta perfettamente stabilizzata, può essere regolata da 2 a 25 V, semplicemente ruotando il potenziometro da
5 kOhm.
Come si vede, il circuito è molto semplice e lo schema è di tipo descrittivo, per consentirne la realizzazione anche ai meno esperti.
La tensione alternata del trasformatore viene raddrizzata da un ponte di diodi (si possono usare anche 4 diodi singoli).
Il condensatore (N° 2) da 2200 μF 50V provvede al livellamento, mentre quello piccolo (N°1) da 0,01 μF, in parallelo, interviene nel caso di picchi ad alta frequenza, compensando l'induttanza dell'elettrolitico. Il condensatore (N° 3) da 100 μF 36V
La tensione entra sul piedino 3 dell'integrato. Dal piedino centrale esce la tensione regolata, mentre sul piedino 1 è collegata la rete di regolazione, composta dalla resistenza da 240 W e dal potenziomento da 5 kW.
(N.B. ricordare ponticellare due dei tre terminali del potenziometro).
L'alimentatore può fornire una corrente massima di 1,5 A.

IL TRASFORMATORE

Il trasformatore ha il compito di abbassare la tensione di rete; esso è composto in genere da due avvolgimenti distinti: uno, di entrata, detto primario, che viene collegato a 220V; uno di uscita, detto secondario, che fornisce una tensione più bassa di quella in entrata, adatta alle esigenze dell'utilizzatore, cioè dell'apparecchio che si vuole alimentare. A seconda dei tipi, il trasformatore può avere uno o due avvolgimenti secondari;

Raddrizzatore a ponte di diodi

In elettrotecnica ed elettronica un raddrizzatore o rettificatore è un dispositivo che serve a raddrizzare un segnale bipolare (bidirezionale), e quindi a trasformarlo in un segnale unipolare(monodirezionale). Il raddrizzatore, collegato ad altri componenti, è usato per trasformare la corrente alternata in corrente continua.

Adottando quattro diodi disposti in configurazione a ponte di Graetz, è possibile ottenere un segnale che è la somma di una semionda positiva più la semionda negativa capovolta (doppia semionda). Questa soluzione, molto usata negli alimentatori, rende molto più semplice il successivo filtraggio e livellamento della tensione fino ad ottenere una corrente continua, non richiedendo peraltro un trasformatore con doppio avvolgimento. Principale svantaggio di questo metodo è di avere una caduta di tensione pari a quella di due diodi in serie, quindi anche oltre 2volt. Nel raddrizzare tensioni molto piccole si ha quindi una perdita e una distorsione eccessive.

Una configurazione simile costituita da sei diodi permette di raddrizzare una tensione trifase impiegando tutte e tre le fasi (anche più di tre in un sistema polifase, usando un numero opportuno di diodi).

IL CONDENSATORE DI LIVELLAMENTO

La tensione alternata che arriva dal trasformatore, resa monodirezionale tramite i diodi, non ha ancora un valore costante: il suo valore cambia continuamente, passando da zero a un valore massimo, e questo accade, come si è detto prima, cinquanta volte in un secondo. Il condensatore che si aggiunge al circuito funziona come serbatoio di riserva: immagazzina energia quando la tensione è massima e la restituisce quando la tensione tende a scendere.

Calcolo per un alimentatore

Il circuito da usare dipende dal trasformatore di cui si dispone. Quando occorre una corrente più forte è bene utilizzare lo schema con quattro diodi , che sfrutta entrambe le semionde e quindi permette un migliore livellamento della tensione in uscita. Con 4 diodi vengono raddrizzate entrambe le Semionde.

per ottenere in uscita la tensione desiderata, l'unico modo è quello di usare un trasformatore il cui secondario dia una tensione ben precisa. Vediamo allora come va calcolata la tensione secondaria del trasformatore:

chiamiamo VU la tensione che deve arrivare all'utilizzatore.

aggiungiamo 1 al valore di VU per tenere conto della caduta di tensione nei diodi raddrizzatori
dividiamo il valore ottenuto per 1,41 per passare dal valore massimo al valore efficace

moltiplichiamo il valore ottenuto per 1,1 per tenere conto della caduta di tensione nel trasformatore durante il funzionamento sotto carico
Con questi calcoli si ottiene VS e cioè il valore della tensione che deve avere il secondario del trasformatore; chi non ha voglia di fare conti, nella tabella a destra trova i valori già calcolati.
Occorre tenere presente che i valori indicati sono approssimativi, anche perchè, a meno di non
farlo avvolgere appositamente, difficilmente si riuscirà a trovare un trasformatore con le tensioni esatte. Il trasformatore deve poi essere adatto alla potenza richiesta: occorre moltiplicare la tensione di funzionamento dell'utilizzatore per la corrente che esso richiede; il valore ottenuto va maggiorato di circa il 20% se l'alimentatore deve funzionare saltuariamente,
oppure del 40% nel caso di funzionamento prolungato o continuo.

Esempio pratico: un apparecchio deve funzionare a 12 V ed assorbe una corrente di 1,5 A; la potenza del trasformatore è:
l 12 x 1,5 x 1,2 = 21,6 VA (per funzionamento saltuario)
l 12 x 1,5 x 1,4 = 25,2 VA (per funzionamento prolungato)

FASI DELLA PROGETTAZIONE

La progettazione di un sistema domotico può essere suddivisa nelle seguenti fasi:

1. analisi delle esigenze dell’utente;
2. valutazione degli impianti e dei loro componenti;
3. definizione delle funzionalità del sistema;
4. scelta del sistema di controllo e dei suoi componenti;
5. stesura dei layout e degli schemi degli impianti;
6. cablaggio;
7. mappa dei segnali (ingressi) e dei comandi (uscite);
8. specifiche di programmazione del sistema.
Ciascuna delle fasi sopra elencate, ovviamente, assumerà un'importanza ed un peso diversi in relazione alle dimensioni dell’abitazione

Diffidate dalle aziende che non rispettano queste fasi.

DOMOTICA:Rivolgersi a professionisti seri

Sulla domotica circolano molte voci, alcune delle quali vere e proprie leggende metropolitane (pur di vendere promettono tutto). L'industria produce già ora un gran numero di apparecchiature domotiche le quali, tutte, hanno una grande affidabilità e una notevole sicurezza di utilizzo. Purtroppo alcune persone che si spacciano come dei professionisti, impiegano queste apparecchiature in maniera scorretta, non esattamente configurate o inserite in sistemi non progettati accuratamente e così possono danneggiarsi e, di conseguenza, ingenerare diffidenza tra potenziali utilizzatori e costruttori . Il mercato della domotica prevede una quantità enorme di variabili e di funzioni da realizzare in molti modi. Questo dà la possibilità di effettuare un numero grandissimo di scelte, che vanno personalizzate sulle caratteristiche dell'utente utilizzatore, nel senso che non esiste un progetto domotico che può essere impiegato in qualsiasi abitazione senza che subisca una riprogettazione. Un esempio:in un impianto domotico è possibile disporre di un telecomando con il quale azionare tutti i dispositivi, dalla luce in cucina alla regolazione del volume del televisore, ma scegliere se adottare questo sistema di comando piuttosto che una normale pulsantiera a muro è una cosa da fare in collaborazione con coloro che vivranno nell'ambiente e che dovranno trovarsi bene. Allo stesso modo dovranno essere effettuate le altre scelte di fondo, ossia cosa integrare nel sistema domotico e cosa lasciare al di fuori. Ad esempio l'integrazione di riscaldamento, antifurto ed illuminazione. Il progettista deve riuscire a coniugare l'economia con la espansibilità ed è una operazione che richiede una adeguata istruzione. Occorre rivolgersi a professionisti seri , in quanto nella progettazione di un impianto domotico una cosa importante è una precisa documentazione cartacea, che purtroppo alcune aziende pensano sia uno spreco di danaro o forse questa è solo una scusa perchè non hanno le capacità e i mezzi umani per fornire questa documentazione . La documentazione cartacea è necessaria in quanto da essa è possibile capire la funzione di ogni singolo filo o di ogni singolo tubo. Nella domotica , il vero problema risiederà nella espansione dell'impianto. Per questo motivo nasce la necessità di rovolgersi a figure professionali che siano in grado di far funzionare al meglio le apparecchiature che dovranno aiutarci a vivere meglio e non a complicarci l'esistenza.
Il programmatore è una garanzia: egli rilascia una documentazione utilizzabile , meglio se in forma elettronica. Se infatti si guasta un dispositivo, solo avendo una copia della programmazione sarà possibile ripristinare in fretta il sistema. La domotica rappresenta un altro modo di fare le cose, un sistema che coinvolge delle professionalità che prima non esistevano e che quindi implica altri livelli di istruzione . La domotica offre un significativo calo di complessità dei cablaggi ( il 30% di cavi in meno) e,soprattutto,tantissime e del tutto innovative funzioni che non sono nemmeno concepibili negli impianti tradizionali. Diffidate da chi "spaccia" domotica e building automation senza avere i requisiti idonei e le competenze professionali: costoro promettono senza sapere neanche di cosa parlano. Vendono praticamente cose che non possono offrire.....

CASA INTELLIGENTE

Con Domotica si intende generalmente sia la tecnologia (quindi gli aspetti di ricerca), sia il settore produttivo (e quindi gli aspetti applicativi) che si occupano dell’integrazione, ottenuta mediante l’utilizzo dell’elettronica e dell’informatica, dei prodotti, degli impianti e dei servizi che permettono l’automazione delle funzioni domestiche.
L’integrazione include anche la gestione degli apparati (elettrodomestici, caldaia, lampade, apparati audio/video, ecc…) che sono tradizionalmente presenti nell’abitazione.
Nel cablaggio intelligente si utilizza un Bus con due cavi , mentre nel cablaggio tradizionale si usa un fascio di cavi.
Per Bus si intende una linea dati che collega i diversi dispositivi del sistema domotico e che trasmette tutte le informazioni di controllo. Possiamo pensare al sistema domotico come ad una rete di computer: i diversi dispositivi presenti nella casa sono come i nodi (i computer) della rete, il bus è il cavo che li collega e che permette la circolazione dell'informazione nel sistema.
Nei sistemi bus il comando di attivazione di un componente, ad esempio l'accensione della luce , non avviene in modo diretto (come nell’impianto tradizionale), attraverso un filo elettrico che collega l'interruttore con la lampada, ma è controllato dal bus: il dispositivo di input (l'interruttore) invia un segnale nella rete, cioè nella linea dati del bus, che lo ritrasmette al dispositivo di output (la lampada).

La domotica è utile:

Perché migliora la qualità della vita ed elimina le barriere architettoniche La domotica rende confortevole, accogliente, luminoso, sicuro e comunicativo ogni ambiente, integrando ogni funzionalità anche dal punto di vista architettonico e del design; Congegna tutte le parti, in modo che ogni azione, possa essere effettuata con lo stesso sforzo e semplicità, indipendentemente dal sesso, dall’età o dalla disabilità del soggetto che le esegue.
Perché è un investimento economico La domotica fa risparmiare tempo e danaro perché fa diventare più facile e veloce l’installazione degli impianti elettrici, di illuminazione, video-citofonici, automazione cancelli e box, ricezione TV, antifurto e quant’altro; inoltre consente di ridurre drasticamente il numero di cavi e fa evolvere i sistemi tradizionali aggiungendo funzionalità, che a loro volta ci permettono di ridurre sprechi e consumi e quindi il peso delle bollette. Solo con la domotica si può ottenere il vero risparmio che è consumare meno a parità di risultato/resa oppure a risultato/resa migliore.
Perché è un investimento sulla salute Appositi sistemi di sicurezza rilevano fughe di gas, corto circuito, fumo, fuoco o allagamenti e intervengono chiudendo i relativi rubinetti; Lavatrice e lavastoviglie vengono avviati in nostra assenza per limitare l’esposizione ai campi elettromagnetici a bassa frequenza e uno alla volta per non far scattare il contatore; Per lo stesso motivo, la camera da letto viene completamente isolata durante il nostro sonno e soprattutto quello dei nostri bambini o anziani.


Perché è un investimento sulla sicurezza Un antifurto domotico non è mai spento, è progettato per proteggere per prime le persone; quando usciamo saranno protetti gli oggetti e la casa, quando ritorniamo saremo protetti noi e/o i nostri cari; Quando siamo in vacanza le luci, i televisori e le radio simulano la nostra presenza; possiamo rispondere al citofono e al telefono con il nostro telefonino - nonostante la distanza; allo stesso modo o con internet possiamo tenere sotto controllo audio/video i nostri ambienti comprese le parti esterne.

Perché è un investimento tecnico e la personalizzazione non è più un problema Chi predispone i suoi ambienti alla domotica li predispone per il futuro. Se ben studiato, un sistema domotico, è in grado di adattarsi successivamente anche a un cambiamento strutturale o di arredamento. Su un impianto domotico sono possibili modifiche successive. Grazie alla programmabilità, via software e a distanza, è possibile implementare nuove funzioni, modificare o personalizzare quelle già installate, nonché regolare eventuali parametri. Infine viene garantita la compatibilità verso il futuro per eventuali nuove apparecchiature.
Quando qualcuno suona alla porta possiamo vedere “chi è” e dialogare con lui tramite la televisione senza alzarci dal divano; allo stesso modo possiamo dare i comandi per l'apertura di porte e finestre, per la regolazione delle temperature, per l'irrigazione del giardino, possiamo verificare il funzionamento di ogni impianto, sia da dentro casa, che da ogni parte del mondo con internet o il telefonino.