{Alimentatore 0-30V /8A da laboratorio}

Con qualche "pezzo" recuperato e un pò di componenti...

Era da un pò di tempo che mi girava per le mani un vecchio trasformatore recuperato da un quadro elettrico... Fino a maturare l'idea di rimetterlo in "vita" nuovamente.
Questo progetto nasce con primo scopo di recuperare il più possibile elementi e componenti, minimizzando le spese di acquisto materiali, quindi qui entra in campo l'arte del "Fai Da Te".
Per stabilire le caratteristiche dell'alimentatore è stato semplice, è bastato leggere la targa del trasformatore, ovviamente il massimo che potevo ottenere era quello che avevo a disposizione ...
La targa del trasformatore:

  • Primario: 400-380-230V
  • Secondario: 110-24V
  • Potenza: 200VA
Ovviamente parte di questo trasformatore non l'ho utilizzata, nel primario ho sfruttato i 230V e nel secondario i 24V, dalla potenza mi ricavo la corrente erogata.

Formula:
La Potenza si calcola Volt per Ampere
P = V X A
quindi conoscendo P e V con la formula inversa mi calcolo la corrente
P = 200, V = 24, A = ?
A = 200 / 24 = 8,3 (3 periodico)
Per approssimazione la corrente in uscita
A = 8 Ampere

Per un alimentatore da banco ma senza pretese, le caratteristiche sono più che sufficienti. Ora si passa dal secondario allo sviluppo della sezione per trasformare l'alternata in continua e relative capacit√† di livellamento. Per questo ho utilizzato un ponte di Graetz un pochino esagerato come del resto i condensatori di livellamento, ma come detto in precedenza questo materiale è fonte di recupero della mia "cantina".

Modulo Raddrizzatore:

modulo-alimentazione - Filomeni Maurizio

Le connessioni +Reg. e -Reg. vanno in direzione del modulo di regolazione, il quale può essere realizzato in molte maniere, quella che ho usato io è molto semplice, ho recuperato un regolatore di tensione acquistato su Amazon e non più utilizzato. Se volete comunque acquistarlo non costa molto e svolge la sua funzione egregiamente (infondo alla pagina troverete tutti gli indirizzi necessari).

Modulo Regolatore: Modulo Raddrizzatore:

modulo-alimentazione - Filomeni Maurizio

In figura il modulo DC-DC step-down regolabile ingresso 6-40V uscita 0-38V il che si adatta perfettamente alle tensioni di esercizio del mio trasformatore, la tensione continua erogata è di circa 33V, quindi la tensione che otterrò in OUT del modulo è da 0 volt a 33 volt. Da notare la ventola di raffreddamento montata sul dissipatore, che viene in aiuto sui forti assorbimenti di corrente. Al fine del mio progetto, ho dovuto modificare qualche cosa estraendo dal circuito stampato il display, quindi dissaldandolo con un semplice succhia stagno e ripristinato le connessioni con dei fili di rame ricavati da uno spezzone di cavo di rete, questo per portare il display sul pannello frontale del mobile dell'alimentatore. I pulsanti adiacenti al display non sono stati dissaldati ma ho dovuto fare delle prolunghe con lo stesso filo e connettere dei pulsanti Normalmente Aperti e anche questi portarli sul frontale del mobile. Questi pulsanti servono per settare la tensione in uscita. Si notano anche le due morsettiere blu di ingresso e uscita.
Tale modulo ha una protezione per l'iversione di polarità ma non quella per il corto circuito accidentale. Quest'ultima è molto importante per un alimentatore da laboratorio perchè quando si provano circuiti e progetti, spesso si creano grovigli di fili di connessione e può capitare nell'eseguire i cablaggi dei circuiti vada accidetalmente a toccare il positivo con il negativo creando così un corto sull'alimentazione che potrebbe danneggiare irreparabilmente i finali dell'alimentatore! A tal punto ho provveduto ad implementare con una protezione semplicissima composta da una manciata di componenti commerciali, segue il circuito elettrico.

Protezione corto circuito:

modulo protezione corto circuito - Filomeni Maurizio

Nulla di complicato, sono due circuiti che assolvono la funzione di rilevare l'abbassamento di tensione fino a tensione ZERO sul transistor Q1 la quale base vene polarizzata dalle due resistenze R1 e R2, fin quando il transistor viene saturato, il rele RL1 è eccitato e di conseguenza il suo contatto RL1 3 - 4 rimane chiuso mantenendo la massa in uscita sul terminale - OUT. Qualora si verifichi un corto circuito, la base del transistor Q1 non è più polarizzata, di conseguenza il rele su descritto si diseccita portando a riposo il contatto normalmente aperto interrompendo così la linea di massa sganciando il carico.
Erano sufficienti questi componenti e l'ancora non descritto pulsante SW1 normalmente aperto. Bisogna precisare che appena il circuito viene alimantato dal trasformatore ausiliario (il quale serve solo ai fini del funzionamento del modulo di corto circuito) la condizione di uscita dell'alimentatore è ZERO volt in quanto per chiudere la linea di massa in uscita serve l'eccitazione del rele RL1 e per far questo dovremo creare la condizione di "Start" premendo il pulsante SW1 il quale porta a massa l'emettitore del transistor Q1 e ne provoca la saturazione con conseguente eccitazione del rele RL1. Grazie alla chiusura del contatto RL1 3 - 4, si verifica la condizione di continuità della massa che perpetra l'alimentazione sulle boccole in uscita.
Personalmente ritengo scomodo che l'alimentatore debba essere avviato con un pulsante di "Start", quindi ho implementato il circuito con un piccolo temporizzatore che va ad eccitare un secondo rele mediante un suo contatto RL2 3 - 4, che a circuito alimentato rimane chiuso per il tempo determinato dal condensatore C1 il quale manterrà polarizzata la base del transistor Q2 fin quando il condensatore non si scarica tramite la resistenza R4, in tale condizione il rele RL2 si diseccita riportando quindi il contatto RL2 3 - 4 in stato normalmente aperto. Per il condensatore C1 ho scelto una capacità di 22 µ in base alla quale la temporizzazione risulta di circa 1 secondo, quindi simula la pressione di un pulsante normalmente aperto.
L'ultima cosa da descrivere è la sezione di visualizzazione allarme per la quale ho utilizzato un LED rosso e usufruito del secondo contatto del rele RL1 in questo caso Normalmente Chiuso il quale si apre in condizione di erogazione della tensione facendo rimanere spento il led, in maniera analoga funziona l'allarme uditivo, realizzato con un Buzzer. Quest'ultimo ho pensato di arrestarlo dopo circa 5 secondi, prima che faccia saltare il sistema nervoso... Per far questo basta duplicare un circuito appena descritto ossia il temporizzatore cambiando solo un valore, il condensatore C3 si porta da 22 a 220 µ.
Rimane da dire che quando il circuito va in allarme, quindi la protezione interviene per poter ripristinare la tensione in uscita e resettare l'allarme corto circuito, bisogna premere il pulsante di reset SW1.
Per completezza propongo il listato dei componenti del circuito descritto.

Lista componenti:
R1 = 100 Ω 1 W
R2 = 1 KΩ 1 W
R3 = 22 KΩ 1/4 W
R4 = 1 KΩ 1/4 W
R5 = 560 Ω 1/4 W
R6 = 22 KΩ 1/4 W
R7 = 1 KΩ 1/4 W
C1 = 22 µF 16 V
C2 = 470 µF 35 V
C3 = 220 µF 16 V
D1 = Ponte 10A
D2 = 1N4007
D3 = 1N4007
D4 = 1N4148
D5 = 1N4148
LED = Led rosso
U1 = Buzzer 12 V
Q1 = BC 337
Q2 = BC 337
Q3 = BC 337
RL1 = Rele 12V 10A doppio scambio
RL2 = Rele 12V
SW1 = Pulsante NO
TR1 = Trasformatore 200 - 12 V


A tal punto, con orgoglio, vi mostro qualche foto della realizzazione pratica.

Foto Circuito Protezione Corto Circuito:

Circuito protezione corto circuito - Filomeni Maurizio

Potete notare bordato in rosso il modulo di protezione da corto circuito realizzato su mille fori e montato sulla struttura del trasformatore principale, segue la stessa foto con altra vista.

Foto Circuito Protezione Corto Circuito:

Circuito protezione corto circuito - Filomeni Maurizio

Anche in questa foto evidenziato il circuito di protezione bordato di rosso. Nella foto successiva sono visibili i grossi condensatori elettrolitici di livellamento.

Foto Condensatori di livellamento:

Condensatori di livellamento - Filomeni Maurizio

C'è un'altro circuito aggiuntivo per la protezione per il surriscaldamento dei finali dell'alimentatore, certo, questo poteva essere evitato in quanto, la sezione di potenza è già provvista di un dissipatore e relativa ventola. Io avendo un termostato con sonda che mi avanzava , ho voluto esagerare... La sonda del termostato l'ho monata a ridosso del dissipatore e tramite le regolazioni dello stesso si determina l'intervento della grossa ventola (anche questa recuperata da un vecchio rack) posta sulla parte posteriore del mobile, visibile nella foto qui sotto

Foto retro alimentatore:

Ventola alimentatore - Filomeni Maurizio

Nella foto successiva presento il modulo che provvede all'attivazione della ventola ausiliaria. Questo è possibile acquistarlo su Wish.com con un paio d'euro

Foto Termostato ausiliario:

termostato - Filomeni Maurizio

Anche in questo caso, ho dovuto eseguire la medesima operazione del modulo DC-DC, ossia dissaldare il display, cablarlo e montarlo sul pannello frontale, idem per i pulsanti di settaggio della temperatura, mostro in foto il risultato.

Foto Termostato ausiliario:

termostato ausiliario - Filomeni Maurizio

I due riquadri in rosso mostrano in alto la scheda montata sul corpo del trasformatore e in basso a sinistra, il riquadro rosso più piccolo, il display ricablato montato sulla parte frontale del mobile. Come avete notato, il mobile dell'alimentatore è in materiale legno e MDF da 8 mm, questa una scelta personale che risiede in due motivi. Il primo motivo, il risparmio avendo a disposizione il legno il secondo motivo è per dare uno stile allo strumento che visto in maniera globale ha un "sapore" rètro...
Passiamo ora alla "faccia" dello strumento che contiene tutti i comandi, display e uscite di tensione, ecco la foto.

Frontale Alimentatore:

Frontale Alimentatore - Filomeni Maurizio

Non rimane che descrivere il pannello, dall'aspetto molto complesso ma in realtà semplice da usare. Partendo dall'alto ci sono i tre pulsanti NA dedicati al setting d'intervento della ventola ausiliaria, subito adiacente il pulsante NA per il reset dell'allarme da corto circuito e i due led rossi che si accendono al relativo allarme. Al di sotto di questi, spicca il grande strumento che completa la visualizzazione delle misure di: Tensione, Corrente, Potenza ed energia. Questo strumento è possibile acquistarlo sempre su Wish.com con pochi euro.

Lo strumento sul Frontale:

Strumento Alimentatore - Filomeni Maurizio

Adiacente al performante strumento ho inserito un elegante pulsante di accensione luminoso che richiama il colore blu del display. Al di sotto del grande display, i quattro pulsanti che regolano la tensione in uscita sulle due boccole Rossa e Nera visibili al di sotto. I due display in linea sono proprio quelli che dicevo di aver smontato dai circuiti stampati, il superiore indica la tensione in uscita del modulo DC-DC e il sottostante la temperatura attuale del dissipatore del modulo appena citato. In linea con le boccole di uscita ho montato due prese USB che erogano tensione costante a 5 volt, oramai molti dispositivi utilizzano USB come alimentazione, quindi un adeguamento moderno ad un Alimentatore "rètro" ci voleva . La serigrafia, volutamente spartana con un pennarello e mano "discretamente" ferma in fine firmato da me medesimo. In chiusura la fotografia della mia creatura sigillata nel mobile.

Alimentatore Ultimato:

Il Mio Alimentatore - Filomeni Maurizio

Alimentazione Ausiliaria e Porte USB:

Moduli DC-DC - Filomeni Maurizio

Nella foto qui sopra, si notano due piccoli moduli DC-DC step-down in cascata, quello superiore mi fornisce una tensione di 12V ricavata dai 33V sui condensatori di livellamento con questa uscita vado ad alimentare il modulo del termostato, dal modulo in cascata più in basso vado a ricavarmi i 5V che vengono stabilizzati da uno diodo Zener da 5,1V per alimentare le Porte USB.
Per la realizzazione di questo Alimentatore ho speso veramente poco non superando i 20 € e il risultato è molto vicino ad un alimetatore professionale che per acquistarlo vanno via non meno dei 100 €. Chiudo l'articolo con i link per l'eventuale acquisto dei materiali.

  • Strumento digitale 9€ link:
  • Termostato ausiliario con display 2€ link:
  • Modulo DC-DC step-down regolabile link:
  • Modulo DC-DC step-down regolabile per USB link:

Non mi rimane che augurarvi buona realizzazione...

Siti Web

Da 20 anni Filomeni Maurizio si dedica con passione e tenacia al mondo del web, le sue realizzazioni sono sempre all'avanguardia perchè la sua passione divenuta professione è al passo con i tempi e sempre in fase di studio e ricerca. Grazie ai suoi collaboratori riesce a dedicare il maggior tempo alla programmazione back-end rendendo le applicazioni molto precise e sofisticate. Dopo un attento monitoraggio, Siti Web diventa Partner Partnership di Aruba Group S.p.A

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