IMPIANTI LUCI SCALE

Un impianto luci scale ha lo scopo di accendere contemporaneamente le lampade dei vari piani di un condominio per un tempo calcolato sulla base di quanto impiega una persona a raggiungere l'ultimo piano. L'applicazione può essere estesa alle luci comuni delle cantine di uno stabile o anche in un garage. Il fatto che le lampade vengano accese per un tempo finito, lascia presumere l'impiego di un dispositivo a tempo programmato dall'utente.

Relè Temporizzato

Il relè temporizzato è un dispositivo elettromeccanico o elettronico che scandisce il tempo di un determinato evento. I temporizzatori elettromeccanici sono stati soppiantati da quelli elettronici perchè molto più precisi e più affidabili nel tempo. A titolo informativo, i timer elettromeccanici sono costituiti da un piccolo motore sincrono al cui asse è calettato un ingranaggio che trasmette il moto ad un secondo asse tramite le due ruote dentate di diametro diverso. I diametri delle due ruote dentate sono calcolate in modo da ridurre il numero di giri del secondo asse e stabilire così il range di operabilità del temporizzatore.

Sul secondo asse è collegata una spirale in acciaio che si carica quando l'asse gira. All'altra estremità dell'asse è calettato un indice che, assieme all'asse compie un angolo maggiore di 270°. All'altra estremità del percorso angolare sono collocati due microswitch, uno ha i tre morsetti resi disponibili all'utente, l'altro alimenta un elettromagnete situato in prossimità delle due ruote dentate e sgrana assialmente la seconda dalla prima. Questa interruzione del moto, rende libero il secondo asse che ritorna indietro per effetto della molla a spirale precedentemente sotto tensione.

Temporizzatori Elettronici

I temporizzatori elettronici sostituiscono completamente quelli elettromeccanici e funzionano sul principio della legge di carica e scarica di un condensatore. Infatti, il ritardo viene determinato dal tempo che impiega il condensatore al raggiungimento della tensione di alimentazione del generatore, valore questo che dipende dalla resistenza e dalla capacità secondo l'espressione: t = R*C. I temporizzatori si possono dividere in : temporizzatori ritardati all'eccitazione e temporizzatori ritardati alla diseccitazione.

Nella figura precedente si fa riferimento ad un temporizzatore elettromeccanico e ad un timer elettronico, inoltre vengono visualizzati i simboli che rappresentano i temporizzatori ritardati all'eccitazione e alla diseccitazione. Vediamo di applicare il temporizzatore ad un impianto luci di un condominio:

Alcuni impianti fanno a meno del temporizzatore facendo accendere le luci in modo permanente per tutta la notte, spegnendole alla prima luce dell'alba. Questi impianti fanno uso di un fotorelè sensibile alla luce. Il fotorelè è un'applicazione che utilizza il funzionamento on-off del transistor. Al variare della resistenza LDR in funzione della luminosità, attiva o disattiva un relè che pilota un carico. La resistenza LDR, variando con valori compresi fra 250W (luce) e 2MW (buio), pone il transistor in saturazione o in interdizione (in altre parole, lo fa funzionare come un interruttore aperto o chiuso) attivando o disattivando il relè.

 

 

    Nel circuito in figura è rappresentato lo schema del fotorelè, si nota la semplicità circuitale e la minima quantità di componenti necessari per la sua realizzazione.

    ELENCO COMPONENTI:

    D1 = diodo 1N4001.

    T1 = transistor BC182 (o equivalenti).

    R1 = Fotoresistenza LDR (250W - 2MW).

    R2 = resistenza 68KW .

    R3 = Trimmer 100KW.

    RELE' = FEME MZP A002 45 05.

Per dimensionare i componenti è necessario considerare il funzionamento in interdizione e in saturazione:

Vcc = Tensione di alimentazione = 12V.

Vce = Caduta di potenziale tra collettore ed emettitore del transistor. Vbe = Caduta di potenziale tra base ed emettitore del transistor.

Rrelè = Resistenza della bobina del relè.

Dimensionamento di R3 in condizione di interdizione:

Vbe< 0.6 implica uno stato d'interdizione del transistor, ottenuto quando l'LDR è al buio.

Al posto di Vbe si sostituisce il valore generato dal partitore di tensione. Questa formula ci permette di ricavare R3.

R1s = resistenza del LDR al buio (2MW).

Per variare la sensibilità alla luce del fotorelè la resistenza R3 deve necessariamente essere un trimmer.

Fig.1

Calcolo in condizione di saturazione. Il transistor è in saturazione quando la fotoresistenza è sottoposta a sufficiente illuminazione (R1l=250W)

 

Fig.3

Verifica della maglia di ingresso.

Con il teorema di Thevenin si semplifica la maglia di ingresso e si ricava Rb'. Per ridurre il circuito si sostituisce al partitore di tensione (R1-R3) il generatore di tensione Vbb. E' conveniente inserire una ulteriore resistenza R2 per limitare la corrente. Per verificare la nuova maglia di ingresso si utilizza l'equazione che permette di calcolare la caduta di tensione ai capi di R2, che permette di avere Vbesat uguale a 0.72V quando Ibsat = 150m A. Il valore commerciale che più si avvicina al valore della resistenza R2 calcolata è 68KW .Utilizzando R2 uguale a 68KW la corrente Ib è maggiore di 150m A e quindi garantisce ugualmente la condizione di saturazione del transistor. In definitiva quando è buio il relè è diseccitato, mentre quando c'è luce il relè è eccitato.

Poiché la bobina del relè è costituita da una induttanza, quando la corrente viene interrotta dall'interdizione del transistor, si ha una brusca diminuzione del flusso magnetico e per la legge di Lenz una conseguente sovratensione. Il diodo D1 consente una circolazione della corrente induttiva dopo la commutazione, quindi evita la forte variazione di flusso ed evita la sovratensione sul transistor in commutazione.

 

 

 

 

 

 

Vcc x (R3/(R1s+R3)) < 0.6

 

R3<(0.6 x R1s)/(Vcc-0.6) =

= (0.6 x 2 x 106)/(12-0.6)=105KW

 

R3=100KW   

Fig.2

Ic = ((Vcc-Vcesat)/Rrelè)=

=((12-0.6)/280)=41mA

Dal grafico di figura 2 si possono notare i valori di Ib e Vbe utilizzati in saturazione.

Ib=150m A Þ Vbesat=0.72V.

 

 

  

 

 

Rb'=((R1l x R3)/(R1l+R3))=

=((250 x 105)/(250+105))=250W

 

Vbb= Vcc x (R3/(R1l+R3))=

=12 x ((100 x 103)/(250+100 x 103)) @ 12V

 

Vbb-Vbe=(Rb'+R2) x Ibsat

 

Rb'+R2=(Vbb-Vbe)/ Ibsat =

=(12-0.72)/150 x 10-6 =75KW

R2=68KW

 

 

 

 

 

 


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