Note sulla ricerca dei guasti e la riparazione di adattatori per rete elettrica, alimentatori, pacchi batterie, ed altre informazioni correlate
Autore: Samuel M. Goldwasser
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Traduzione: Antonio Cristiani
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Adattatori per rete elettrica trasformatori, e finanche batterie, sono componenti critici per la sicurezza. La sostituzione con un dispositivo incompatibile o con caratteristiche non idonee può provocare il danno o la distruzione dell'apparecchio da alimentare, come pure il rischio di scossa elettrica o di fulminazione in alcuni casi.
Non possiamo essere ritenuti responsabili per eventuali danni agli apparecchi o al vostro ego, componenti bruciati, black out provocati all'intera provincia, piccoli (o grandi) buchi neri generati in modo spontaneo, distruzioni planetarie, o lesioni personali che potrebbero risultare dall'utilizzo di questo materiale.
La presente raccolta di informazioni tratta la ricerca dei guasti, riparazione, e gli utilizzi (normali o non convenzionali) degli adattatori per rete elettrica, trasformatori, alimentatori montati negli apparecchi (non del tipo a commutazione), e batterie utilizzate negli utensili elettrici ed apparecchi elettronici portatili.
Gli adattatori AC (anche chiamati alimentatori, trasformatori, wall adapters, power pack) sono quegli scatolini appesi ad una estremità del cordone di alimentazione di molti moderni apparecchi elettronici di consumo. L'uscita potrebbe essere una singola tensione continua o alternata, o svariate tensioni, con o senza regolazione. La maggior parte degli adattatori che erogano una corrente alternata sono costituiti da semplici trasformatori, con l'aggiunta di un diodo o ponte raddrizzatore e condensatore di filtro per la corrente continua. Spesso, si tende a chiamare 'trasformatori' tutti i tipi di adattatori inclusi quelli che erogano una corrente continua, ma ciò non è corretto. Altri modelli (quelli molto leggeri e compatti) potrebbero essere sofisticati alimentatori a commutazione. Nell maggior parte dei casi, l'uscita è totalmente isolata dalla rete elettrica per ragioni di sicurezza. Ad ogni modo, alcuni modelli progettati per applicazioni tipo caricabatterie potrebbero non essere isolati e non andrebbero pertanto utilizzati per scopi diversi da quello originario.
In questo contesto, con il termine 'trasformatori', intendiamo il solo componente magnetico reperibile negli adattatori per rete elettrica e negli alimentatori montati negli apparecchi.
Gli alimentatori degli apparecchi sono quelle sezioni dell'apparecchio che forniscono varie tensioni (solitamente continue) necessarie al suo funzionmento. Osservate che in questo documento discuteremo dei modelli non a commutazione. Per maggiori informazioni sugli alimentatori a commutazione, consultate il documento Note per la ricerca dei guasti e la riparazione di piccoli alimentatori switching.
Le batterie sono reperibili in tutti i tipi di apparecchi oggigiorno. Le informazioni contenute in questo documento si riferiscono unicamente alle problematiche ed alla riparazione. Tale trattazione non è da intendersi come una completa FAQ sulle batterie.
Nota: questo documento sostituisce i capitoli relativi agli stessi argomenti inseriti nei documenti "Note per la ricerca dei guasti e la riparazione di piccoli elettrodomestici ed utensili elettrici" e "Note per la ricerca dei guasti e la riparazione di apparecchi audio ed altra roba di vario tipo".
Dove si faccia riferimento ad un altro documento, si assume che sia reperibile su questo stesso sito. Se il link non funziona, cercate il documento con lo stesso nome nella Sci.Electronics.Repair FAQ o presso uno dei mirror.
Nel caso dei comuni adattatori AC basati su trasformatori, non esiste alcun pericolo all'interno una volta che il dispositivo è scollegato dalla rete elettrica. Per i modelli a commutazione, consultate il documento Note per la ricerca dei guasti e la riparazione di piccoli alimentatori switching per maggiori informazioni rispetto a quanto riportato nel presente documento.
Qualunque fusibile interno contro le sovracorrenti o fusibile termico costituisce una funzione di sicurezza essenziale per un adattatore di rete. Tali componenti non devono essere rimossi fatta eccezione durante il solo tempo necessario alla ricerca del guasto. Se trovate un fusibile bruciato, utilizzate solo un ricambio idoneo. In ogni caso, sconsiglio vivamente di utilizzare un adattatore riparato richiuso alla meno peggio in condizioni di funzionamento non presidiato, visto che anche lo stesso contenitore sigillato fornisce una qualche ulteriore protezione contro il rischio di incendio. Ricambi economici sono generalmente disponibili.
Per gli alimentatori montati negli appaeecchi si applicano le stesse precauzioni di base, ma l'accesso e la riparazione sono generalmente completati in modo molto più semplice.
L'unico rischio reale di un grosso trasformatore in ferro una volta scollegato dalla rete elettrica è se dovesse cadervi sui piedi :(
Sembra che oggigiorno il mondo giri attorno agli adattatori di rete o 'Wall Warts' come vengono solitamente chiamati; ce ne sono di svariate concezioni di base. Nonostante il fatto che gli spinotti di alimentazione possano essere identici, QUESTI ALIMENTATORI NON POSSONO GENERALMENTE ESSERE INTERSCAMBIATI. Il tipo (in corrente continua o alternata), la tensione, la corrente massima erogata e la polarità sono tutti fattori critici per il corretto funzionamento dell'apparecchio alimentato. L'utilizzo di un alimentatore non idoneo o la semplice inversione di polarità possono danneggiare permanentemente o finanche distruggere un apparecchio. La maggior parte degli apparecchi è protetta contro la stupidità ad un livello più o meno elevato, ma non contateci.
I problemi più comuni sono dovuti al guasto del cavo di uscita o dall'estremità dell'alimentatore o dall'estremità dell'apparecchio alimentato, a causa delle ripetute flessioni. Per le procedure di riparazione consultate il paragrafo Controllo degli adattatori di rete.
Supponendo di riuscire ad aprire l'alimentatore senza arrivare alla sua totale distruzione, semprechè sia chiuso con delle viti e non incollato, e senza che siate necessariamente familiari con gli arnesi da scasso, se la tensione all'uscita degli avvolgimenti del trasformatore misura 0 Volt oppure è molto bassa in assenza di carico con il trasformatore collegato ad una presa di corrente sicuramente funzionante, allora o il trasformatore si è guastato oppure il fusibile interno si è bruciato. In un caso o nell'altro, è probabilmente più semplice acquistare direttamente un nuovo alimentatore, ma alcune volte è possibile tentare la riparazione. Occasionalmente, il guasto potrebbe essere semplice come una cattiva connessione all'interno dell'alimentatore. Controllate i sottili fili collegati alla presa di corrente come pure le connessioni di uscita. Potrebbe esserci un fusibile termico nascosto sotto gli strati più esterni del trasformatore, che potrebbe essersi bruciato. Questi fusibili possono essere sostituiti anche se localizzarli può rappresentare una sfida. Consultate inoltre il paragrafo Commenti sull'importanza dei fusibili e protettori termici.
Come nel caso precedente, potreste trovare della cattive connessioni o un fusibile bruciato all'interno dell'alimentatore, anche se i problemi più comuni sono dovuti al cavo.
Ancora una volta i problemi al cavo la fanno da padrone, ma sono possibili anche dei guasti ai componenti dell'alimentatore a commutazione. Se in uscita non c'è alcuna tensione ed avete eliminato il cavo come possibile problema, o la tensione in uscita appare e scompare ad intervalli di 1 secondo, allora è possibile che alcuni componenti dell'alimentatore a commutazione siano guasti. Se la tensione in uscita è assente, potrebbe trattarsi di un fusibile bruciato, di un cattivo resistore di startup, di semiconduttori aperti o in cortocircuito, di un cattivo controller, o di guasti ad altri componenti. Se invece la tensione appare e scompare, potrebbe trattarsi di un diodo o condensatore in cortocircuito, o di un controller guasto. Consultate il documento "Note per la ricerca dei guasti e la riparazione di piccoli alimentatori switching" per maggiori informazioni, specialmente a riguardo delle precauzioni di sicurezza durante la riparazione di questo tipo di apparecchi.
Consultate anche il paragrafo "Alimentatori degli apparecchi" nel documento "Note per la ricerca dei guasti e la riparazione di apparecchi audio ed altra roba di vario tipo".
Quanto segue si applica principalmente agli adattatori AC che utilizzano normali trasformatori di alimentazione. Quelli basati su alimentatori a commutazione hanno la tendenza ad essere ben progettati a riguardo di una decente regolazione e dati di targa realistici. Naturalmente, risultano generalmente anche molto più costosi!
Non esiste alcuna regola standard per stabilire i dati di targa degli adattatori AC. Quando un particolare adattatore è dato per ammettiamo 12 Volt, 1 A max, ci sono buone probabilità che la tensione in uscita possa aggirarsi sui 12 V con un carico di 1 A, ma non è dato sapere cosa accadrà a minor assorbimento. In effetti, con un carico leggero, la tensione in uscita potrebbe arrivare al doppio di quella nominale! Una situazione del genere potrebbe risultare disastrosa se viene collegato un apparecchio non può accettare una tensione così elevata. I dati di targa non danno inoltre indicazioni a riguardo del ripple (per i modelli a corrente continua) - il valore potrebbe essere qualunque.
La durata utile di un adattatore AC (particolarmente quelli con uscita in corrente continua) fatto funzionare vicino al limite dei dati di targa potrebbe risultare molto breve. Perchè? Perchè spesso sono utilizzati componenti economici idonei solo per basse temperature di esercizio, non in grado di sopportare il calore. Per i modelli con uscita in corrente alternata, potrebbe guastarsi lo stesso trasformatore (o almeno il fusibile termico). Per i modelli con uscita in corrente continua, i condensatori elettrolitici potrebbero guastarsi molto velocemente. Il risultato più probabile è la tensione in uscita che sparisce del tutto (per i modelli in corrente alternata) o che scende enormemente con contemporaneo aumento del ripple (per i modelli in corrente continua).
Se l'adattatore è utilizzato con l'apparecchio per cui era progettato, si presume che il produttore abbia effettuato i controlli richiesti per assicurare la compatibilità ed una durata adeguata (sebbene non sempre sia così). Ad ogni modo, se l'adattatore viene collegato ad un qualche altro apparecchio, la sua durata e quella dell'apparecchio potrebbero accorciarsi di molto rispetto al previsto, potrebbe persino verificarsi un guasto pressochè immediato.
Le ragioni principali sono la sicurezza ed il costo.
L'isolamento dalla rete elettrica è essenziale per la sicurezza contro i rischi di scossa elettrica, nessuna parte accessibile all'utente deve essere connessa a nessun ramo della rete elettrica. Un normale trasformatore soddisfa automaticamente tale requisito. Sebbene delle combinazioni di componenti passivi possano ridurre il rischio di scosse elettriche, praticamente null'altro è in grado di eguagliare la natura virtualmente a prova di guasto di un semplice trasformatore interposto tra la rete elettrica ed il circuito a bassa tensione. Per raggiungere un isolamento similare senza un trasformatore occorrerebbe un alimentatore a commutazione che in effetti contiene comunque un trasformatore ad alta frequenza per fornire l'isolamento. Fino a poco tempo addietro, questi sistemi erano molto più costosi di un semplice trasformatore ma le cose stanno cambiando e molti apparecchi moderni non utilizzano più un adattatore AC basato su tale approccio. Gli adattatori di rete a commutazione sono riconoscibili dal loro basso peso, uscita in corrente continua (probabilmente stabilizzata), e la conseguente raccomandazione di NON eliminarli per sostituirli con una normale presa elettrica!
Questi adattatori fanno uso della tecnologia degli alimentatori a commutazione e possono pertanto essere di dimensioni e peso abbastanza ridotti. Oltre alle applicazioni sotto elencate, si stanno diffondendo in una varietà di gadget ad alta tecnologia, dai rasoi ai Personal Digital Assistants.
Attenzione: non tentate di smontare o riparare uno di questi adattatori a meno che non abbiate familiarità con le informazioni sulla sicurezza e la ricerca dei guasti a riguardo dei grossi alimentatori a commutazione, c'è il rischio tutt'altro che improbabile di rimanerci secchi! Consultate il documento Note per la ricerca dei guasti e la riparazione di piccoli alimentatori switching.
Da Mike Schuster (schuster@panix.com)
Per una qualche ragione sono stato affascinato dai piccoli adattatori di rete che utilizzano alimentatori a commutazione, visto che sono leggeri e possono fornire più corrente rispetto ai modelli tradizionali a parità di dimensioni.
Un modello che continua a catturare la mia attenzione è molto utilizzato come caricabatterie da viaggio per telefoni cellulari. Questi aggeggi si collegano tramite un cavetto nella parte inferiore del telefono, similmente ad un caricabatterie alimentato dalla presa accendisigari per auto, solo che in questo caso sono pilotati dalla rete elettrica domestica.
Il modello tipico è un piccolo contenitore rettangolare, avente la dimensione di due batterie da 9 Volt collocate una di fianco all'altra, ed è prodotto in China o Taiwan. Il lato da collegare alla presa elettrica si distingue per il fatto che i terminali elettrici sono allineati con l'asse maggiore del contenitore, piuttosto che diagonalmente come nella maggior parte degli adattatori di rete. Questo particolare rende possibile collegarne un certo numero uno accanto all'altro su una presa elettrica multipla. La faccia opposta contiene un LED triplo che può accendersi rosso, verde o arancio sotto determinate condizioni che devo ancora comprendere.
Di recente ho notato uno di questi aggeggi nei cataloghi K-Mart come parte di un sistema di alimentazione modulare per telefoni cellulari. Esistono svariati modelli di cordoni di alimentazione, ad ogni modo la spina da collegare alla presa accendisicari a 12 Volt DC è interscambiabile ed è connessa al cavo utilizzando un connettore telefonico modulare a 4 pin. Ciascun modello è fornito con un cavo costruito per interfacciarsi al modello di telefono per cui è venduto.
Esiste anche una variante dell'adattatore di rete di cui stiamo parlando, che monta un connettore a 4-pin che si collega al telefono; tale adattatore è venduto come accessorio ai cordono per corrente continua. Invece di utilizzare la presa accendisigari, si collega il cavo all'adattatore di rete per creare un nuovo dispositivo che utilizza la rete elettrica domestica. Così ho preso l'adattatore ed ho iniziato ad esaminarlo.
Secondo quanto riportato, è in grado di erogare una tensione compresa tra 5 e 15 Volt DC a 750 mA. Dei 4 pin di uscita uno è la massa, due sono collegati insieme ed erogano 14,35 Volt in corrente continua a circuito aperto, fino ad un massimo di 1,5 A. Sull'altro leggo circa 13 Volt rispetto alla massa. Spegnendo l'adattatore, c'è una piccola perdita tra il pin "13 V" e la massa.
Guardando all'interno, sul circuito stampato sono montati due circuiti integrati DIP a 8-pin, entrambi con le sigle cancellate. Uno è vicino al trasformatore e l'altro vicino all'uscita in corrente continua. Tutte le piste del lato sull'uscita in corrente continua portano, direttamente o indirettamente, al secondo circuito integrato.
La mia supposizione è che il pin "13 Volt" sia in effetti utilizzato per programmare la tensione in uscita tra massa e gli altri due piedini collegati insieme. Il cavo venduto per ciascuno specifico telefono prevede al suo interno alcuni componenti passivi che programmano il secondo circuito integrato per produrre la tensione in uscita richiesta. Sto correndo troppo?
Vorrei poter programmare la tensione a piacimento... qualche idea? Resistori?
Gli adattatori di rete non del tipo a commutazione (tipi 1 e 2 sopra elencati) possono essere facilmente controllati con un tester analogico o digitale. La tensione che misurate, sia essa in corrente continua che alternata, sarà probabilmente maggiore rispetto a quella indicata sull'etichetta di un valore compreso tra il 10 e il 25%. Se invece non leggete alcuna tensione, provate a muovere, stringere, o comunque ad abusare del cavetto di alimentazione sia dall'estremità collegata all'alimentatore che dal'estremità collegata all'apparecchio da alimentare. Potreste riuscire ad ottenere un momentaneo contatto, almeno per avere la conferma che l'alimentatore vero e proprio funzioni.
Il problema più comune è causato dall'interruzione interna di uno o entrambi i conduttori, in particolar modo ad una delle estremità, a causa delle ripetute flessioni o stirature.
Assicuratevi che la presa di corrente funzioni, provate a collegarvi una semplice lampadina.
Assicuratevi che un eventuale selettore di tensione sia regolato nella giusta posizione; con l'alimentatore scollegato dalla rete elettrica, spostatelo avanti e indietro un paio di volte per assicurarvi che i contatti siano puliti.
Se la lettura della tensione per il momento è corretta, provate a muovere il cavetto di alimentazione come già fatto in precedenza per assicurarvi dell'integrità del cavetto; il contatto protrebbe essere intermittente.
Sebbene sia possibile che l'alimentatore si guasti nei modi più strani, la presenza della giusta tensione in uscita indica che l'alimentatore funziona correttamente.
Questo utile ed economico dispositivo può essere costruito dentro un involucro per penna a sfera o qualcosa di simile per fornire una conveniente indicazione del tipo, funzionamento, e polarità dell'adattatore di rete:
Sonda(+) o-----/\/\-----+----|>|----+---o Sonda(-)
1K, 1/2 W | LED verde |
+----|<|----+
LED rosso
Sembra che i produttori facciano a gara per creare apparecchi che siano il più possibile misteriosi da aprire; non sempre è così, ma la tendenza è troppo comune per essere una semplice coincidenza.
Se l'involucro è chiuso con della colla:
A riparazione avvenuta, le due metà (o pezzi!) possono essere reincollari insieme con Duco Cement o sigillante per parabrezza.
Sebbene il costo di un nuovo adattatore sia di solito modesto, la riparazione è spesso così semplice da aver senso in ogni caso.
Il problema più comune (e l'unico che tratteremo in questo paragrafo) è quello causato dal cavo di collegamento che tende ad interrompersi, o dal lato dell'alimentatore o dal lato dell'apparecchio da alimentare, a causa di ripetute flessioni del cavo.
Di solito il cavetto si interrompe proprio all'estremità del passacavo in gomma. Se flettete il cavo, probabilmente constaterete che in questo punto si piega con più facilità rispetto agli altri, a causa della rottura del conduttore interno. Se vi ritenete sufficientemente abili, potete tagliare il cavo in questo punto, rimuovere un pezzo di isolante sufficiente a mettere a nudo le due estremità del filo di rame non interrotto, e saldarle insieme. Successivamente isolate i fili di rame utilizzando qualche giro di nastro isolante. Nel caso degli alimentatori in corrente continua, assicuratevi di non invertire i due cavetti! I cavetti sono solitamente contrassegnati in qualche modo, per esempio con una striscia sul rivestimento isolante, un filo di cotone all'interno del rivestimento insieme al cavo di rame, oppure con dei conduttori color rame e color argento. Prima di tagliare il cavetto, annotate per sicurezza il giusto collegamento; al termine della riparazione verificate la corretta polarità con un voltmetro.
E' possibile seguire la stessa procedura se l'interruzione è sullo spinotto; in questo caso è possibile acquistare uno spinotto di ricambio dotato di terminali a vite o a saldare, piuttosto che tentare di salvare il vecchio.
Una volta completata la riparazione, controllate che sia presente la giusta tensione e con la giusta polarità prima di collegare l'apparecchio da alimentare.
Questa riparazione potrebbe non essere bella da vedersi, ma funzionerà bene, è sicura, e durerà a lungo se effettuata con cura.
Se è possibile aprire l'adattatore, visto che potrebbe anche essere chiuso con delle viti invece che incollato, allora potete saldare lo spezzone funzionante del cavetto di alimentazione direttamente sui terminali interni. Di nuovo, verificate la giusta polarità prima di collegare i vostri costosi apparecchi.
ATTENZIONE: Se si tratta di un alimentatore del tipo a commutazione, all'interno sono presenti delle altre tensioni pericolose oltre alla tensione sui terminali di collegamento alla rete elettrica. Non toccate alcun componente del circuito quando l'apparecchio è collegato alla rete, ed assicuratevi che i grossi condensatori di filtro siano scarichi (misurate la tensione con un voltmetro) prima di toccare o effettuare delle operazioni sul circuito stampato. Per maggiori informazioni sulla riparazione degli alimentatori a commutazione consultate il documento "Note per la ricerca dei guasti e la riparazione di piccoli alimentatori switching".
Se invece si tratta di un normale adattatore, allora l'unico pericolo quando è aperto è rappresentato dalle connessioni alla presa di corrente, da cui occorre stare alla larga quando l'apparecchio è collegato alla rete elettrica.
I valori di tensione corrente riportati sulle apparecchiature sono lì a ragion veduta. Potreste farla franca senza danni permanenti se utilizzate un alimentatore con una tensione o corrente minori rispetto a quelle richieste dall'apparecchio, ma utilizzarne uno che fornisce una tensione maggiore è come giocare alla roulette Russa. Anche il semplice utilizzo di un alimentatore appartenente ad un diverso apparecchio potrebbe presentare dei rischi, anche se i valori di tensione e corrente sono similari, visto che non esiste una vera e propria standardizzazione. Un alimentatore da 12 V di un certo produttore potrebbe presentare un'uscita costante a 12 V in tutte le situazioni, mentre un alimentatore di qualche altra ditta potrebbe anche arrivare a 20 V o più quando non è sotto carico.
Negli apparecchi alimentati tramite adattatori esterni vengono spesso incorporati vari tipi di protezione, che in alcuni casi possono davvero evitare un disastro. Sfortunatemente, i progettisti non possono prevedere tutte le tecniche creative che la gente utilizza per dimostrare che davvero non è consapevole del proprio operato.
Il caso peggiore è rappresentato dai tentativi di alimentare gli apparecchi portatili utilizzando la tensione dell'impianto elettrico dell'automobile; il risultato sono spesso dei fuochi d'artificio. Consultate il paragrafo "Utilizzare l'impianto elettrico dell'automobile".
Se avete tentato di utilizzare un alimentatore non idoneo e anche dopo aver ricollegato l'apparecchio al suo alimentatore originale non riuscite a farlo funzionare, le possibilità sono molteplici (sempre supponendo che l'alimentatore originale sia sopravvissuto e funzionante):
Alcuni dispositivi sono progettati in modo tale da sopravvivere praticamente a tutto. Un diodo in serie protegge contro l'inversione di polarità. Alternativamente, un grosso diodo in parallelo con resistore per la limitazione della corrente inversa o termistore PTC, fusibili, resistori fusibili, o circuiti integrati protettori potrebbero interrompere la corrente prima che il diodo in parallelo o le piste del circuito stampato abbiano il tempo di vaporizzarsi. Un circuito crowbar (diodo zener che innesca un SCR) potrebbe essere utilizzato contro ragionevoli sovratensioni.
Ho ereditato un Discman Sony da un tipo che aveva deciso di risparmiare qualche lira costruendosi un cavo di raccordo per alimentare l'apparecchio tramite la presa accendisigari della propria automobile. Non solo i 12-15 Volt della batteria erano troppi, ma anche la polarità di alimentazione era stata invertita! Il tipo riuscì a spaccare in due il transistor del converter DC-DC nonostante la protezione contro le inversioni di polarità e bruciò il microprocessore. Inutile dirlo, il lettore era da buttare ma il fusibile della presa accendisigari era felice come nuovo!
Morale: quei valori di tensione, corrente e polarità riportati sugli apparecchi portatili sono lì per una ragione. Non bisognerebbe superare la tensione consigliata, sebbene l'utilizzo di una tensione leggermente minore difficilmente causa dei danni all'apparecchio, anche se le prestazioni ne possono soffrire. La corrente che l'adattatore è in grado di fornire dovrebbe essere almeno uguale a quella richiesta dall'apparecchio. La polarità ovviamente deve essere corretta; se le polarità viene invertita potrebbe anche non verificarsi alcun danno, a condizione che l'alimentatore sia protetto contro i sovraccarichi di corrente e che l'apparecchio disponga di un qualche circuito di protezione. Questo ovviamente non vi autorizza ad azzardare, controllate più di una volta che la polarità sia corretta, utilizzando un voltmetro se necessario, prima di collegare l'alimentatore all'apparecchio! Si noti che anche degli alimentatori marchiati con identici valori di tensione e corrente producono in uscita delle tensioni molto diverse in assenza di carico; se la tensione in assenza di carico è maggiore di un 25-30% rispetto al valore dichiarato, occorre essere cauti prima di utilizzare l'alimentatore senza la conferma che sia idoneo per un certo apparecchio. Inutile dirlo, se dopo aver collegato un nuovo alimentatore al vostro apparecchio notate un qualunque comportamento strano o inaspettato, se qualche componente si riscalda in modo insolito, o se sentite un odore insolito, scollegate immediatamente l'alimentazione e tentate di identificare la causa del problema.
Ancora, un risultato drammatico degli stessi principi:
Da: Don Parker (tazman@yournet.com)
Qualche decennio addietro un tizio mi portò in riparazione un ricetrasmettitore CB Johnson Messenger. All'acquisto, gli era stato detto che l'apparato era in grado di funzionare sia a 12 Volt DC che a 115 Volt AC - e così il tizio ci aveva provato! Non avevo mai visto così tanti terminali pendenti dal circuito stampato prima d'ora, una volta dovevano essere stati dei condensatori e transistor. C'era così tanta lanugine uscita dai condensatori to have the chassis rated at least R-10 :->).
"Proprio così, ho invertito positivo e massa di alimentazione su una autoradio Sony XR-6000 AM/FM cassette (12 Volt massa negativa).
Dall'apparecchio è uscito un fumo puzzolente, quindi suppongo che almeno un componente si sia cotto."
Se l'apparecchio non è stato ancora riacceso prima di aver scoperto l'errore, è probabile che il danno sia limitato al display e qualche condensatore di filtro. Quindi ancora...
Il problema è che una batteria per automobile presenta una capacità di erogazione di corrente molto elevata e i fusibili rispondono con lentezza per tornare di una qualche utilità in una situazione come questa. Qualunque condensatore e componenti a stato solido presenti sul ramo di alimentazione a 12 V bus al momento in cui l'apparecchio è stato alimentato sono probabilmente fritti, complimenti!
"C'è qualche speranza di riparare l'apparecchio? Devo assumere che possa mostrare maggior abilità rispetto a quando l'ho installato. Quali componenti sono probabilmente danneggiati?"
Da Onat Ahmet (onat@turbine.kuee.kyoto-u.ac.jp)
Bene, prendiamo per buona la sua assunzione ;-)
Male: le batterie per auto possono fornire una corrente di svariati Ampere (molto peggio di quanto possa accadere invertendo la polarità di un adattatore per rete elettrica per esempio).
Bene: Il cattivo odore potrebbe essere dovuto ad un componente diventato bollente che ha vaporizzato la pasta saldante, polvere, etc., ma che non è detto sia realmente passato a miglior vita.
Consiglierei di controllare qualunque fusibile o componente direttamente in linea o in parallelo con la linea di alimentazione (tra gli ultimi purtroppo vanno inclusi i circuiti integrati...)Bene: Potrebbe esserci un diodo di protezione da qualche parte (ma perchè puzza allora (^_^)
In caso negativo, sù con la vita, si può cannibalizzare l'autoradio per recuperarne i componenti!
Si tratta di informazioni spesso richieste quando l'adattatore originale si è perso o non riporta dati di targa, e quindi non si è sicuri che un certo ricambio vada bene per il proprio apparecchio. E' sorprendente osservare quanti aggeggi come modem e segreterie telefoniche non indichino tensione e polarità di alimentazione sull'involucro, tanto più che stampare o incidere a rilievo questi dati non costerebbe nulla! Se state semplicemente sostituendo un adattatore guasto con un tipo universale, controllate i dati riportati sul vecchio, di solito sono fornite le informazioni richieste. Occorre stabilire con certezza: corrente alternata o continua, tensione, e polarità. Sfortunatamente, stabilire sperimentalmente tali requisiti potrebbe essere tutt'altro che banale. Sebbene molti dispositivi incorporino una protezione contro l'inversione di polarità (che probabilmente include anche la protezione contro i tentativi di alimentare in corrente alternata un dispositivo che richiede corrente continua), altri che non prevedono tale tipo di protezione potrebbero danneggiarsi o come minimo bruciare un fusibile interno. Alcuni dispositivi sono in grado di proteggere contro sovratensioni estreme. Se disponete di un multimetro, è possibile effettuare dei controlli senza aprire il dispositivo, anche se non si tratta di controlli infallibili. Ecco alcune linee guida: più punti sarà possibile confermare, maggiore la sicurezza di evitare un disastro.
Il miglior sistema consiste nel reperire le informazioni senza effettuare alcun controllo vero e proprio, se queste sono facilmente disponibili:
Esaminate il dispositivo alla ricerca di diciture, incise vicino al connettore di alimentazione o sul retro o nella parte inferiore, del tipo:
DC 5V ---- AC 12 V ~
____ _
Se è indicata una tensione ma senza alcuna indicazione AC/DC, tensioni di 6 V o inferiori sono probabilmente in corrente continua (e potrebbero richiedere una qualche regolazione decente); tensioni superiori potrebbero essere sia continue che alternate (probabilmente filtrate ma non regolate, sebbene le eccezioni siano sempre possibili).
In presenza di un connettore di alimentazione simmetrico (non polarizzato) si suppone che il dispositivo debba funzionare in corrente alternata.
Se il dispositivo ha un contenitore metallico o è possibile raggiungere gli schermi metallici sui connettori, verificate la continuità con il connettore di alimentazione: probabilmente questo è l'ingresso negativo (sebbene non ci sia alcuna garanzia al riguardo, alcuni produttori fanno davvero strane cose!).
Consultate il vostro manuale di istruzioni!
Il prossimo passo consiste nell'aprire l'apparecchio e seguire il circuito di alimentazione per identificare i componenti che risportano chiaramente dei valori di tensione e polarità come i condensatori elettrolitici. Potrebbero finanche essere stampigliate delle indicazioni sul circuito stampato.
Troverete quasi sempre almeno un condensatore elettrolitico montato molto vicino all'ingresso di alimentazione.
Se tra il connettore di alimentazione ed il condensatore non c'è nessun altro componente, allora la polarità rispecchia quella del condensatore ed avrete anche individuato un limite superiore della tensione, anche se la tensione operativa di sicurezza risulterà probabilmente considerevolmente minore.
Se l'apparecchio prevede anche un vano batterie e le batterie alimentano l'apparecchio allo stesso modo dell'adattatore di rete (possibilmente con una connessione che passa attraverso un diodo o un interruttore sul connettore di alimentazione), allora la polarità e la tensione dell'adattatore di rete saranno le stesse (+/- 0,7 Volt circa) della batteria. Ad ogni modo, alcuni apparecchi utilizzano sistemi di alimentazione totalmente diversi tra batteria e rete!
Se possedete un multimetro per il quale siete a conoscenza della polarità delle sue uscite nelle scale di resistenza (nei tester analogici la polarità potrebbe essere invertita rispetto alle sonde, nei tester digitali è di solito la stessa - stabilitelo misurando un diodo o per confronto con un altro tester), allora effettiate una misurazione sulla portata in Ohm più bassa prima in una direzione e poi nell'altra. E' come applicare una tensione di alimentazione molto bassa e sicura all'apparecchio:
Una resistenza infinita in una direzione con un condensatore in carica (la resistenza inizialmente è bassa ma tende a crescere con relativa lentezza) indica un diodo in serie (protezione o raddrizzatore). La polarità della sonda dove il condensatore si sta caricando è quella corretta. Nota: una volta che il condensatore interno si è caricato, effettuando la stessa misurazione con polarità invertita potreste avere come risultato una lettura di resistenza apparentemente infinita).
La caduta di tensione di un diodo in una direzione ed un condensatore in carica nella direzione opposta indica un diodi di protezione in parallelo. Di nuovo, la direzione di carica è quella corretta.
Un comportamento simmetrico potrebbe indicare che la tensione di alimentazione sia alternta. Ad ogni modo, ciò potrebbe anche significare che un condensatore di filtro è direttamente collegato in parallelo all'ingresso ed è quindi richiesta un'alimentazione in corrente continua.
Per qualsiasi altro risultato converrebbe procedere come descritto ai punti (1) o (2). E, fatta eccezione per le informazioni fornite dal produttore, anche questi controlli non costituiscono una garanzia assoluta!
Una volta stabilito il tipo di corrente (continua o alternata) e la polarità (nel caso della corrente continua), iniziate ad alimentare l'apparecchio con una tensione molto bassa per capire a che punto il funzionamento è regolare. Dipendentemente dalla progettazione, la tensione minima richiesta potrebbe risultare molto bassa rispetto alla tensione nominale di ingresso oppure molto vicina, non c'è alcun modo di saperlo con certezza. I dispositivi con motori e solenoidi potrebbero dare l'impressione di funzionare ad una tensione relativamente bassa ma non riuscire a svolgere affidabilmente le varie funzioni meccaniche o non riuscirci affatto. Gli apparecchi a radiofrequenza in grado di transmettere potrebbero comportarsi in modo simile allorquando viene attivata la trasmissione. I dispositivi caratterizzati da richieste di alimentazione più costanti potrebbero funzionare felicemente a queste tensioni ridotte. Ad ogni modo, dipendentemente dal tipo di alimentatori utilizzati, il funzionamento a tensioni ridotte potrebbe anche stressare i componenti, per esempio dove siano coinvolti convertitori DC-DC.
Nota: alcuni apparecchi dotati di microcontroller e/o circuiti logici richiedono un ciclo di avvio di alimentazione rapido, quindi potrebbe essere necessario scollegare e ricollegare l'alimentazione per ciascuna tensione di ingresso per assicurare un reset corretto.
Di nuovo, l'ideale sarebbe ottenere i dati direttamente dal produttore!
Nei casi in cui sia richiesta un'alimentazione duale, è possibile creare le condizioni richieste collegando in serie un paio di adattatori con uscita in corrente continua. Ciascuno di essi deve fornire tensione e corrente adeguate alla vostra applicazione. E' possibile aggiungere o meno dei regolatori esterni (consultate il paragrafo Aggiungere un regolatore integrato ad un adattatore o batteria. Visto che tali dispositivi sono completamente isolati dalla rete elettrica e tra di essi, è possibile collagarli insieme con qualunque polarità e punto comune si desideri.
L'unico problema è che se uno di essi risulta non alimentato per una qualche ragione (per esempio perchè cade dalla presa di corrente), allora la corrente potrebbe fluire attraverso l'altro adattatore nella direzione opposta danneggiando i condensatori elettrolitici o altri componenti. Per prevenire questa possibilità, inserite un diodo raddrizzatore 1N4002 o similare (1 A, utilizzatene uno più grande se gli adattatori di rete erogano correnti più elevate) in reverse su ciascun ingresso. In tal modo la corrente sarà bypassata con sicurezza dal circuito interno.
L'idea di utilizzare più adattatori può essere estesa ad un numero ancora maggiore di uscite, ma questo è lasciato come esercizio allo studente.
Gli adattatori AC sono totalmente isolati da tutto (eccetto forse per un resistore di valore molto elevato collegato ad un ramo della rete elettrica che risulta irrilevante per le nostre finalità), e quindi utilizzando una coppia di cavi come comune per il collegamento in serie non brucerete nulla.
Ad ogni modo, procurarsi un adattatore AC con la giusta tensione potrebbe essere una buona idea per utilizzo a lungo termine.
I casi sono due:
Uscita in corrente continua. E' probabilmente sconsigliato ed è generalmente possibile solo sommare le tensioni per ottenere in uscita una tensione maggiore (almeno per i soli test) a condizione che non si ecceda la corrente massima di targa e che entrambi gli adattatori siano alimentati. In caso contrario, finirete con applicare una polarità errata sui condensatori elettrolitici di uno degli adattatori.
Uscita in corrente alternata. Non ci dovrebbe essere alcun problema a condizione che non si ecceda la corrente massima di nessuno degli adattatori. A meno che non si tratti di unità identiche, dovrete probabilmente sperimentare con la fase per ottenere la somma o la differenza delle tensioni prima di collegare l'apparecchio interessato!
Attenzione: se uno degli adattatori non è alimentato, sui terminali esposti della spina di rete potrebbe presentarsi una alta tensione (forse anche maggiore rispetto alla tensione di rete) elavata utilizzando lo stesso trasformatore in senso inverso. La tensione e la corrente disponibili potrebbero risultare talmente elevate da costituire un pericolo in alcuni casi.
Ancora, per il caso degli adattatori montati in modo da ottenere la differenza di tensioni, se una delle unità non è alimentata, all'uscita della combinazione in serie potreste otteneres una tensione superiore a quella prevista, che potrebbe bruciare l'apparecchio alimentato. :(
Sebbene molti elettrodomestici funzionanti con batterie interne includano anche una presa per alimentazione esterna, non sempre è così. Il fatto che non sia stata prevista una presa non significa però che non se ne possa aggiungere una.
Il modello di adattatori citati in questa discussione sono quelli con uscita in corrente continua (non con semplici trasformatori ed uscita in corrente alternata). Tale caratteristica è riportata sulla targhetta.
La prima considerazione è la tensione in uscita, che deve corrispondere alle necessità dell'apparecchio da alimentare. Ad ogni modo, la tensione deve anche essere ben regolata per svariate ragioni visto che il produttore potrebbe aver risparmiato sul costo della circuitazione assumendo il funzionamento a sole batterie:
La tensione massima fornita da una batteria è ben definita. Per esempio, quattro pile AA erogano poco più di 6 Volt se nuove. La progettazione del dispositivo potrebbe assumere che questa tensione non venga mai superata e di conseguenza non prevedere alcun regolatore interno. Utilizzando un adattatore di rete che eroga una tensione superiore a quella di targa (come accade per molti quando non a pieno carico), un surriscaldamento o guasto potrebbero verificarsi immediatamente o lungo il cammino.
La maggior parte degli adattatori non prevedono un buon filtraggio. Se utilizzati con apparecchi audio, potrebbero presentarsi livelli inaccettabili di rumore sul segnale. Esistono ovviamente delle eccezioni; ad ogni modo, non esiste alcun modo per stabilirlo se non controllando l'adattatore sotto carico.
Il carico sulla sorgente di alimentazione (batterie o adattatore) potrebbe variare in modo sostanziale dipendentemente da quanto stia facendo l'apparecchio. Delle batterie nuove potrebbero fornire una corrente sostanziale senza che la tensione scenda di tanto. Nel caso degli adattatori ciò non sempre corrisponde a verità, e le prestazioni dell'apparecchio potrebbero soffrirne.
Quindi, il tipico adattatore universale acquistato da Radio Shack potrebbe non funzionare in modo soddisfacente. La tensione a vuoto potrebbe risultare molto superiore rispetto alla tensione a pieno carico, ed anche rispetto alla tensione di targa. L'aggiunta di un regolatore esterno ad un adattatore di rete con tensione di uscita in qualche modo superiore potrebbe costituire la miglior soluzione. Consultate il paragrafo: Aggiungere un regolatore integrato ad un adattatore o batteria.
L'altra considerazione principale è la corrente massima erogabile dall'adattatore di rete, che deve risultare almeno uguale alla corrente massima (mA o A) assorbita dal dispositivo in qualunque modalità per un tempo superiore ad un frazione di secondo. Il miglior modo per stabilire tale parametro consiste nel misurare la corrente utilizzando delle batterie nuove e provando in tutte le modalità operative. Aggiungete un fattore di sicurezza dal 10 al 25 per cento alla massima lettura ed utilizzate tale risultato nella scelta di un adattatore di rete.
Per la sicurezza contro i rischi di scosse elettriche ed incendi, tutti gli adattatori di rete che utilizzere devono essere ben isolati ed approvati.
Per isolamento si intende la presenza nell'adattatore di un trasformatore in grado di proteggere la vostra persona e l'apparecchio alimentato dalla connessione diretta alla rete elettrica. La maggior parte degli adattatori di rete è costituita da nulla di più che un trasformatore e, per i modelli in corrente continua, un raddrizzatore ed un condensatore di filtro. Ad ogni modo, se l'adattatore in vostro possesso è leggero e racchiuso in un contenitore di ridotte dimensioni, potrebbe essere stato realizzato pr uno scopo specifico come caricabatterie o dispositivi ricaricabili, dove il contatto umano non sia possibile, e potrebbe non prevedere nessun isolamento dalla rete elettrica. Ma, se notate un connettore di alimentazione a bassa tensione con contatti esposti e/o l'apparecchio alimentato presenta schermi o altre parti esposte, gli adattatori più leggeri saranno in effetti degli alimentatori a commutazione funzionalmente equivalenti ai più grossi adatattori, in grado di fornire il richiesto isolamento dalla rete elettrica.
Per approvazione UL (Underwriters Lab) si intende che l'adattatore di rete è stato testato per la distruzione ed è improbabile che un ragionevole guasto interno come un cortocircuito o esterno come una prolungata condizione di sovraccarico possa generare un incendio.
Per realizzare il cablaggio, procuratevi dal vostro cassetto del materiale di recupero o presso un rivenditore di materiale elettronico un connettore simile a quelli utilizzati negli apparecchi con ingressi per alimentazione esterna. Cercatene uno con interruttore automatico (3 terminali) se possibile; in tal modo, potrete conservare l'utilizzo opzionale della batteria. Tagliate il filo collegato alla batteria dal lato che sarà l'anello esterno del connettore di alimentazione e collegatelo in serie con il terminale dell'interruttore (accertatevi che il filo scollegato vada alla batteria e l'altro filo resti collegato all'apparecchio). Il terminale comune (centrale) va collegato all'altro capo della batteria, adattatore di rete, ed apparecchio, come mostrato nell'esempio seguente. In questo schema di cablaggio, si suppone che l'anello sia il polo positivo e il centrale sia il negativo. L'adattatore può essere cablato indifferentemente in un modo o nell'altro. Attenzione a non invertire la polarità!
+--+
X V | (Inserendo lo spinotto si interrompe la connessione X)
Batteria (+) o------- |
Adattatore (+) o---------+------------------o Apparecchio (Ring, +)
\______
o===+
Batteria/ |
Adattatore (-) o-----------------------+----o Apparecchio (Centro, -)
Attenzione: se utilizzate una normale presa senza interruttore automatico, scollegate il portabatteria o altrimenti disabilitatelo, l'utilizzo accidentale dell'adattatore con le batterie installate potrebbe provocare la perdita di liquido dalle batterie o finanche un'esplosione!
Un'alternativa possibilmente più semplice consiste nel modellare un 'modulo' con le stesse dimensioni e forma della batteria o pacco batteria, dotato di contatti a vite nella stessa posizione dei terminali della batteria originaria, e collegarvi un alimentatore esterno. Per esempio, un paio di pezzi di bastoncini di legno lunghi circa 3 centimetri, legati insieme con viti a legno nei punti appropriati possono sostituire un paio di pile AA montate una affianco all'altra. In tal modo non vi occorre modificare affatto il walkman o altro apparecchio preferito (al più occorre ricavare una semplice fessura per il filo in uscita dal vano batterie).
Nei casi in cui sia richiesta una modesta fonte di corrente continua per un elettrodomestico o altro apparecchio, potrebbe essere possibile aggiungere un ponte raddrizzatore ed un condensatore di filtro (e possibilmente anche un regolatore) ad un normale adattatore con uscita in corrente alternata. Sebbene molti adattatori forniscano un'uscita in corrente continua, altri, come quelli utilizzati per i modem ed alcune segreterie telefoniche per esempio, sono costituiti semplicemente da trasformatori e forniscono un'uscita in bassa tensione alternata.
Per convertire un tale adattatore in corrente continua occorre:
Dipendentemente dalle vostre necessità, potreste recuperare un idoneo adattatore nel vostro cestino del materiale surplus (forse quello del vecchio modem a 2400 baud così in voga un paio di anni addietro!).
Il circuito di base è mostrato qui di seguito:
Ponte Condensatore
raddrizzatore di filtro
AC o-----+----|>|-------+---------+-----o DC (+)
~| |+ |
Ingresso +----|<|----+ | +_|_ Uscita verso l'apparecchio
dal | | C ___ alimentato o regolatore
trasformatore +----|>|----|--+ - | di tensione
| | |
AC o-----+----|<|----+------------+-----o DC (-)
~ -
Alcune considerazioni:
Una tensione alternata in ingresso di Vin VRMS produrrà in uscita una tensione di picco di approssimativamente (Vin * 1,4) - 1,4. Il primo fattore 1,4 resulta dal fatto che il valore di picco di una sinusoide (la forma d'onda della linea di alimentazione equivale alla radice quadrata di 2 = 1,414 moltiplicata per il valore RMS. Il secondo fattore 1,4 è dovuto ai due diodi collegati in serie come parte del ponte raddrizzatore. Il fatto che entrambi i valori equivalgano a 1,4 è una pura coincidenza.
Pertanto, vi occorrerà un adattatore di rete in grado di fornire in uscita una tensione vicina a quella richiesta. Ad ogni modo, ciò potrebbe risultare più difficile del previsto visto che i valori di targa di molti adattatori non costituiscono una accurata indicazione della tensione realmente erogata in condizioni di carichi leggeri. Effettuare una misurazione è sicuramente preferibile.
Selezionate il condensatore di filtro in modo che abbia una capacità di almeno di 10.000 uF per ciascun A di corrente in uscita, e con tensione di lavoro almeno 2 x Vin. Come risultato di questa formula rapida otterrete un ripple minore di 1 Volt p-p, accettabile per molti dispositivi o in quelli dotati di regolatore di tensione, ma non per alcuni apparecchi audio in cui potrete ascoltare un rumore a 100 Hz. In tal caso, utilizzare un condensatore di maggior capacità o un regolatore.
I seguenti esempi illustrano alcune delle possibilità.
Limitando il carico in modo da non superare la potenza massima erogabile del trasformatore si dovrebbe evitare il surriscaldamento. Il fatto che si riesca o meno ad ottenere in uscita una tensione decentemente livellata dipenderà dalla quantità di filtraggio e dalla corrente di picco disponibile dal trasformatore per ricaricare i condensatori di filtro su ciascun mezzo-ciclo. Un trasformatore di alta qualità (per esempio acquistato da produttori come Stancor o Thorderson, che progettano dispositivi con una quantità di rame molto maggiore) risulterà molto superiore sotto questo aspetto. Un adattatore presenterà una corrente di picco limitata ed una caduta di tensione significativa.
L'aggiunta di un regolatore integrato a tali alimentatori consentirebbe di ottenere un'uscita in corrente continua del valore massimo di circa 2,5 Volt inferiore rispetto alla tensione continua filtrata.
Per molte applicazioni è auspicabile una fonte ben regolata di alimentazione in corrente continua. Potrebbe essere il caso di apparecchi alimentati a batteria o da un adattatore che fornisce una tensione continua o dell'adattatore migliorato descritto nel paragrafo: Convertire un adattatore con uscita in corrente alternata in uno a corrente continua.
La seguente costituisce una introduzione basilare alla costruzione di un circuito che, con le dovute modifiche, risulterà idoneo per tensioni in uscita da circa 1,25 a 35 Volt, con correnti massime di 1 A. Lo stesso circuito può anche essere utilizzato come base per un generico alimentatore da utilizzare per la sperimentazione elettronica.
Per una tensione arbitraria compresa tra circa 1,2 e 35 V, vi occorre un circuito integrato denominato 'regolatore di tensione variabile': un esempio è costituito dal chip LM317, la Radio Shack lo ha in catalogo corredato di uno schema. Il chip LM317 somiglia ad un transistor di potenza ma è in effetti un completo regolatore integrato.
Nei casi in cui in uscita occorre un valore comune come +5 V o -12 V, sono disponibili dei circuiti integrati regolatori a tensione fissa, preprogrammati allo scopo. I modelli tipici sono denominati 78xx (uscita positiva) e 79xx (uscita negativa).
Per esempio:
Regolatore di Regolatore di
tensione positiva tensione negativa
----------------------- -----------------------
7805 +5 V 7905 -5 V
7809 +9 V 7909 -9 V
7812 +12 V 7912 -12 V
7815 +15 V 7915 -15 V
e così via. Se le tensioni fornite sono esattamente quelle richieste, è possibile semplificare il circuito sotto riportato eliminando i resistori e collegando a massa il terminale di regolazione. Nota: la piedinatura differisce tra i modelli a tensione positiva e negativa - consultate i datasheet!
Ecco un esempio di circuito che utilizza un LM317:
I +-------+ O
Vin (+) o-----+---| LM317 |---+--------------+-----o Vout (+)
| +-------+ | |
| | A / |
| | \ R1 = 240 |
| | / | ___
_|_ C1 | | +_|_ C2 |_0_| LM317
___ 0,01 +-------+ ___ 1 uF | | 1 - Regolzione
| uF | - | |___| 2 - Uscita
| \ | ||| 3 - Ingresso
| / R2 | 123
| \ |
| | |
Vin(-) o------+-------+----------------------+-----o Vout (-)
Nota: non tutti i regolatori di tensione utilizzano questa piedinatura. Se non utilizzate un LM317, ricontrollate la piedinatura come pure tutte le altre specifiche.
Per il chip LM317:
R2 = (192 x Vout) - 240, dove R2 in Ohm, Vout in Volts compresa tra 1,2 e 35 Volt.
Vin deve risultare almeno 2,5 V superiore a Vout. Scegliete un adattatore AC con tensione in uscita a pieno carico almeno 2,5 V superiore rispetto alla tensione regolata in uscita.
Ad ogni modo, osservate che la tensione di un tipico adattatore può variare in modo considerevole dipendentemente dal carico e dal produttore. Dovrete sceglierne uno la cui uscita non sia molto superiore alla tensione continua desiderata perchè diversamente verrà sprecata energia nel dispositivo e sarà necessaria una maggior dissipazione di calore.
Ulteriori condensatori di filtro (in parallelo a C1) sull'uscita dell'adattatore potrebbero essere di aiuto (o potrebbero essere richiesti) per ridurre il ripple e quindi le oscillazioni della tensione. In tal modo è possibile utilizzare un adattatore con minor tensione in uscita e ridurre nel contempo la dissipazione di potenza nel regolatore.
Utilizzando 10.000 uF per ciascun Ampere di corrente in uscita il ripple sull'ingresso del regolatore risulterà inferiore a 1 V picco-picco. A condizione che la tensione in ingresso sia sempre superiore alla tensione desiderata in uscita più 2,5 Volt, il regolatore rimuoverà totalmente il ripple fornendo in uscita una tensione continua costante independentemente dalla tensione di rete e dalle fluttuazioni del carico. Per i puristi, il regolatore non è del tutto perfetto ma è sufficiente per la maggior parte delle applicazioni.
Accertatevi di scegliere un condensatore con tensione di lavoro superiore di almeno il 25% rispetto alla tensione di picco in uscita dall'adattatore di rete in assenza di carico, e ponete attenzione alla polarità!
Nota: gli adattatori di rete progettati come caricabatterie potrebbero non montare alcun condensatore di filtro, quindi dovrete senza dubbio provvedere in tal senso. Controllo veloce: se la tensione in uscita dall'adattatore scende a zero non appena lo staccate dalla rete elettrica, anche in assenza di carico, è segno che non è montato alcun condensatore di filtro.
L'aletta di raffreddamento del LM317 è elettricamente connessa al pin centrale, tenete a mente questo particolare in quanto il chip va necessariamente montato su un'aletta di raffreddamento se si prevede che debba dissipare oltre 1 Watt. P = (Vout - Vin) * Iout.
Esistono altre considerazioni, controllate il datasheet del LM317 in modo particolare se viene fatto funzionare vicino ai limiti di 35 V e/o 1 A.
E' possibile reperire maggiori informazioni sull'argomento nel documento Vari schemi elettrici.
Consultate il documento Linee guida per la sicurezza con gli apparecchi ad alta tensione e/o alimentati a tensione di rete prima di affrontare qualunque problema su un alimentatore!
Se il vostro apparecchio utilizza un adattatore AC, consultate i paragrafi a riguardo di tali dispositivi.
Gli apparecchi elettronici di consumo utilizzano tipicamente una delle seguenti tipologie di alimentatori o una combinazione ibrida degli stessi (senza dubbio ce ne sono anche altri):
Trasformatore di alimentazione con regolatori lineari realizzati utilizzando componenti della serie 78/79XX o componenti discreti. Il trasformatore è di grandi dimensioni e si trova molto vicino al cavo di alimentazione di rete.
Trasformatore di alimentazione con regolatori ibridi tipo STK5481 o qualcuno dei suoi cugini - multiuscita con alcune uscite attivate dall'interruttore dell'apparecchio. Se viene montato un circuito integrato di questa serie, cercatene la piedinatura sui manuali ECG, SK, o NTE, o postate un messaggio sul newsgroup sci.electronics.repair per chiedere a qualcuno di procurarvi la piedinatura. Anche in questo caso il trasformatore di alimentazione è di grandi dimensioni e si trova molto vicino al cavo di alimentazione.
Piccolo alimentatore switching. I problemi più comuni: semiconduttori in cortocircuito, condensatori degradati, resistori fusibili aperti. In questo caso di solito non si trova un grande trasformatore vicino al cavo di alimentazione ma piuttosto un trasformatore di piccole dimensioni collocato altrove nell'apparecchio. Si tratta di un caso raro nelle apparecchiature audio, poichè il rumore dell'alimentatore switching è difficile da tenere alla larga dei circuiti audio. Alimentatori di questo tipo sono più comuni in alcuni videoregistratori, televisori, monitor, fax e stampanti.
Ecco alcuni commenti generali relativi a ciascun tipo di alimentatore:
La ricerca del guasto è abbastanza immediata poichè i componenti sono facilmente identificabili ed è facile seguire le tensioni attraverso il trasformatore di alimentazione, raddrizzatori ad onda intera, regolatori di tensione, condensatori, ecc.
I guasti di una o più uscite di questi regolatori ibridi sono molto comuni. Utilizzate i manuali ECG/STK/NTE per indentificare le corrette tensioni di uscita, controllandole con l'interruttore di alimentazione in entrambe le posizioni, poichè una significativa discrepanza indica quasi certamente un problema. Sebbene una caduta di tensione con l'apparecchio acceso possa anche dipendere da un eccessivo assorbimento di corrente, il regolatore è comunque il primo componente da sospettare. Il componente di ricambio di solito costa meno di 10 Euro.
I problemi sugli alimentatori switching sono più difficoltosi da diagnosticare ma di solito è possibile scoprire il guasto anche senza documenti di servizio, seguendo il circuito e cercando semiconduttori guasti con un ohmmetro. I problemi comuni sono condensatori essicati, semiconduttori in corto circuito, e saldature fredde. Consultate il documento "Note per la ricerca dei guasti e la riparazione di piccoli alimentatori switching" per informazioni più dettagliate. Le corrette tensioni di uscita possono anche essere individuate con un po' di lavoro, seguendo il circuito. Ad ogni modo, è spesso sicuro supporre che sia presente almeno una tensione compresa tra 5 e 6 V per i circuiti logici e una o più altre a 12 V o superiori per i motori e gli altri circuiti elettronici.
Non sottovalutate la possibilità di una cattiva saldatura o finanche di un cordone di alimentazione interrotto. Forse Fido era affamato e se lo è mangiucchiato.
Per prima cosa accertatevi che la presa di corrente funzioni regolarmente, provate a collegare una lampadina. Anche un tester con lampadina al neon non rappresenta una garanzia assoluta di funzionamento: la presa potrebbe soffire di una connessione marginale e presentare una elevata resistenza.
Controllate la eventuale presenza di fusibili bruciati nelle vicinanze del collegamento del cordone di alimentazione di rete. Con l'apparecchio scollegato, controllate la continuità del collegamento tra la spina di corrente e il fusubile, l'interruttore di accensione ed il trasformatore di alimentazione. Con l'interruttore in posizione di 'acceso', la resistenza tra i due terminali della spina di corrente dovrebbe aggirarsi tra 1 e 100 Ohm dipendentemente dall'assorbimento dell'apparecchio:
Se il fusibile si è bruciato e la lettura della resistenza è troppo bassa, allora il primario del trasformatore potrebbe essere parzialmente o del tutto in cortocircuito. Se la resistenza è infinita anche misurandola direttamente sul primario del trasformatore di alimentazione, allora il primario potrebbe essere interrotto oppure potrebbe esserci un fusibile termico interrotto sotto lo strato più esterno degli avvolgimenti di isolamento.
Consultate inoltre il paragrafo Commenti sull'importanza dei fusibili e protettori termici.
Se il fusibile si è bruciato ma la resistenza rientra nei valori normali, provate a sostituirlo con un nuovo fusibile del giusto valore. Se anche questo fusibile si brucia istantaneamente, è segno che c'è ancora un guasto nella sezione di alimentazione o in uno dei rami di alimentazione. Consultate il paragrafo "Fusibili, circuiti integrati di protezione, e disgiuntori".
Se i fusibili sono a posto, allora il problema risiede probabilmente nei circuiti del secondario. La tensione di una o più uscite potrebbe essere bassa o mancante del tutto a causa di componenti guasti. Un avvolgimento del secondario potrebbe essere interrotto, sebbene si tratti di una evenienza meno comune rispetto al guasto del primario, visto che il filo utilizzato per gli avvolgimenti ha un diametro maggiore (perlomeno negli apparecchi a transistor).
Una volta che ci si è assicurati che i circuiti del primario sono in buone condizioni (o perlomeno che ci sia continuità elettrica e che i valori di resistenza siano ragionevoli), occorre spostare la ricerca del problema sul lato del secondario: fusibili, diodi, condensatori di filtro, componenti di regolazione, cattive connessioni, carico eccessivo dovuto a problemi in qualche altra parte dei circuiti elettronici.
Dipendentemente dal tipo di apparecchio, l'alimentatore potrebbe avere in uscita una o più tensioni. Il guasto di una sola di queste uscite potrebbe essere la causa di problemi multipli di sistema, dipendentemente da quali sezioni dell'apparecchio utilizzano la tensione mancante.
Controllate la eventuale presenza di cattivi fusibili nei circuiti del secondario, controllandoli con un Ohmmetro; una volta mi è anche capitato un fusibile intermittente! Provate ad installare un nuovo fusibile dello stesso valore; se anche questo fusibile fonde immediatamente, allora c'è qualche problema nel circuito di alimentazione o in uno dei suoi carichi. Consultate il paragrafo "Fusibili, circuiti integrati di protezione, e disgiuntori". L'utilizzo di un resistore di limitazione della corrente collegato in serie, una lampadina ad incandescenza di basso Wattaggio per esempio, potrebbe essere utile per consentirvi di effettuare delle misurazioni riducendo il rischio di danni e la quantità di fusibili da sacrificare.
Localizzate i grossi condensatori elettrolitici di filtro; questi si troveranno probabilmente vicino alle connessioni del trasformatore di alimentazione con il circuito stampato contenente i componenti dell'alimentatore. Se i condensatori sono montati a coppie, potrebbe trattarsi di un alimentatore duale (tensioni positive e negative rispetto alla massa, molto comune negli apparecchi audio). Alcune volte, due o più condensatori sono utilizzati semplicemente per raggiungere una maggiore capacità. Se ai terminali di uno di questi condensatori non misurate alcuna tensione, tracciate il circuito verso il trasformatore per determinare se il problema è dovuto a un diodo raddrizzatore, una cattiva connessione, o un avvolgimento secondario interrotto sul trasformatore di alimentazione (quest'ultima evenienza è abbastanza improbabile visto che il filo utilizzato per l'avvolgimento ha un diametro abbastanza consistente).
Dei condensatori elettrolitici essicati provocheranno un eccessivo ripple che a sua volta è causa di rumore o headroom ridotto sulle uscite audio e forse anche di problemi di regolazione. Controllate le tensioni di alimentazione con un oscilloscopio o tester sulla scala in tensione alternata, tenendo presente che non tutti i tester montano condensatori di blocco della tensione continua sugli ingressi in alternata e che quindi le letture potrebbero essere falsate dal livello di tensione continua. Se il ripple è eccessivo, in linea di massima se il ripple è maggiore del 10 o 20% del livello di tensione continua, allora provate a sostituire i condensatori di filtro o a montarne in parallelo altri di capacità similare ed almeno stessa tensione di lavoro.
Se trovate delle tensioni minori rispetto a quelle previste, il problema potrebbe dipendere da cattivi condensatori di filtro, da un diodo o una connessione interrotti, (per esempio uno dei diodi di un ponte raddrizzatore ad onda intera), o da un carico eccessivo che potrebbe dipendere o dai regolatori di tensione (se presenti), o dal circuito alimentato.
Disconnettete l'uscita dell'alimentatore dal suo carico; se la tensione sale di molto, o se il fusibile ora sopravvive o se la lampadina collegata in serie adesso si spegne o rimane appena illuminata, allora è probabile che il mancato funzionamento dipenda da un cortocircuito o un carico eccessivo.
Se invece il comportamento non varia in modo sostanziale, allora il problema potrebbe risiedere nel regolatore. I transistor, diodi zener, resistori ed altri componenti discreti, e regolatori integrati come LM317 o 7809 possono essere controllati con un Ohmmetro o semplicemente provando a sostituirli. I guasti più comuni sono semiconduttori in corto, resistori aperti, e tensione in uscita dai regolatori bassa o del tutto assente.
Nei casi in cui l'alimentatore utilizza un regolatore ibrido come un STK5481, per identificare un guasto è di solito sufficiente controllare la presenza delle tensioni in ingresso e sulle uscite. Un regolatore ibrido difettoso fornirà molto probabilmente una tensione molto bassa o addirittura nulla su una o più uscite. Assicuratevi che dipenda dal regolatore, provando a sconnettere il carico. Controllate inoltre le tensioni con l'interruttore elettronico di accensione in entrambe le posizioni.
ATTENZIONE: rileggete le linee guida sulla sicurezza poichè alcune sezioni di questi apaprecchi possono essere pericolose.
NOTA: i gruppi di continuità e gli inverter economici producono in uscita una tensione ad onda quadra, pertanto non sorprendetevi per come appare la forma d'onda osservata attraverso un oscilloscopio, la cosa è perfettamente normale. Gli apparecchi più sofisticati e costosi potrebbero generare una forma d'onda semi-sinusoidale, costituita da una approssimazione discreta a 3 o 5 livelli (invece di un'onda quadra a 2 livelli). I migliori apparecchi in assoluto generano una vera forma d'onda sinusoidale utilizzando una modulazione del segnale con impulsi ad alta frequenza; non aspettatevi comunque di trovare simili accorgimenti nei gruppi di continuità e negli inverter da 100 Euro.
Un gruppo di continuità incorpora un caricabatterie, delle batterie tampone al piombo-acido (di solito), un inverter DC-AC, e della circuitazione di controllo e bypass.
Si noti che l'acquisto di un gruppo di continuità che fornisce una protezione contro gli sbalzi di tensione è da prendere in seria considerazione; cercatene uno che alimenti gli apparecchi completamente dalla batteria, piuttosto che bypassare l'inverter durante il normale funzionamento. Le batterie infatti agiscono come un filtro pressochè perfetto contro le variazioni a breve termine della tensione di rete, impulsi spuri e rumore.
Gli inverter DC-AC utilizzati per alimentare delle apparecchiature a tensione di rete utilizzando l'impianto elettrico di un'automobile o altra sorgente a bassa tensione sono simili agli inverter presenti all'interno dei gruppi di continuità.
Nel caso di un apparecchio che appare del tutto defunto, ed in cui l'alimentazione non è mancata per un periodo maggiore della sua autonomia e sulla presa di corrente c'è tensione, controllate per prima cosa la eventuale presenza di fusibili interrotti, interni o esterni. Forse, qualcuno ha tentato di alimentare il proprio forno a microonde tramite il gruppo di continuità o l'inverter!
Consultate il paragrafo "Analisi Post Mortem dei fusibili bruciati" per identificare la probabile causa di guasto.
Se trovate un fusibile che si è bruciato a causa di un cortocircuito, allora con molta probabilità ci sono altri problemi interni come dei componenti in cortocircuito. Ad ogni modo, se il fusibile si è bruciato a causa di un modesto sovraccarico, l'apparecchio alimentato potrebbe semplicemente assorbire eccessiva corrente rispetto a quella che il gruppo di continuità o l'inverter è in grado di fornire, o potrebbe essere difettoso.
Un gruppo di continuità può guastarsi per uno dei seguenti motivi:
Lo scopo dei fusibili e dei disgiuntori è sia quello di proteggere l'impianto elettrico dal surriscaldamento e probabile incendio a causa di cortocircuiti o eccessivi sovraccarichi, sia quello di impedire danni agli apparecchi a causa di un eccessivo assorbimento di corrente causato da un componente che si è guastato o da un uso improprio (per esempio volume eccessivo sugli altoparlanti).
I fusibili utilizzano un filo o una fascetta sottile (denominati elementi) realizzati con un metallo dotato di resistenza normalmente maggiore rispetto a quella del rame, sufficiente a riscaldarsi con il flusso di corrente, e che si fonde ad una temperatura relativamente bassa e ben definita. Quando viene raggiunta la massima corrente prevista, questo elemento si riscalda a sufficienza per fondersi o vaporizzarsi. La velocità con cui ciò si verifica dipende dall'ammontare del sovraccarico e dal tipo di fusibile.
I fusibili utilizzati negli apparecchi elettronici di consumo sono di solito del tipo a cartuccia da 1-1/4" x 1/4" o 20 mm x 5 mm. Alcuni sono dotati di terminali in filo saldati sui terminali e sono saldati direttamente sul circuito stampato, ma la maggior parte si innestano in un portafusibile o clip appositi. Tra i tipi in miniatura annoveriamo: fusibili Pico(tm) che sembrano dei resistori verdi da 1/4 Watt, o altri tipi in miniatura cilindrici o rettangolari, piccoli bottoncini in plastica trasparente, ecc. Sul circuito i fusibili sono di solito marchiati come F o PR.
I circuiti integrati di protezione sono nient'altro che dei fusibili in miniatura progettati appositamente per fornire una risposta molto rapida ed impedire danni ai sensibili componenti a stato solido inclusi circuiti integrati e transistor. Questo tipo di fusibili è di solito contenuto in contenitori di plastica TO92 provvisti di soli due piedini, o in piccoli contenitori rettangolari di dimensioni approssimative di 0,1" (larghezza) x 0,3" (lunghezza) x 0,2" (altezza). Controllateli come fareste con un normale fusibile. Sul circuito potrebbero essere contrassegnati come ICP, PR, o F.
I disgiuntori possono essere termici, magnetici, o una combinazione dei due casi. I piccoli disgiuntori a pulsante utilizzati negli apparecchi elettronici sono di solito del tipo termico, il metallo si riscalda a causa del flusso di corrente ed interrompe il circuito quando la sua temperatura eccede un determinato valore. Il meccanismo è spesso basato sull'azione di una striscia o dischetto bimetallico, simile al funzionamento di un termostato. I disgiuntori bistabili sono generalmente magnetici: un elettromagnete mantiene tirata una leva a cui viene impedito di scattare grazie ad una molla calibrata. Questo tipo di disgiuntore non è comunemente montato negli apparecchi elettronici di consumo, ma è spesso utilizzato nei pannelli di servizio elettrici.
Ad un valore di corrente appena superiore a quello per cui il fusibile è costruito, occorreranno minuti prima che il circuito si interrompa; ad un valore di corrente dieci volte maggiore, il fusibile si brucia in pochi millisecondi, e lo stesso dicasi per l'attivazione del disgiuntore.
Il tempo di risposta di un fusibile o disgiuntore 'normale' o 'rapido' dipende dal valore istantaneo della sovracorrente.
Un fusibile o disgiuntore a 'fusione lenta' o 'ritardato' permette un sovraccarico temporaneo (come quello causato dall'avvio di un motore), ma interrompe velocemente il circuito in caso di sovraccarichi di maggior durata o cortocircuiti. Una grande massa termica ritarda l'aumento di temperatura in modo che i sovraccarichi momentanei vengano ignorati. I disgiuntori di tipo magnetico utilizzano un fluido viscoso di smorzamento per rallentare il movimento del meccanismo di scatto.
E' possibile ottenere un bel po' di informazioni dall'apparenza di un fusibile bruciato, perlomeno nel caso in cui l'interno sia visibile, come nei fusibili a cartuccia con finestrella in vetro. Un vantaggio nell'utilizzo dei fusibili è che questo tipo di informazioni diagnostiche sono spesso disponibili!
Un fusibile il cui elemento sembra intatto ma ad un controllo risulta interrotto, potrebbe semplicemente essersi stancato con l'età. Anche se il fusibile non si brucia, le ripetute accensioni provocano dei picchi di corrente vicini alla portata del fusibile, ed i momentanei sovraccarichi sono causa dei ripetuti riscaldamenti e raffreddamenti dell'elemento del fusibile. E' abbastanza comune che un fusibile si interrompa senza che sia presente alcun guasto reale.
Un fusibile il cui elemento è spezzato in una o più parti si è bruciato a causa di un sovraccarico. La corrente era probabilmente superiore al doppio della portata del fusibile, ma non si trattava di un cortocircuito.
Un fusibile il cui vetro presenta una colorazione argentea o annerita, in cui l'intero elemento è molto probabilmente vaporizzato, si è bruciato a causa di un cortocircuito.
Queste informazioni possono essere utilizzate direttamente senza proseguire nella ricerca del guasto.
Come abbiamo già avuto modo di osservare , alcune volte un fusibile può interrompersi per nessuna ragione valida; in questo caso basta sostituire il fusibile, ed il problema è risolto. In questa situazione, o dopo aver individuato il problema, quali sono le regole per una sicura sostituzione del fusibile? E' scomodo, a dir poco, attendere una settimana per l'arrivo del fusibile idoneo, o far aprire Radio Shack nel cuore della notte.
Anche nel caso dei disgiuntori, un cortocircuito potrebbe danneggiare i contatti o fondere totalmente il dispositivo, e rendere necessaria la sostituzione.
I fusibili e i disgiuntori sono caratterizzati da quattro parametri:
Come un normale fusibile o disgiuntore, un fusibile o protettore termico svolgono una funzione di sicurezza critica. Pertanto, è davvero una pazzia ponticellare questi componenti nel caso si guastino. Alcuni progetti rendono tale opzione ancora più appetibile fornendo una via diretta per bypassare finanche il fusibile avvolto nelle spire di un trasformatore di alimentazione, grazie ad un terminale aggiuntivo normalmente non utilizzato.
Per un solo controllo, è perfettamente accettabile ponticellare temporaneamente il fusibile per accertarsi che l'apparecchio funzioni regolarmente senza surriscaldarsi. Ad ogni modo, sebbene questi fusibili a volte si guastino da soli, più probabilmente la causa è da ricercare altrove. Se siete a conoscenza della causa, per esempio se avete tentato di caricare un pacco batterie in cortocircuito, utilizzato il vostro ventilatore per miscelare il cemento, o avete messo qualcosa in cortocircuito esternamente, allora il fusibile ha semplicemente svolto la sua funzione protettiva e l'apparecchio dovrebbe essere a posto. Il fusibile o l'intero trasformatore, motore, o qualsiasi altro dispositivo bruciato vanno sostituiti! Quanto detto vale in particolar modo per gli apparecchi che funzionano in modalità non presidiata per i quali, nel caso il sovraccarico si ripresenti o qualcosa si guasti, l'apparecchio potrebbe surriscaldarsi al punto di provocare un incendio - e la vostra compagnia di assicurazioni potrebbe rifiutarsi di coprire i danni se si scopre che sono state apporte modifiche al circuito. E finanche per i dispositivi portatili come asciugacapelli ed utensili elettrici, a parte le considerazioni sulla sicurezza dell'utilizzatore, il protettore termico è stato messo lì per impedire danni ai dispositivi stessi; quindi, non ponticellatelo!
Un trasformatore è costituito da un nucleo in ferro laminato o ferrite e due o più avvolgimenti isolati molto spesso non connessi direttamente fra loro. Se un insieme di avvolgimenti è utilizzato come ingresso per la tensione di rete o un segnale audio (avvolgimento cosiddetto 'primario'), la tensione che appare su ciascuno degli altri avvolgimenti (avvolgimenti 'secondari') sarà correlata al rapporto del numbero di spire su ciascuno degli avvolgimenti. Ad ogni modo, non si ottiene nulla per nulla: la corrente è correlata all'inverso di questo rapporto, cosicchè la potenza resta invariata (fatta eccezione per le inevitabili perdite).
I trasformatori sono utilizzati praticamente in qualunque tipo di apparecchio elettronico, sia per alimentazione che segnali, e nella rete di distribuzione elettrica per ottimizzare la tensione/corrente lungo ciascuna tratta del viaggio dalle centrali elettriche agli utenti.
I tipi di trasformatori che ci interessano a riguardo di elettrodomestici, utensili elettrici ed apparecchi elettronici di consumo, sono quasi sempre utilizzati per convertire la tensione alternata di rete in un qualche altro valore, inferiore o superiore:
Trasformatori di alimentazione a bassa tensione sono montati negli adatattori di rete ed apparecchi elettronici come parte dell'alimentatore per generare una o più tensioni continue necessarie al funzionamento dell'apparecchio, alla ricarica delle batterie, ecc. La tensione in uscita è tipicamente compresa tra 2 e 48 Volt in alternata, ma sono possibili anche altri valori.
Trasformatori di alimentazione ad alta tensione sono montati nei forni a microonde, vecchi televisori ed apparecchi audio a valvole, accensioni per bruciatori ad olio, ed alcune insegne al neon. La tensione in uscita può raggiungere e superare i 15 kV.
Trasformatori di riga, inverter, ed altri trasformatori più specializzati, pilotati da un oscillatore o chopper ad alta frequenza, sono montati in vari apparecchi come televisori e monitor (alta tensione, bassa tensione, ed altri alimentatori), PC ed alcune periferiche, flash elettronici. Precisiamo che questi trasformatori NON operano direttamente dalla rete elettrica e risultano pertanto inutili a meno che non vengano pilotati da una idonea circuitazione elettronica.
Esiste un ulteriore paio di comuni modelli di trasformatori di rete elettrica utilizzati nell'assistenza tecnica:
I trasformatori di isolamento sono avvolti con rapporto 1:1 in modo che la tensione in uscita sia identica a quella in ingresso. Ad ogni modo, in assenza di connessione diretta fra gli avvolgimenti, è possibile testare gli apparecchi riducendo il rischio di scosse elettriche.
Per maggiori informazioni su questo tipo di trasformatori, consultate il documento Ricerca dei guasti e riparazione di apparecchi elettronici di consumo.
Ecco alcuni semplici test da effettuare per stabilire se un trasformatore nuovo o usato di caratteristiche note sia realmente efficiente:
Osservate la presenza di ovvi segni di dolore. Annusatelo per stabilire se vi è una qualche indicazione di precedenti surriscaldamenti, bruciature, ecc.
Lasciatelo acceso per un po'. Potrebbe riscaldarsi da appena percettibilmente a moderatamente, ma non così tanto da non poterlo toccare; non dovrebbe sciogliersi, fumare, o bruciarsi. Inutile dirlo, se succede qualcosa del genere, i test possono considerarsi conclusi!
Individuate un carico idoneo in base alla formula R = V/I dalle specifiche ed accertatevi che il trasformatore possa erogare la corrente richiesta senza surriscaldarsi. La tensione non dovrebbe scendere in modo eccessivo tra assenza e presenza di carico (ma tale aspetto dipende dalla progettazione, qualità di costruzione, dal fatto che il trasformatore sia stato o meno acquistato da Radio Shack :-), ecc.
Inizite con un buon multimetro digitale sulla scala più bassa di resistenza o analogico sulla scala di resistenza X1 (dovrete riuscire a misurare fino ad un minimo di 0,1 Ohm in molti casi). In tal modo riuscirete a creare uno schema degli avvolgimenti.
Per prima cosa, identificate le connessioni che presentano continuità tra esse. Fatta eccezione per il possibile caso di un trasformatore bagnato fradicio con perdita eccessiva, qualunque lettura inferiore all'infinito sta ad indicare una connessione. I valori tipici risulteranno compresi tra poco più di 0 Ohm e 100 Ohm.
Ciascun gruppo di terminali connessi costituisce un avvolgimento. La lettura più elevata per ciascun gruppo sarà quella tra le estremità dell'avvolgimento, le altre risulteranno inferiori. Con alcune misurazioni e un po' di deduzione logica, sarete in grado di etichettare le estremità e le prese intermedie di ciascun avvolgimento.
Quindi, applicando in ingresso una tensione alternata di basso valore (prelevata da un altro trasformatore di alimentazione pilotato da un Variac), sarete in grado di stabilire il rapporto di trasformazione delle tensioni e di conseguenza identificare primario e secondario. Spesso, gli avvolgimenti primari e secondari fuoriescono dai lati opposti del trasformatore.
Per i tipici trasformatori di alimentazione troverete due fili in uscita dal primario, ma i trasformatori internazionali potrebbero anche prevedere più prese intermedie come pure un paio di avvolgimenti primari (forse con più prese) per commutare tra funzionamento a 110/115/120 Volt AC e 220/230/240 Volt AC. I tipici codici dei colori per gli avvolgimenti primari saanno nero o nero con striature in vari colori. Per gli avvolgimenti secondari sono utilizzati qualsivoglia altri colori. Le striature potrebbero indicare le prese centrali, ma non sempre.
Per sicurezza, utilizzate allo scopo un Variac ed un altro trasformatore isolato.
Ecco un esempio più specifico:
"Recentemente ho acquistato presso un rivenditore di materiale elettronico del luogo un trasformatore da 35 Volt 2 Ampere con presa centrale montato in un alimentatore per ferromodellismo. I fili del secondario sono rosso-rosso/giallo-rosso, e credo di aver capito come collegare il secondario per ottenere due sorgenti a 17,5 Volt. Il mio dilemma è costituito dal primario: sono presenti sei fili neri (nero, nero/rosso, nero/blu, nero/verde, nero/giallo, nero/grigio). Due di questi erano già spellati, quindi ho provato a collegarli alla rete elettrica ma sul secondario non risulta presente alcuna tensione. Avete qualche idea? Non sono a conoscenza del produttore, il trasformatore è sigillato in uno scatolo chiuso senza alcuna apertura. Inoltre, non capisco se sia dotato di più avvolgimenti primari da collegare insieme o di cinque prese per le varie tensioni in ingresso. Qualche idea????"
Naturalmente, diamo per scontato che la misura sul secondario sia stata effettuata sulla scala in corrente alternata del multimetro! :-) Mi dispiace, ma dovevo confermare le basi. La mia naturale supposizione sarebbe che i fili richiesti erano quelli con le striature.
Ecco un suggerimento:
Utilizzando una combinazione delle procedure sopra descritte dovreste riuscire a stabilire come stanno le cose. Ritengo che il trasformatore sia dotato di un paio di avvolgimenti primari che possono essere connessi sia in serie (per i 220) che in parallelo (per i 110) ed una presa centrale, ma chi lo sa. Conviene effettuare i necessari controlli. Nel dubbio, non limitatevi a collegarlo ai 110 Volt, potreste finire col fondere il tutto. Fateci sapere cosa avete scoperto.
Molto probabilmente, potrete determinare le connessioni del trasformatore semplicemente identificando le connessioni di ingresso della rete.
Ci saranno due avvolgimenti primari (la resistenza fra i due sarà infinita). Ciascuno di essi potrebbe anche avere delle prese intermedie onde consentire varie leggere variazioni nella tensione di ingresso. Per esempio, potrebbero esserci delle prese intermedie per 110/220, 115/230, 120/240, ecc.
Negli Stati Uniti (tensione di rete 110 Volt AC), i due avvolgimenti primari sono collegati in parallelo. In Europa (tensione di rete 220 Volt AC), i due avvolgimenti saranno collegati in serie. Quando si modifica il cablaggio da una tensione all'altra occorre assicurarsi di mettere in fase i due avvolgimenti, altrimenti provocherete un cortocircuito! E' possibile effettuare tale controllo quando si applica l'alimentazione. E' sufficiente lasciare scollegata una sola estremità di un avvolgimento e misurare la tensione tra questi due punti: dovrebbero essere presenti 0 Volt o poco più se la fase è corretta. Se la tensione è significativa, invertite uno degli avvolgimenti e ripetete le misurazioni per confermare.
Un tester sulla portata in Ohm più bassa dovrebbe consentirvi di determinare la disposizione delle prese intermedie sul primario e di quali coppie di terminali del secondario sono connesse a ciascun avvolgimento. Occorrerà probabilmente un tester digitale in quanto molti modelli analogici non offrono un range di resistenza sufficientemente basso.
Con un po' di fortuna, è anche probabile che le connessioni del trasformatore siano contrassegnate sul contenitore!
E' meglio effettuare una prova preliminare con un Variac in modo tale da alzare la tensione gradualmente ed accorgersi di eventuali errori prima di mandare tutto in fumo.
E' finanche possibile alimentare il trasformatore da una sorgente a bassa tensione, ammettiamo 10 Volt prelevati da un Variac o finanche da un adattatore, in modo da operare con sicurezza nelle misurazioni sul secondario. Quindi, è sufficiente scalare in modo appropriato tutte le tensioni.
Per un trasformatore con un singolo avvolgimento di uscita, non sarebbe una cattiva idea misurare l'aumento di temperatura. Considerando che non sarete a conoscenza della temperatura accettabile per il trasformatore, un approccio conservativo consiste nell'aumentare gradualmente la corrente fino a che il trasformatore diventa caldo al tatto dopo un periodo di tempo esteso, ammettiamo un'ora.
Nei casi in cui sono coinvolti più avvolgimenti in uscita, il compito risulta più complesso visto che la corrente massima di ognuno è ignota.
Da Greg Szekeres (szekeres@pitt.edu)
Generalmente, è possibile misurare la potenza dei singoli avvolgimenti secondari. Si inizia col misurare la tensione a vuoto, quindi si carica l'avvolgimento fino a che la tensione scende del 10%, e nelle stesse condizioni di carico si procede con la misurazione della corrente. Una caduta di tensione del 10% dovrebbe costituire un valore molto sicuro. In un trasformatore economico la potenza potrebbe essere stata calcolata su una caduta di tensione del 20%. Una caduta del 15% è da considerarsi accettabile. Occorrerà smanettare un po' col trasformatore per accertarsi che non si surriscaldi, ecc.
Da James Meyer (jimbob@acpub.duke.edu)
Dalla misura della tensione in uscita a vuoto e della resistenza in corrente continua dei singoli avvolgimenti è possibile ricavare con buona approssimazione il valore di potenza disponibile su ciascun avvolgimento.
Preparate qualcosa di simile ad un foglio di calcolo e regolate la corrente in uscita per uguagliare le perdite in ciascun secondario. Il fattore principale che stabilisce la massima capacità di erogazione di potenza è la sezione del filo dal momento che la tensione per ciascuna spira e quindi la lunghezza dell'avvolgimento è fissa per ciascuna particolare tensione in uscita.
Un trasformatore di alimentazione può guastarsi in un certo numero di maniere. Ecco le più comuni:
Primario interrotto: di solito è il risultato di una sovratensione ma potrebbe anche essere dovuto ad un cortocircuito in uscita che ha prodotto un surriscaldamento.
Essendo il primario interrotto, il trasformatore è del tutto defunto.
Per prima cosa, accertatevi che il trasformatore sia davvero irrecuperabile. Alcuni montano un fusibile termico o normali fusibili sotto lo strato più superficiale di nastro isolante o carta.
Cortocircuito nel primario o secondario: potrebbe essere il risultato di un surriscaldamento o semplicemente dovuto a produzione scadente ma ad ogni modo, ci sono due fili che si toccano. Una o più uscite potrebbero essere inutilizzabili e finanche in quelle che forniscono una qualche tensione, quest'ultima potrebbe risultare molto bassa.
Il trasformatore potrebbe non bruciare il fusibile dell'apparecchio e finanche se ciò dovesse accadere, probabilmente si surriscalderebbe molto in fretta.
Per prima cosa, accertatevi che non