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TVRC - TAVOLA VIBRANTE RECUPERO COMPONENTI
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Un progetto, molto tempo a disposizione e molti materiali da recuperare accumulati. Ma anche il bisogno di fare qualche cosa per passare il tempo.
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TVRC - Tavola Vibrante Recupero Componenti
Teorema fondamentale dell'elettronica: Plug it in, it works better! (Collegalo, funziona meglio!)
Premessa
Avete mai provato a recuperare dei componenti saldati su un circuito stampato?. Io si, e purtroppo negli
ultimi tempi ho accumulato oltre un metro cubo di circuiti e di apparecchiature da cui recuperarli ma tutti
i metodi sperimentati non mi hanno soddisfatto.
Qualche volta lo stagno e' schizzato fuso da tutte le parti, altre volte le varie parti non si volevano
staccare, altre volte la resina del circuito si anneriva, ecc. ecc. ,
Una alternativa al recupero e' il cosidetto "GETTO", ma il cuore di vecchio appassionato si e' sempre
rifiutato di seguire il cervello, allora mi sono posto questi obiettivi per il progetto base:
Lavorare in modo assolutamente sicuro con ambedue le mani libere
Nessuno spruzzo di stagno fuso.
Avere delle oscillazioni solo verticali di frequenza regolabile.
Raccolta dei componenti in modo pulito.
Possibilita' di montare e smontare l'attrezzatura in pochi minuti.
Una volta smontata deve occupare uno spazio molto ridotto.
Deve costare meno di 50 euro (luglio 2011).
Nessuna tempistica per la realizzazione.
Considerazioni generali
In questo progetto raggruppo tre sottoprogetti:
La tavola vibrante con tutte le sue componenti: Progetto essenzialmente meccanico e di bricolage.
Le bobine che attirano la parte vibrante della tavola, sono calcolate e relizzate tenendo conto della teoria
elettromeccanica. Nella sua semplicita' permette una divertente ed istruttiva analisi del problema ripassando alcune
parti della fisica e della elettromeccanica.
Un circuito elettronico temporizzatore. Semplice nella sua essenzialita' lo ritengo molto interessante per una grande
varieta' di applicazini.
Parti componenti
Il telaio oscillante
I circuiti stampati che debbono essere disassemblati sono "pinzati" stabilmente su un telaio quadrato costruito con
tondino di ferro di 37 centimetri di lato.
Qualc'uno chiedera' percha' questa misura?, semplice avevo 4 tondini di ferro di 37 cm ed e' nato il telaio saldando
il ferro ad angolo retto con l'aiuto di una squadra e alcuni morsetti.
Al centro di due lati opposti ho saldato delle orecchie di ferro con un foro di 8 millimetri ove sono fissate, con due
bulloni per parte, le aste che fanno vibrare il telaio.
Sul bordo superiore del tondino ho saldato una lastrina di ferro, su questa lastrina vengono pinzati i circuiti da
lavorare
Ai quattro angoli del telatio ho saldato ortogonalmente quattro tubi di metallo che manterranno il telaio vibrante nella sede di
contenimento, contengono e guidano le molle ammortizzatrici.
Ho poi usato 4 molle di 12 mm di diametro interno ottenute da acciaio armonico che sono gli ammortizzatori della tavola vibrante.
Queste molle sono state ottenute con un filo di acciaio armonico di 1,4 millimetro avvolte su una morsa tra due tavolette di legno.
Le guide di supporto.
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Sono state realizzare con quattro barre filettate di 10 mm di diametro lunghe 22 cm. E' facile trovarle sia in ferramenta che nei vari
bricocenter assieme ai bulloni e le rondelle maggiorate per calibrare la tensione delle molle ammortizzatrici.
Il sistema di oscillazione.
L'oscillatore deve azionare la tavola gestendo un peso fino a 5 chilogrammi.
Ho fatto alcune ipotesi per realizzare il sistema di oscillazione e ho poi scelto quello che mi e' sembrato piu' facile da realizzare e di
piu' sicuro funzionamento.
1-Un'asta con eccentrico imperniato sulle aste oscillatrici, asta da far ruotare con un trapano in continua o con un
avvitatore a pile, in tal modo le aste sarebbero attivate dall'eccentrico ad ogni giro
2-Oscillazione con bobina solenoide a succhiamento del nucleo a frequenza fissa.
Il sistema e' del tutto simile ad un campanello elettrico di buona memoria. Non e' difficile da realizzare e permette di
ripassare la teoria delle elettrocalamite, ma ha dei difeffti quali la rumosita', la necesita' di un interruttore azionato dal
movimento ed e' difficile regolare la frequnza di oscillazione.
3-Oscillazione con elettrocalamite comandate da un circuito elettronico attivato a pedale.
Necesita di un interrutore a pedale ma permette di dosare il numero delle oscillazioni e di farle solo quando l'aria calda
ha effettivamente sciolto lo stagno.
Ho scelto il sistema indicato dal terzo punto che dettagliero' piu' avanti.
Pareti laterali
Le pareti laterali sono costruite con del tondino di ferro saldato con tubi che guidano le guide poste ai lati del sistema.
Cestello recupero componenti
Realizzato in cartone pressato (masonite) viene assemblato usando del velcro. Il cartone e' indurito con colla vinilica (tipo
cartapesta) e verniciato.
Base del telaio.
La base e' formata da quattro pezzi di legno multistrato tenuti assieme da squadrette di ferro. Lo spazio interno alla base alloggia le
elettrocalamite ed il circuito temporizzatore.
Realizzazione
Le bobine per produrre l'oscillazione.
Ho pensato di usare delle bobine alimentate in corrente alternata che attirano una barra di ferro dolce solidale con le aste oscillatrici.
Questa e' la parte elettromeccanica del progetto, E' un buon argomento per ripassare la teoria e la tecnica della costuzione dei
solenoidi e delle elettrocalamite.
Solenoide.
Per solenoide (webster's new collegiate dictionary) si intende una bobina tubolare per la produzione di un campo magnetico.
Quando su un'anima o rocchetto di legno, cartone o di qualunque altro materiale isolante od anche di metallo non magnetico
avvolgiamo ad elica uno o più strati di filo conduttore, costruiamo una BOBINA o SOLENOIDE ed il campo magnetico prodotto,
quando il conduttore e' percorso da corrente elettrica, e' equivalente a quello prodotto da un magnete permanente. Le bobine
possono essere di sezione circolare, rettangolare o quadrata.
Eleltrocalamita.
Una elettrocalamita o elettromagnete, e' formata da un nucleo di ferro dolce inserito in un solenoide. Se
alimentiamo il solenoide con corrente continua la polarita' che acquista il nucleo dipende dal senso di
avvolgimento del filo e dalla direzione della corrente. La polarita' puo' essere determinata con diverse regole, delle
quali ne consiglio una che mi sembra facile da ricordare. Per sapere come deve circolare la corrente attorno ai
due poli nord e sud basta applicare una freccia a ciascun estremo delle lettere N ed S. Queste frecce segnano
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senz'altro la direzione della corrente.
Ma a cosa cosa serve una elettrocamita?.
Una elettrocalamita la troviamo in centinaia di apparecchi elettrici: nelle suonerie, nel telegrafo, negli interruttori automatici, per lo
scatto a massima corrente, per l'apertura e la chiusura a distanza; in apparecchi di protezione e di sicurezza, sia per agire
direttamente, sia per dare un allarme; la troviamo applicata alle gru per sollevare i rottami di ferro; la troviamo applicata nella
trazione elettrica, come freno elettromagnetico; la troviamo nei mandrini magnetici; ed in cento altre applicazioni.
L'elettrocalamita funziona sia corrente continua che alternata se l'attrazione si esercita, quasi sempre, su materiale non
magnetizzato.
Per alcune applicazioni l'avvolgimento si trova continuamente sotto tensione, per altre applicazioni la corrente viene immessa solo
per il periodo di funzionamento.
Dovendo costruire un'elettrocalamita occorre calcolarla in modo che soddisfi alle seguenti condizioni;
Deve poter funzionare con la corrente di cui si dispone, sia continua, sia alternata, naturalmente ad una tensione ammissibile, non oltre i
260 volt, in caso contrario la tensione si abbassera' mediante una resistenza oppure un trasformatore.
Deve esercitare sulla sua armatura, o sul suo nucleo trattandosi di un selenoide, la voluta attrazione alla distanza fissata.
Deve consumare la minima quantita' di energia e non deve riscaldare oltre il limite ammesso.
La sezione del filo di avvolgimento deve essere stabilita in relazione dell'intensita' della corrente tenendo conto del tempo in cui la bobina
deve essere lasciata sotto tensione e cioe' a seconda che essa debba agire continuamente o debba funzionare con intermittenza.
L'isolamento dell'avvolgimento deve essere curato e calcolato in relazione alla tensione di alimentazione.
Il mio dispositivo
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Per far oscillare il mio piano di lavoro occorre predisporre una elettrocalamita atrattiva, cioe' un dispositivo che attiri un elemento di
materiale ferromagnetico e lo rilasci quando ha effettuato il percorso di oscillazioene.
Nel mio caso una volta che l'attrazione e' terminata le molle compresse si rilasciano e riportano verso l'alto il cestello con il circuito
da disassemblare.
Le aste che comandano l'oscillazione sono solidali con una barra orizzontale che viene attirata dalla eletrocalamita ogni volta che e'
alimentata.
Io ho pensato che la tavola del dispositivo abbia una oscillazione massima di 6 millimetri e che operi con un peso massimo di 5
chilogrammi compreso la compressione delle molle ammortizzatrici.
Ora cerco di calcolare l'energia in joule (vedere il mio tutorial sulle definizioni delle unita' fisiche) e di conseguenza i watt di potenza
necessaria per far lavorare la tavola vibrante.
Calcolo l'energia necessaria a spostare la tavola verso il basso e verso l'alto alla stessa stregua cioe' come se lo spostamento
avvenisse solo verso l'alto.
Prendo il massimo dello spostamento stabilito, 6 millimetri, ho teoricamente uno spostamento verso il basso per sei millimetri ogni
ciclo completo della alimentazione della elettrocalamita, suppongo di avere come massimo tre oscillazioni al secondo, ma il tempo di
attrazione, cioe' il tempo in cui l'elettrocalamita viene alimentata, deve essere 0,1 secondi.
Dunque debbo avere una potenza capace di sollevare 5 chilogrammi a (circa) trenta centimetri in un secondo, ovvero 49.05 newton
( 9.81*5 ), che arrotondo a 50 newton. Il lavoro da svolgere e'
L = f*s
ove
L = j[oule]
f = 50N
s = 0.30 m
L=15 j
Ma nel mio TVRC ci sono molti attriti, la costruzione e' robusta ma molto artigianale pertanto triplico i valori del lavoro e della
potenza
Le bobine sono quattro ed il lavoro per ciascuna bobina lo fisso a 45j e per scurezza calcolo la potenza dissipata di ciascuna bobina
a 40 W.
I=160/230 = 0.69A
che arrotondo a
0.7 A
La reattanza dell'avvolgimento e'
XL = V/I = 230/0,7 = 328 (330) Ω
Essendo un carico completamente induttivo questa e' l'impedenza dell'avvolgimento a 50 HZ (frequenza di rete), da cui l'induttanza
in Henry
L = XL/6.28*f = 330/6.28*50 =330/314 = 1.05
Forza succhiante dei solenoidi.
Se avviciniamo ad un solenoide un magnete permanente SN, disponendolo nella direzione del1'asse, per effetto
del campo magnetico generato nell'interno del solenoide abbiamo i seguenti fenomeni:
A) Se il polo del magnete affacciato al solenoide e' di polarita' uguale, viene respinto.
B) Se il polo del magnete affacciato al solenoide e' di polarita' opposta viene attratto nell'interno del solenoide.
C) Se il magnete si inserisce all'interno del solenoide in modo che coincidono le rispettive zone neutre, ogni azione
cessa
Questo comportamento e' dovuti alla forza di attrazione del solenoide, mentre un nucleo di ferro dolce viene
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sempre attirato perche' si magnetizza sempre nel senso del campo del solenoide. Un magnete permanente viene
alterativamente attirato e respinto se non raggiunge il punto di equilibrio.
La forza di attrazione F varia con l'intensita' del campo H (dobbiamo qui considerare il flusso Φ) nell'aria e quindi con l'intensita'
della corrente elettrica che circola nell'avvolgimento e col numero delle spire che formano il solenoide. La velocita' di spostamento
del nucleo dipende dalla sua forma e dal suo peso e dallo sforzo che il solenoide deve vincere per essere attirato.
Corrente di eccitazione e forza magneto-motrice.
La corrente che circola nell'avvolgimento della bobina di un solenoide (e di un'elettrocalamita) si chiama corrente di eccitazione.
Dalle spire dell'avvolgimento di un solenoide percorso da corrente elettrica escono delle linee di forza che producono al centro un
campo magnetico H. Questo campo H varia col variare del numero delle spire N , deli'intensita' I in ampere e varia inoltre, ma
inversamente, al variare della lunghezza L del solenoide.
H = (1,25*N+I)/L
ove
N = Numeo delle spire
H = Linee di forza per cmq.
L = Lunghezza della bobina in cm,
Il valore totale del flusso ci e' dato da
φ = H* S
Il termine
1,25 * N +I rappresenta la forza magnetomotrice F .
F = 1,25 x N *i
Ma il valore di F ci viene pure dato da
F = H X*l
Si nota che in queste formule il diametro del solenoide non entra, ma entra solo la sua lunghezza L.
Esempio.
Calcolo una elettrocalamita della forma della figura con questi dati. L'elettrocalamita e' formata da quattro rocchetti in serie, per
semplicita' calcolo i dati per ciscuna bobina come se fosse alimentata da 57.5 volt.
Corrente di eccitazione alternata:
Volt = 57.5
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f = 50
F = 1.25 Kg (5Kg/4) (1,25 per elettrocalamita)
S = (2*6) = 12cm 2 (Sezione del nucleo, il traferro e' realizzato con lamierini di ferro ricavati
da un trasformatore)
B = 4000 * √ (F/S) = 4000*√ (1.25/12) = 4000*0.359 = 1436 (induzione per cm 2 )
a = 0,65 (Da tabella Amperspire per ogni cm di lunghezza del circuito magnetico per ferro
lamellato)
a i = 3200 (Amperspire per ogni cm di lunghezza del circuito magnetico per l'aria)
δ = 0.5 cm. (Traferro, distanza tra elettrocalamita ed armatura)
I = 5 cm.
Dalla formula
φ = B*S
Flusso φ = 1436 * 12 = 17232
Amperspire = ((l*a)+(δ * a i )/1.41)
Amperspire = ((5 * 0.65) + (0.5 * 3200) )/1,41 = (3.25 + 1600) /1.41 = 1137
Valuto una perdita di tensione nel rame e nel ferro di 2.5 (5%) volt quindi calcolo N con una f.e.m. d'induzione di 57.5 - 2.5 = 55 volt.
Dalla formula
N=(e*10 8 )/4.44*φ * f
abbiamo
N = (55*10 8 ) / (4.44* 17232 * 50) = 5500000000/3825504 = 1437
La corrente di magnetizzazione ci sara' data da
i = Amperspire/N = 1137/1437 = 0.79 ampere
Questo valore e' sulla stessa linea dell calcolo al prcedente paragrafo.
Elettrocalamite attrattive diritte e corazzate.
Le elettrocalamite attrattive sono quelle che attirano nel loro interno un nucleo di ferro che generalmente e' quello che ha poi la
funzione di trasmettere il comando a qualche organo.
Basta pensare alle leggi generali del magnetismo per comprendere subito la inferiorita' della calamita diritta. Infatti il traferro e'
enorme anziche' rappresentare una piccolissima frazione del circuito totale.
Ha una lunghezza molto superiore a quella del nucleo stesso, poiche il flusso deve percorrere nell'aria il lunghissimo tragitto
determinato delle linee di forza che escono dal polo Nord per ritornare al polo Sud.
Per migliorare notevolmente il circuito magnetico e ridurre la riluttanza si puo' offrire al flusso una via più adatta che puo' essere
formata da un rivestimento esterno in ferro, in questo modo quasi tutto il percorso del llusso avviene sul ferro e quindi, a parita' di
ampere-spire, il risultato e' migliore. Una elettrocalamita di questo tipo dicesi corazzata o blindata.
Un esempio di queste elettrocalamite lo ho trovato nelle elettrovalvole per la gestione dell'acqua nelle lavatrici.
Il multivibratore
Un circuito in grado di generare una tensione in forma d'onda rettangolare si dice MULTIVIBRATORE , che puo' assumere la forma
di: BISTABILE, MONOSTABILE e ASTABILE
Bistabile
E' BISTABILE un multivibratore che ha due stati stabili, cioe' l'uscita si puo' trovare a livello alto oppure basso per un tempo
indefinito. Ha due ingressi esterni, uno di Set e uno di Reset, utilizzati come dice il loro nome per portare l'uscita alta o bassa.
Tali ingressi non devono essere attivati contemporaneamente.
Corrisponde quindi da un punto di vista funzionale ad un normale flip-flop di tipo SR. Come esempio pratico si puo' pensare ad una
macchina utensile con due tasti, uno di Start e uno di Stop.
Monostabile
E' MONOSTABILE un multivibratore che ha un solo stato stabile e l'uscita e' normalmente a livello basso. Ha un solo ingresso
esterno; quando su di esso arriva un impulso il monostabile commuta, cioe' va a livello alto, tornando pero', dopo un certo tempo,
nello stato iniziale. A provocare l’accensione e' quindi un segnale esterno, mentre lo spegnimento e' provocato dal trascorrere di un
certo tempo. Come esempio pratico si puo' pensare alla luce delle scale di un condominio: viene accesa con un pulsante e si spegne
dopo un tempo definito.
Astabile
E' ASTABILE un multivibratore che non ha alcun stato stabile. Non ha bisogno di impulsi dall’esterno e commuta continuamente
dallo stato alto a quello basso, a tempi prefissati. E’ cioe' caratterizzato da due tempi, quello di accensione e quello di spegnimento.
Come esempio pratico si puo' pensare ad un semaforo lampeggiante o alle frecce dell’auto.
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Duty Cycle
Il Duty Cycle e' meglio conosciuto come il Rapporto "Mark-to-Space" della forma d'onda di uscita, cioe' e' il rapporto percentuale tra
il tempo "ON" ed il tempo "OFF".
Il circuito temporizzatore
Per azionare le elettrocalamite che attraggono il piano vibrante uso un circuito temporizzato che le
alimenta tramite un relay per un certo periodo e le rilascia per un altro, il circuito usato si ispira ad
un PWM con due integrati 555.
Ho stabilito che il relay rimanga attivo per un massimo di due decimi di secondo e sia aperto per
un tempo variabile da tre decimi a 5 secondi (circa 20 volte).
Normalmente un circuito PWM (Pulse Width Modulation) viene usato per gestire la potenza di
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alimentazione di un motore, io lo adopero per modulare la velocita', la potenza, e la frequenza di
azionamento delle bobine per l'oscillazione della piattaforma vibrante.
Il circuito PWM fornisce una tensione fissa per un certo periodo e nulla per un altro, questo ciclo continuato puo' permettermi il
controllo della frequenza di alimentazione delle elettrocalamaite.
Le forme grafiche nella figura aiutano a spiegare il modo in cui questo metodo di controllo opera, il segnale e' una tensione minima e
massima tra 0 e 12V che eccita il rele' che alimenta le bobine.
Mi sarebbe piaciuto in questo punto inserire una bella immagine tratta da un oscilloscopio, ma in me si e' aperto un conflitto
matematico/numerico:
Oscilloscopio = 350 € = 20 Kg di proteine animali(ciccina) => (felicita' di pensionalto)
Come risulta evidente dalla soluzione di questa equazione elementare ad una sola incognita ho preferito l'espressione nel secondo
membro dell'equazione.
Progetto del mio circuito temporizzatore (PWM Like)
Il concetto di PWM richiede intrinsecamente un temporizzatore, per me due circuiti temporizzati con gli integrati 555 e alcuni
componenti passivi possono essere usati per generare un segnale ciclico, e dato che fornisce un segnale on/off, e' anche facile
controllare la frequenza e gli altri valori forniti dal circuito.
Il circuito come visibile in figura, usa due integrati 555 ed e' evidentemente una combinazione di due tipi di circuito.
Il primo e' un multivibratore monostabile con frequenza tra 5Hz e 0,2 Hz (stimata).
L'uscita di questo circuito innesca un circuito astabile che regola la larghezza dell'impulso.
Calcolo della parte MONOSTABILE
Un multivibratore monostabile e' un circuito che genera un impulso di durata prestabilita, in questa configurazione, il 555 funziona a
"colpo singolo", con un singolo impulso di trigger che manda l'uscita a +Vcc e fa caricare il condensatore C2.
I monostabili vengono utilizzati per generare impulsi di durata nota, stabilita attraverso reti di temporizzazione, in corrispondenza di
un comando manuale (pressione di un pulsante) o proveniente da altri impulsi di durata minore. Esempio: temporizzatori luci scale.
Il condensatore C3 serve come livellamento della tensione di riferimento
La durata dell'impulso dipende dalle caratteristiche del circuito e puo' essere stabilito dal progettista (io) e variata dall'utilizzatore
(io), agendo sul potenziometro P1.
In condizioni di riposo l'uscita e' a livello basso e la capacita' C e' scarica.
La durata dell'impulso di uscita vale:
T = 1.1*(R1+R2)*C2 (dati in ohm e farad)
Quindi, nel mio caso avro' due valori, massimo e minimo.
T min = 1.1*(1000)*0.000330 = 0.36 secondi
T min = 1.1*(20000)*0.000330 = 7.28 secondi
L'uso di un potenziometro logaritmico mi permette di regolare in modo molto preciso la parte bassa della scala degli impulsi per poi
progredire in modo grossoloano per gli intervalli sopra ai due secondi.
Calcolo parte "astabile"
Lo schema circuitale in figura mostra come ho collegato i pin del NE555 per creare
un onda quadra utilizzandolo in configurazione astabile.
La capacita' di 0.01uF (C5) serve come livellamento della tensione di riferimento.
Le resistenze R4, R5 ed R6 insieme al valore della capacita' C4 determinano il
periodo t alto e il duty cycle dell'onda quadra in uscita.
La resistenza R6 insieme al valore della capacita'
C4 determina il periodo t basso
e il duty cycle dell'onda quadra in uscita.
La relazione che fornisce il valore di frequenza e' la seguente:
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f = 1.44/ (((R4+R5) + 2*R6)*C4)
Se consideriamo l'inverso della frequenza, ovvero il periodo, e lo scomponiamo in
t alto (quando il valore di uscita e' positivo) e in t basso (quando il valore di uscita e'
nullo) possiamo calcolare i sigoli periodi.
t alto = .693( (R4+R5)+R6)*C4
t basso = .693 * R6 * C4
Confrontando le relazioni che forniscono
cycle.
t1 e t2 , e' possibile ottenere il duty
DCP = (t alto )/(t alto +t basso )*100
In queste formule le resistenze sono espresse in ohm e le capacita' in farad.
Il calcolo dei valori con i dati misurati sul circuito sono questi.
t alto = 0.693( (1000+12750)+4000)*3.3*10 -6 = 0.0406
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t basso = 0.693 * 4000*3.3*10 -6 = 0.00915
t = ( t alto ) + (t basso ) = 0.0406 + 0.00915 = 0,04979
f = 1/t = 1.44/(((1000+12750) + (2*4000))*3,3*10 -6 ) = 20.06Hz (1/t=20.08Hz)
DCP = (0.0406)/(0.0406+0.00915)*100 = 81.54%
Calcolo delle bobine.
Per le bobine per l'elettrocalamita in CA cerco di calcolare il diamtro e la lunghezza del filo
necessarie per ogni avvolgimento: (220V, 0,5A), filo che complessivamente deve avere una
resistenza del filo deve essere di 440Ω.
Riporto in questa tabella alcuni parametri utili per il calcolo ed il successivi avvolgimento
delle bobine.
Una considerazione pratica, il diametro riportato e' quello del filo reale, cioe' senza vernice
di isolamento. Per ottenere il rame nudo e' necessario asportare la vernice con apposito
solvente. Purtroppo non tutti i fili sono isolati con la stessa vernice ed occorre fare prove
con almeno tre solventi, alcool denaturato per i fili molto vecchi che erano isolati con
lacca piu' o meno colorata, poi acetone e diluente nitro. Il filo deve presentarsi di colore
rosso intenso e qualche volta e' necessario fare agire il solvente per alcuni minuti.
Pulire almeno 3, 4 centimetri di conduttore e misurarlo prima che si ossidi con uno
strumento digitale (un calibro a corsoio da 10 euro e' ottimo), facendo attenzione a non
chiudere i becchi con forza per non schiacciare il filo e falsare la lettura.
Fare almeno tre letture in punti diversi agendo con delicatezza e riportare il valore (medio)
sul rocchetto del filo.
Dalla fisica dei materiali sappiamo che un filo di metallo ha una resistenza pari a
R=ρ (L/S)
dove
ρ = e' la resistivita' del materiale
Per il rame a 20 °C e' di 0,071 Ohm*mm 2 /m . La resistenza
specifica del rame è 0,0175 ohm × mm² / m e ciò sta ad
indicare che un filo di rame di lunghezza 1 metro e sezione
1 mm² ha una resistenza elettrica di 0,0175 ohm.
L = lunghezza del filo
S = la sezione del filo.
Questo significa che a pari resistivita', cioe' lo stesso materiale, la resistenza aumenta
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man mano che aumento la lunghezza del conduttore e diminuisce man mano che ne
aumento la sezione.
Questi due semplici esempi (la sezione la ipotizzo già in metri quadri per comodità di calcolo) sono molto interessanti:
Conduttore 1: 1mq di sezione e 5 metri di lunghezza
Conduttore 2: 2mq di sezione e 10 metri di lunghezza
Le Resistenze relative saranno:
R_1 = k*5/1 = 5*k
R_2 = k *10/2 = 5*k
Ossia, raddoppiando la sezione ma dimezzandone la lunghezza, ottengo un cavo con la stessa resistenza elettrica.
Il grafico inserito all'inizio del paragrafo, senza pretendere una grandissima esattezza, ci fornisce uno strumento valido per
determinare il rapporto tra lunghezza diametro, sezione per esistenza di un filo di rame.
Tabella per verifica ingombro avvolgimenti:
(**) Questo e' un valore medio, lo spessore della vernice di isolamento puo' variare di oltre 2 centesimi di millimentro (+o-).
SEZIONE E DIAMETRO DEI FILI ED INGOMBRO
Il diametro da usarsi dipende dalla corrente di eccitazione: se
DEGLI AVVOLGIMENTI
cerchiamo di far passare troppa corrente in una sezione piccola il
filo scalda troppo, brucia l'isolante e fonde, l'intensita' della SEZIONE DIAMETRO mm
DEL
FILO FILO
corrente varia, a seconda dei casi, per cose piccole, da
FILO
NUDO
fino a
0,0078
5( A/mm 2 )
0,0095
Ovviamente il problema e' incompleto, mancano dati come il numero
di spire necessarie, lo spazio a disposizione per l'avvolgimento, a 0,0113
che temperatura si vuole lavorare, quale e' la temperatura ambiente, 0,0154
come e' raffreddato...
0,0254
Le mie bobine sono 4 ed hanno le dimensioni riportate in 0,0314
precendenza, il numero di spire per bobina e' stato calcolato nel
0,0491
paragrafo del calcolo.
0,0616
0,0707
0,0962
0,1256
0,1590
0,1963
0,2375
0,2827
0,3318
0,3848
2 ( A/mm 2 )
Il
INDICE
Resistenza
D'INGOMBRO elettrica a
20° C
NUDO SMALTATO
(**)
k = Sp/cm 2 Ohm/Km
0,10 0,115
77.05
2240
0,11 0,128
69.84
1852
0,12 0,138
64.78
1556
0,14 0,167
53.54
1143
0,18 0,210
42.60
691.6
0,20 0,23
38,90
560.2
0,25 0,28
31.96
358.5
0,28 0,32
35.79
463.0
0,30 0,340
26.34
249.0
0,35 0,384
22.97
182.9
0,40 0,440
19.91
140.1
0,45 0,488
17,58
110.7
0,50 0,540
16.1
89.6
0,55 0,592
14.71
74.1
0,60 0,644
13.6
62.2
0,65 0,696
12.64
53.0
0,70 0,748
11.81
45.7
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GRIX.IT :: TVRC - Tavola Vibrante Recupero Componenti
7 di 9
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0,5026
0,6361
0,7854
0,80 0,852
0,90 0,956
1,00 1,750
10.33
9.27
8.33
35.0
27.7
22.4
Sistema TVRC assemblato
Alcuni valori rilevati in questo primo periodo di funzionamento
sono diversi da quanto clcolato, ma, a mia discolpa debbo dire
che parte del calcolo vale per la versione due del TRVC, che mi
piacerebbe realizzare, ma al momento sono abbastanza
soddisfatto dell'attuale realizzazione.
Il sistema assemblato e' illustrato nelle foto in cui ho fatto dei
riferimenti alle singole parti.
Un solo accenno alle elettrocalamite ed alle caratteristiche reali
una volta collegate alla rete elettrica.
clicca per ingrandire
clicca per ingrandire
La resistenza in ohm (in CC) di ciascuna bobina varia da 32.5 a
32.9, queste differenze sono dovute al fatto che ho usato del filo
smaltato di recupero e per quanto abbia messo molta attenzione alla sua scelta sono presenti almeno trenta diversi sezioni con le
relative saldature e differenze di conduzione.
Le differenze, che non superano l'unita' percentuale, mi dimostra della validita' dell'uso della bobinatrice che ho illustrato in un
precente articolo.
Le bobine, come risulta dalla fotografia hanno il nucleo in ferro realizzato con dei lamerini recuperati da un trasformatore di un forno
a microonde ritagliati nella giusta misura. Nella foto e' evidenziata la struttura dei lamierini cosi' come sono inseriti nel vuoto della
bobina.
Per tenere fermi i lamierini li ho incollati con del vinavil diluito al 50% con acqua avendo l'accortezza di usare il tipo D3 idroresistente.
Ho poi messo le bobine, immerse per circa un'ora nel vinavil diluito, nel forno di cucina e scaldate a 100 gradi per alcune ore con
intervalli di riscaldamento e raffreddamento di 10 minuti ciascuno.
Ho ottenuto delle elettrocalamite lineari robuste e compatte e una volta alimentate, molto silenziose, cioe' nessuna vibrazione anche
tenendole collegate per decine di minuti. Le elettrocalamite assorbono 0.688 A, un valore estremamente vicino a quello calcolato e
sollevano almeno cinque chilogrammi, tralascio di indicare l'impedenza a 50 Hz per un circuito completamente induttivo.
Dopo dieci minuti di alimentazione la temperatura e' ancora abbastanza bassa e possono essere tenute tra le mani, non ho un
termomentro a disposizione nel box laboratorio.
Test funzionale.
Il test e' stato fatto cercando di dissaldare alcuni circuiti sia di computer che di televisori variando la frequenza di oscillazione ed
attivando le elettrocalamite solo quando lo stagno del circuito sembrava fuso senza mai raggiungere l'annerimento della resina di
supporto.
Ho a disposizione una pistola ad aria calda che non ha alcuna forma di regolazione della temperatura dell'aria emessa.
In dieci giorni lavorando circa un'ora al giorno ho dissaldato quasi la meta' del metro cubo di materiale che avevo accumulato.
Risultati e riflessioni finali.
Questo oggetto funziona abbastanza bene ma solo il tempo e l'uso mi potra' dire se lo sforzo per realizzarlo abbia dato risultati pari
all'impegno o se sarebbe stato meglio gettare via tutto il ciarpame che ho raccolto in diversi mesi.
Ritengo che molti miglioramenti possono essere fatti nella precisione della sua costruzione, ma gli strumenti di cui al momento (fine
agosto 2011) dispongo (e le mie capacita') non mi permettono molti miglioramenti.
Ritengo che un incremento della potenza delle elettrocalamite sia da prendere in considerazione e da utilizzare nel circuito un rele di
migliore qualita', qualche volta quello usato perde un colpo, ma nel complesso ha funzionato e funziona molto bene.
Ho preparato il progetto per una versione due del TVRC, ma la volonta' e' assai minore delle parole scritte.
Io comunque continuo ad essere fiducioso, ma, data la mia eta', debbo essere molto veloce.
Il materiale ottenuto.
Per ora il materiale ottenuto e' conservato in alcune scatole diviso solo per tipologia dei pezzi ricavati, se avro' tempo li
classifichero' con un software a cui sto lavoranto, software che ho chiamato CREMA cioe' Componenti Elenttronici E Meccanici
Amatoriali, perche' e' molto importante possedere le cose, ma e' atrettanto importante sapere di averle.
Link e riferimenti
http://www.electronics-tutorials.ws/electromagnetism/magnetism.html
G.RIPPO - Calcolo e costruzione delle elettrocalamite(da cercare su internet)
il PCB del prototipo
www.raypcb.com
Low Cost del produttore di PCB Quote Fast, la consegna veloce
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Pagina 1 di 2
Autore
zagii
01 02
Messaggio
opzioni
Per la costruzione per me sarebbe nove, ma hai inserito praticamente un mini tutorial di elettrotecnica, alla fine A
10! Complimenti per la stesura del progetto, mi piace molto quando si illustrano oltre ai pregi anche i limiti.
Saluti cordiali
Non pensare all'infinito...pensa al futuro!
postato il:
07.10.2011, alle ore 23:22
MARCO LOREO
scusa, sono le tre e mezza di notte e forse non ho interpretato bene ne letto tutto, ma ho buttato un occhio allo
schema. Ma a che frequenza fai commutare i relè? 20 Hz?
è possibile? ripeto, è probabile che non ho capito bene perchè ho solo dato una guardata veloce e non ho ancora
letto tutto
postato il:
08.10.2011, alle ore 03:22
ifndef
Passione, impegno, inventiva, recupero = A10!
Un metro cubo? La mia compagna mi guarda storto per il mio scatolo di 30 cm per il recupero...
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carlopavana
il 05/10/2011 ore 21:21
ultima modifica del 05/10/2011 ore 23:08
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