Un facile impianto di refrigerazione

Un facile impianto di refrigerazione per l'acquario
Un facile impianto di refrigerazione per l’acquario
Ovvero: come mantenere l’acqua a 25°C durante le prossime lunghe e torride estati
Premessa:
Tutti i libri dedicati all’acquariofilia sono prodighi di consigli su come fare per portare e mantenere l’acqua a
temperature adatte al benessere dei nostri pesci, mediante l’uso di provette riscaldatrici con termostato incorporato,
sistemi di riscaldamento sottosabbia ed altri marchingegni comunque disponibili sul mercato.
Ma quando la temperatura ambiente sale olt re i 30°C e vi rimane per settimane o mesi, così com’è accaduto
durante la scorsa lunghissima estate? Sarà che la “cultura dell’acquario” è principalmente mitteleuropea e costoro non
hanno questi problemi? L’unica soluzione commerciale che ci viene proposta è una specie di aggeggio il quale preleva
l’acqua e la raffredda utilizzando (immagino) del gas freon, come fa un condizionatore o un frigorifero, oppure
mediante celle di Peltier.
Gli svantaggi di questa soluzione sono principalmente tre:
• Questi apparecchi generano calore, il quale si aggiunge a quello estratto dall’acqua, contribuendo ad
innalzare la temperatura dell’ambiente circostante (rendimento medio o basso);
• il costo di una tale apparecchiatura è proibitivo;
• forse a causa del costo ne devo ancora vedere uno, sia nei negozi sia sulla pubblicità delle riviste.
Una soluzione più semplice è a disposizione di tutti: favorendo l’evaporazione dell’acqua (per esempio alzando
il coperchio) si contribuisce ad abbassarne la temperatura; infatti, il processo di evaporazione richiede una notevole
quantità d’energia che è ottenuta sottraendo calore alla massa di liquido e quindi abbassandone la temperatura.
Purtroppo questo non è sufficiente, perché il vapore e l’aria calda ristagnano sulla superficie dell’acqua
ostacolando il processo di evaporazione e la temperatura è sempre più alta di quanto si desidera.
L’idea:
Se si provoca un movimento d’aria vicino alla superficie dell’acqua, in modo da rimuovere il vapore, si
favorisce enormemente il processo di scambio di calore tramite evaporazione e si riesce ad abbassare la temperatura
dell’acqua anche di parecchi gradi.
Per ottenere questo, si possono utilizzare ventole da computer le quali, essendo alimentate a 12 V, non creano
nessun tipo di rischio elettrico; inoltre il consumo di energia elettrica è trascurabile (pochi watt) e quindi anche la
quantità di calore generata è trascurabile.
Io ho un acquario molto piccolo: 40 cm di larghezza, 23 cm di profondità e 25 cm di altezza per un totale di
circa 20 litri d’acqua; pertanto ho pensato che due ventole da 40x40x20 mm applicate sui bordi laterali della vasca, in
modo che soffiassero aria verso il centro tangenzialmente alla superficie dell’acqua, potessero essere adeguate.
In effetti, con temperatura ambente di 35°C e oltre la temperatura dell’acqua rimaneva sui 25°C e addirittura
mi si accendeva il riscaldatore: segno che il principio è valido e che stavo raffreddando anche troppo!
Perché troppo? Il principale svantaggio di questa soluzione è che…l’acqua evapora e si è costretti a rabboccare
quotidianamente con acqua di osmosi (attenzione: i sali ed i composti organici non evaporano insieme all’acqua, quindi
occorre ripristinare solo il liquido mancante, a differenza dei cambi d’acqua).
In pratica dovevo aggiungere ogni giorno da uno a un litro e mezzo di acqua di osmosi.
I perfezionamenti:
Mi sono deciso a progettare e realizzare un piccolo circuito di controllo elettronico della temperatura
dell’acqua, il quale potesse accendere e spegnere le ventole quando necessario, in modo da tenere la temperatura
costante ad un valore che si potesse scegliere con una regolazione esterna, così da trovare un compromesso tra
temperatura ed evaporazione.
Con questo accorgimento ho continuato a rabboccare, ma le quantità giornaliere erano molto più contenute,
specie se la temperatura ambiente si abbassava un poco.
Infatti, con temperature di 35°C ambiente, per mantenere l’acqua a 28°C (che è risultato essere un buon valore
di compromesso) l’aggiunta giornaliera di acqua di osmosi era inferiore al mezzo litro, cosa che mi permetteva anche di
rabboccare ogni due o tre giorni.
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Non ho ancora previsto un sistema di rabbocco automatico con tanica, pompa e sensore di livello perché mi
sembrava eccessivo nel mio caso, ma si può fare abbastanza facilmente utilizzando come sensore un’asta cava con
dentro due interruttori magnetici (denominati reed) ed un galleggiante che scorre all’esterno con un piccolo magnete
che chiuda ciascun interruttore in corrispondenza rispettivamente del livello minimo e del livello massimo desiderati: un
semplice circuito elettrico a bassa tensione può azionare la pompa (mediante un relè se la pompa funziona a 230V)
quando il livello dell’acqua è al minimo e fermarla quando raggiunge il massimo. L’autonomia di un tale sistema
dipende dalla capacità del serbatoio di acqua di osmosi e dalla differenza tra la temperatura ambiente e la temperatura
cui si vuole mantenere l’acquario, oltre che ovviamente dalle dimensioni di quest’ultimo.
La realizzazione:
Il montaggio delle ventole:
Mi sono procurato due ventole di dimensioni 40mm x 40mm x 20mm di spessore; esse richiedono
un’alimentazione di 12V a 160 mA ciascuna (poco meno di 2 watt).
E’ importante rispettare la polarità del collegamento all’alimentazione:
• filo rosso al positivo,
• filo blu (o nero) al negativo.
Le ventole hanno quattro fori di fissaggio per viti da 3mm; i fori stanno ai vertici di un quadrato di lato 38mm.
Il coperchio deve rimanere sollevato dalla vasca, in modo da permettere la circolazione dell’aria: le ventole
forniscono anche il supporto meccanico per tenere sollevato il coperchio.
Ho praticato al centro dei lati sinistro e destro del coperchio del mio acquario due fori da 3mm per il fissaggio
di ciascuna ventola ed un’apertura a mezzaluna in corrispondenza delle palette della ventola; ho poi fissato le ventole
con viti M3x25mm dalla parte interna del coperchio, prestando attenzione ad orientarle in modo che il flusso d’aria
fosse diretto verso il centro dell’acquario (il flusso e la direzione di rotazione delle palette sono indicate da due frecce
stampigliate sulle ventole stesse). i cavetti di alimentazione delle ventole escono in alto verso il lato posteriore del
coperchio.
Ho poi tagliato da una canalina per cavi elettrici due pezzi di lunghezza pari a quella dei vetri laterali della
vasca e li ho incollati ai lati inferiori delle ventole in modo che la sezione ad U della canalina si appoggi perfettamente
ai bordi dei vetri della vasca. Ho usato della colla a caldo: quella in barrette cilindriche che si applica fondendola con
l’apposita pistola termica.
Infine ho collegato i cavetti di alimentazione di ciascuna ventola ad un connettore volante bipolare, del tipo
usato per alimentare piccole apparecchiature portatili: hanno i contatti costituiti da due tubicini metallici coassiali e
garantiscono contro l’inversione di polarità del collegamento. Io ho scelto di collegare il positivo (filo rosso) al contatto
centrale ed il negativo (filo blu o nero) al contatto più esterno.
Le foto 1, 2 e 3 dovrebbero dare un’idea chiara di quanto descritto, fermo restando che questa è una soluzione
molto personale: il numero di ventole e il modo di fissaggio dovrà adattarsi alla grandezza dell’acquario ed alle
possibilità di montaggio.
A questo proposito, esistono ventole anche più grandi e di portata maggiore; l’importante, per la sicurezza
elettrica, è che siano alimentabili a bassa tensione (6 V, 12 V, o 24 V). E’ anche opportuno disporle in modo che il
flusso d’aria sia convogliato dall’esterno verso la vasca, in modo da evitare che l’umidità o addirittura dell’acqua passi
attraverso le palette delle ventole con il rischio di bagnarne le parti elettriche.
Il circuito di alimentazione a bassa tensione:
Chi non si sente in grado o non vuole costruirselo può acquistare un alimentatore per apparecchiature
elettroniche che abbia una tensione di uscita pari a 12 V ed una corrente pari o maggiore alla somma delle correnti di
tutte le ventole utilizzate (ad esempio, per le due ventole di cui sopra la somma delle correnti è pari a 320 mA: un
alimentatore che fornisca 400 o 500 mA è più che adeguato).
Poi può collegare tutte le ventole in parallelo all’alimentatore, magari con dei connettori (cavetti rossi tutti
collegati assieme al polo positivo dell’alimentatore e cavetti blu o neri tutti collegati assieme al polo negativo
dell’alimentatore); gli alimentatori commerciali hanno tutti l’indicazione della tensione e della corrente di uscita, oltre
alle indicazioni sulla polarità dell’uscita.
Ovviamente in questo modo si rinuncia al controllo delle ventole con la temperatura, ma rabboccando
quotidianamente i vostri pesci godranno di un’acqua a temperatura ottimale per tutta l’estate.
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Chi invece è coraggioso e si sente in grado di montare un semplice circuito elettronico, magari con l’aiuto di
qualche amico radioamatore o elettrotecnico, può trovare in figura 1 lo schema elettrico completo: il circuito di
alimentazione è in basso a sinistra ed è costituito da sei componenti:
• un morsetto (J5) per il collegamento del cavo di alimentazione di rete (230 V),
• il trasformatore (T1) con primario a 230 V e secondario a 12 V o 15 V, potenza 5 watt,
• il ponte raddrizzatore (BR1) che converte la tensione alternata in uscita dal trasformatore in tensione
continua non filtrata,
• il condensatore elettrolitico di filtro (C6) che completa la conversione in tensione continua,
• il regolatore a tre terminali (U3, di tipo 7812) che stabilizza la tensione a 12 V,
• il condensatore di uscita (C7).
Il punto contrassegnato +12V è l’uscita (polo positivo) dell’alimentatore, il polo negativo è quello identificato
dal simbolo di massa (tre barrette orizzontali che formano un triangolo).
La realizzazione può essere effettuata utilizzando una "basetta millefori" che altro non è che un rettangolo di
materiale isolante (fibra di vetro) con una griglia di fori circondati da bollini ramati: s’infilano i terminali dei
componenti nei fori, saldando ciascun terminale al bollino ramato corrispondente, quindi si effettuano i collegamenti
con spezzoni di filo, eventualmente isolato nel caso si debba passare su altri collegamenti.
In figura 3 sono identificati i terminali di tutti i componenti per cui questo è necessario, escluso il
trasformatore per il quale la varietà di tipi disponibili impedisce di dare indicazioni valide per tutti i tipi possibili:
chiedete al negoziante al momento dell'acquisto.
L’alimentatore è visibile, montato all’interno della plafoniera, nelle foto 4 e 5.
Il circuito di controllo della temperatura:
Tutta la parte dello schema di figura 1 compresa tra il connettore J1, al quale si collega la sonda di cui
parleremo dopo, ed il connettore J2, dal quale proviene l’alimentazione al circuito, costituisce il circuito di controllo
della temperatura.
La sonda, il cui componente principale è l’integrato LM35 (U2 nello schema elettrico), converte la temperatura
in una tensione ad essa proporzionale, con coefficiente di proporzionalità pari a 10 mV/°C (10 millivolt per grado
centigrado): se la sonda è a temperatura di 25°C, la tensione misurabile tra la sua uscita e massa sarà pari a 250 mV, se
la temperatura sale a 30°C, la tensione salirà a 300 mV, e così via.
Il primo amplificatore operazionale (U1:A, che insieme ad U1:B è parte dello stesso componente TLC272),
insieme ai resistori R1, R2, R3, R4 ed ai condensatori C1, C2 realizza un filtro attivo con guadagno in tensione pari a
10: alla sua uscita (piedino 1 di U1:A, segnale denominato VT) troveremo la tensione della sonda filtrata da eventuali
disturbi e moltiplicata per 10 (a 25°C misureremo 2,5 V).
Questa tensione è confrontata dal secondo amplificatore operazionale (U1:B) con una tensione di riferimento
che è applicata all’ingresso invertente dell’operazionale (piedino 6, quello con il simbolo - ); la tensione di riferimento è
data dal partitore costituito dai resistori R5, R6 e dal resistore variabile R7 (un potenziometro semifisso, regolabile con
una vite a 10 giri): questa regolazione è quella che ci permette, variando la tensione di riferimento, di determinare la
temperatura rilevata dalla sonda alla quale si vuole attivare le ventole.
Fintanto che la tensione VT, proporzionale alla temperatura dell’acqua, rimane inferiore alla tensione di
riferimento V- , l’uscita VO dell’operazionale (piedino 7) rimane a circa 0 V e le ventole sono spente.
Quando la temperatura supera il valore prefissato dalla tensione di riferimento (quindi VT > V- ) il circuito
cambia stato: l’uscita dell’operazionale VO si porta a circa 10 V e questo provoca l’avvio delle ventole.
Quando, grazie all’azione delle ventole, la temperatura scende sotto al valore prefissato (quindi VT < V- ) il
circuito cambia nuovamente stato: l’uscita VO ritorna a 0 V e le ventole si spengono.
I resistori R8, R9 introducono una piccola isteresi (circa 23 mV, pari a 0,23 °C), necessaria ad evitare che il
circuito “impazzis ca” accendendo e spegnendo le ventole in continuazione ed in rapida successione; questo si traduce in
una lenta oscillazione della temperatura dell’acqua tra due valori che differiscono di poco meno di un quarto di grado,
intorno al valore prefissato.
La vite di regolazione del resistore R7 deve essere accessibile esternamente; l’intervallo di regolazione va da
circa 23,2°C a circa 33,7°C: con un resistore a 10 giri ogni rotazione completa della vite di regolazione corrisponde ad
una variazione di 1°C in pi ù (rotazione antioraria) o in meno (rotazione oraria) della temperatura di intervento; con
un resistore a 20 giri ogni rotazione completa corrisponde a circa 0,5°C.
Infine, il transistor Q2, comandato dal segnale VO per mezzo del transistor Q1, è quello che agisce da
interruttore provocando l’avvio o lo spegnimento delle ventole.
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Anche in questo caso, la realizzazione può essere effettuata utilizzando una "basetta millefori", come descritto
in precedenza; In figura 2 è fornito il disegno di un eventuale circuito stampato, che può essere comunque utile anche
per il montaggio su basetta millefori per definire la disposizione dei componenti ed effettuare i collegamenti.
Nella foto 7 è visibile il montaggio di questa piccola scheda.
Il circuito di controllo può essere fissato all'interno del coperchio nel vano degli accessori elettrici, insieme con
il circuito di alimentazione (si vedano le foto 4, 5 e 6).
In alternativa il circuito di alimentazione, con o senza il circuito di controllo, può essere alloggiato in un
piccolo contenitore plastico (si può utilizzare un contenitore per montaggi elettronici, reperibile presso un negozio di
componenti elettronici, oppure una scatola per impianti elettrici) da posizionare in prossimità dell'acquario.
La sonda di temperatura:
Questo è il componente più critico della realizzazione perché è quello che è destinato ad essere immerso in
acqua. Pertanto è fondamentale che sia reso perfettamente stagno.
Il sensore è il circuito integrato LM35, come già detto, a cui si aggiungono due condensatori (C9, ceramico
multistrato e C10, elettrolitico al tantalio) ed un resistore (R14) i quali provvedono a proteggere il sensore dai disturbi
elettrici raccolti dai fili di collegamento.
Nella prima versione della realizzazione non avevo previs to questa protezione, avendo stimato che il filtro in
ingresso al circuito di controllo fosse sufficiente ad eliminare i disturbi, ma non avevo considerato che il sensore stesso
può esserne affetto, come infatti si verificò puntualmente: all'accensione della lampada al neon il segnale del sensore si
alzava dell'equivalente di circa 2°C, rendendo del tutto inutile il sistema di controllo.
Il sensore, i condensatori ed il resistore vanno cablati "in aria", cioè saldando tra loro i terminali e realizzando
quindi un piccolo "ragnetto" (si veda la figura 4 per un dettaglio dei collegamenti), al quale andranno saldati anche i tre
cavetti di collegamento di lunghezza sufficiente per raggiungere il circuito di controllo, con un certo margine (si tenga
conto di quando si rimuove il coperchio per la manutenzione dell'acquario): generalmente una lunghezza da un metro ad
un metro e mezzo è adeguata.
Per questi ultimi ho utilizzato tre spezzoni di cavetto multifilare 28 AWG (7 fili Ø 0,10mm, sezione totale:
0,055 mm2 ) con guaina isolante in silicone, molto flessibile che però è difficilmente reperibile; consiglio di utilizzare
del normale cavetto isolato in PVC, magari di tre colori diversi, di sezione la più piccola possibile.
Sconsiglio l'uso di cavetti isolati in Teflon perché poi è quasi impossibile riuscire a sigillare i sensori, poiché
questo materiale non aderisce a quasi nessun sigillante.
É importante rispettare la polarità del condensatore al tantalio C10, indicata da un segno più stampigliato
sull'involucro: questo tipo di condensatore, se collegato con polarità invertita, ha la pessima abitudine di surriscaldarsi
fino a prendere fuoco come la capocchia di un fiammifero…anche se è sott'acqua!
Procurarsi alcune piccole ventose (io ne ho trovate in un emporio di articoli casalinghi, in via Marconi a
Bologna) e praticare un foro trasversale di 1,5 - 2 mm di diametro sul gambo di tre di esse, quindi far passare i tre
cavetti di collegamento del sensore attraverso i fori delle tre ventose; l'operazione sarà più agevole se si bagna
leggermente la parte esterna dei cavetti.
Le ventose serviranno a fissare il sensore ed i cavetti di collegamento su di un vetro dell'acquario: la prima sarà
sistemata vicino al sensore e sigillata ad esso, come descritto in seguito, in modo da formare un unico blocco; la
seconda e la terza ventosa , che saranno lasciate libere di scorrere, fermeranno i cavetti di collegamento rispettivamente
all'interno ed all'esterno della vasca (si veda la figura 5 per un esempio di installazione del sensore nella vasca).
I tre cavetti andranno collegati ad un connettore a tre poli di tipo "volante" (maschio o femmina), il quale sarà
inserito nel corrispondente connettore (femmina o maschio) da pannello per il collegamento al circuito di controllo.
Io ho utilizzato una coppia di connettori miniatura circolari (femmina volante e maschio da pannello),
denominati "mini Cannon", che sono utilizzati nel settore audio; tali connettori sono reperibili da Tommesani
componenti elettronici, in via S. Pio V (laterale di v ia Saffi) a Bologna.
Il sensore dovrà essere sigillato a tenuta stagna, ma prima è opportuno eseguire un primo collaudo di tutto il
circuito per accertarsi di non aver commesso errori e, nel caso, avere la possibilità di correggerli.
Quando si è certi del buon funzionamento del sensore, si può procedere come segue:
• Si posizioni la prima ventosa a circa 3 cm dal sensore; se si bagna l'isolante dei cavetti per posizionare la
ventosa, occorre asciugarli accuratamente per permettere al silicone di aderire.
• Si apra un tubetto di silicone trasparente e, tenendolo per i cavetti, s’immerga completamente il sensore
nel tubetto di silicone fino alla ventosa.
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Estrarre il sensore, che sarà ricoperto di silicone, e accertarsi che i cavetti prima della ventosa siano
completamente circondati da silicone, senza bolle d'aria.
NON TOCCARE IL SENSORE !
Se necessario, utilizzare un piccolo cacciavite per completare la ricopertura di silicone sui cavetti tra il
sensore e la ventosa.
Tenendo i cavetti dopo la ventosa, SENZA TOCCARE IL SENSORE, avvicinare delicatamente la ventosa
il più possibile verso il sensore.
Con un piccolo cacciavite, ricoprire di silicone il gambo della ventosa, in modo da formare un blocco
unico con il sensore; accertarsi che anche i cavetti uscenti dalla ventosa siano ben ricoperti di silicone.
Appendere il sensore per mezzo dei cavetti, senza che tocchi altri oggetti, e lasciare asciugare per almeno
24 ore.
Ricordarsi che l'acqua penetra subdolamente per capillarità lungo le guaine dei cavetti, se questi non sono
perfettamente sigillati tutt'intorno dal silicone.
Il risultato è visibile nella foto 8.
Completata l'asciugatura del silicone, effettuare un collaudo di almeno qualche giorno (o anche più settimane)
con il sensore in acqua ed il circuito funzionante: se la sigillatura del sensore è stata effettuata correttamente, il circuito
continuerà a funzionare; viceversa, se dovesse infiltrarsi acqua nel sensore si osserverà un azionamento ininterrotto
delle ventole (che per questo scopo possono essere sostituite da un LED con in serie un resistore da 1000 ohm o da una
piccola lampadina a 12V).
Infatti, in caso di infiltrazione d'acqua, il sensore fornisce in uscita una tensione di qualche volt (anziché decimi
di volt) e quindi il circuito di controllo legge una temperatura spropositata e reagisce azionando le ventole senza
interruzione.
In questo caso occorre rimuovere il silicone che sigilla il sensore, dopo averlo scollegato dal circuito, ed
asciugarlo accuratamente con un asciugacapelli; si puliranno quindi eventuali tracce di ossido sui terminali e sulle
saldature e dopo una breve verifica del funzionamento si procederà ad una nuova sigillatura, più accurata della
precedente.
Non mi è mai capitato che un sensore, dopo essersi bagnato, non riprenda a funzionare correttamente una volta
che è stato asciugato e pulito.
Altri sistemi per sigillare il sensore a tenuta d'acqua possono essere i seguenti:
• Inglobare il sensore ed il gambo della ventosa nella colla a caldo (stick di plastica semitrasparente che
sono fusi da un'apposita pistola termica).
Ho provato questo sistema prima di mettere a punto il sistema di immersione nel silicone sopra descritto: è
altrettanto efficace, se ben eseguito, ma più lungo e laborioso; il vantaggio è che il sensore è pronto dopo
pochi minuti, dato che la colla a caldo si raffredda rapidamente.
• Inserire il sensore in una fiala o provetta di vetro, plastica o acciaio, sigillato con un adatto tappo di
gomma all'estremità di uscita dei cavetti; questi ultimi devono essere fatti passare a pressione ciascuno da
un distinto foro attraverso il tappo di gomma, in modo che quest'ultimo agisca da guarnizione per ogni
cavetto (i cavetti vanno fatti passare nel tappo di gomma prima che nelle ventose). L'involucro
dell'integrato LM35 dovrebbe essere abbondantemente cosparso di grasso termoconduttivo al silicone
(reperibile nei negozi di componentistica elettronica), in modo che questo realizzi il contatto termico tra il
componente e la parete della fiala. Se si utilizza una fiala di acciaio occorre proteggere il sensore da
contatti accidentali con le pareti del contenitore, isolandolo con guaina termorestringente o un tubetto di
materiale isolante.
Non ho provato questo sistema a causa della difficoltà a reperire una fiala adatta e del relativo tappo di
gomma (fiale contenitori di medicinali ?) che garantisca un'ottima tenuta e nessun’apertura accidentale.
Il vantaggio di questa soluzione consiste principalmente nella facilità di riparazione del sensore in caso di
necessità.
Collaudo e messa a punto:
Per eseguire il collaudo è utile ma non indispensabile avere a disposizione un multimetro per la misura delle
tensioni nel circuito.
Dopo aver montato il circuito e aver cablato (ma ancora non sigillato) il sensore, si proceda innanzi tutto ad
una prima verifica visiva, per accertarsi di non aver commesso errori nei collegamenti.
In particolare, eseguire i seguenti controlli (fare riferimento alla figura 3 per l'identificazione dei terminali dei
componenti):
• Collegamento del trasformatore (il primario è sempre quello che ha i fili più sottili).
• Collegamento del ponte raddrizzatore BR1 (i terminali contrassegnati dal simbolo ~ ai terminali del
secondario del trasformatore, il terminale + all'ingresso del regolatore U3, il terminale - a massa).
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•
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Polarità del condensatore C6 (il terminale negativo, identificato da una striscia con segni - , a massa; il
terminale positivo all'ingresso del regolatore U3).
Collegamento del regolatore U3 (guardando il componente dalla parte delle scritte, il terminale di ingresso
è a sinistra, il terminale centrale va a massa, il terminale di uscita è a destra).
Provare la parte di alimentazione a 12V: staccare il collegamento dall'uscita del regolatore di tensione U3 al
resto del circuito, collegare la spina alla rete e verificare con un multimetro (o una delle ventole, oppure un LED con
una resistenza da 1000 ohm in serie, oppure una piccola lampadina da 12V) che tra l'uscita del regolatore U3 e massa
siano presenti 12V.
Proseguire, dopo aver staccato la spina dalla rete e ricollegato l'uscita del regolatore al resto del circuito,
nell’ispezione visiva (fare riferimento alla figura 3 per l'identificazione dei terminali dei componenti):
• Polarità dei condensatori C4 e C5 (il terminale positivo, identificato da un segno + , a +12V; il terminale
negativo a massa).
• Collegamento dei transistor Q1 e Q2.
• Collegamento del circuito integrato U1.
• Collegamento del trimmer resistivo R7 (l’inversione del piedino 1 con il piedino 3 causa unicamente il
cambiamento del senso di rotazione della regolazione).
Collegare le ventole al circuito ma lasciare scollegato il sensore, quindi fornire alimentazione e con un
multimetro controllare che la tensione di 12V sia presente sui piedini 8 e 4 del circuito integrato TLC272 e sui piedini 3
e 1 del connettore al sensore di temperatura, verificare che nessun componente scaldi eccessivamente. Le ventole
devono essere ferme.
Con un cacciavite cortocircuitare i terminali 2 e 3 del connettore al sensore di temperatura: le ventole
dovrebbero mettersi in moto e dovrebbero fermarsi appena si toglie il cortocircuito.
Verificare il cablaggio del sensore di temperatura (fare riferimento alla figura 3 per l'identificazione dei
terminali dei componenti):
• Polarità del condensatore C10 (il terminale positivo, identificato da un segno + , al resistore R14; il
terminale negativo a massa: terminale 1 del LM35).
• Collegamento dell'integrato U2, LM35.
• Collegamento dei tre cavetti tra il sensore ed il connettore al circuito di controllo: accertarsi che non ci
siano errori, che potrebbero provocare il danneggiamento dell'integrato LM35.
Collegare il sensore di temperatura al circuito: le ventole dovrebbero rimanere ferme; se si mettono in moto
ruotare in senso antiorario la vite del trimmer R7 fino a quando si ottiene l'arresto delle ventole.
A questo punto, stringendo tra due dita l'integrato LM35 del sensore, si dovrebbe riuscire a scaldarlo fino ad
azionare le ventole; aprendo le dita e lasciando raffreddare l'integrato LM35, le ventole si devono fermare dopo un
poco.
Utilizzando un multimetro si può leggere la tensione VT sul piedino 1 dell’integrato U1, proporzionale alla
temperatura rilevata dal sensore (es.: 2,57 V corrispondono a 25,7°C), mentre sul piedino 6 dello stesso integrato la
tensione V- è proporzionale alla temperatura di intervento del circuito.
Spegnere il circuito e procedere a sigillare il sensore di temperatura.
Per la messa a punto, si può procedere in due modi:
A. Regolazione fuori acquario.
Preparare una bacinella da pochi litri piena d'acqua, con una provetta riscaldante da 25W regolata alla
temperatura alla quale si desidera l'intervento del sistema di raffreddamento (per esempio, 27°C, se l'acquario è
normalmente riscaldato a 25°C); immergere un termometro ed il sensore.
Collegare il sensore ed almeno una ventola al circuito e accendere il tutto.
Attendere che si stabilizzi la temperatura dell'acqua.
Se le ventole sono in moto, ruotare con un cacciavite, in senso antiorario, la vite del trimmer di regolazione
R7 fino a fermarle, quindi procedere come descritto di seguito.
Se le ventole sono ferme, ruotare con un cacciavite, in senso orario, la vite del trimmer di regolazione R7 fino
all'avvio delle ventole, quindi ritornare lentamente indietro (ruotando in senso antiorario) fino a fermare le ventole: se
il trimmer è del tipo a 20 giri, si dovrebbe essere tornati indietro di mezzo giro, se il trimmer è da 10 giri allora si
dovrebbe essere tornati indietro di circa un quarto di giro; in entrambi i casi la rotazione corrisponde a circa un quarto
di grado.
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Se si riesce a posizionare una ventola in modo che soffi aria sopra la bacinella, allora si può fare una verifica
dell'efficacia del sistema: basta aumentare l'impostazione di temperatura del riscaldatore per verificare come la ventola
riesca ad impedire l'aumento di temperatura dell'acqua.
Attenzione a tenere sotto controllo il livello dell'acqua nella bacinella NON ABBANDONARE MAI IL
SISTEMA ACCESO E INCUSTODITO: la forte evaporazione potrebbe causare il funzionamento a secco del
riscaldatore con conseguente danneggiamento dello stesso.
B. Regolazione in acquario.
Installare il sensore in acquario, il circuito di regolazione all'interno del vano accessori del coperchio (o
separato, in un apposito contenitore plastico) e le ventole al coperchio; collegare il sensore e le ventole al circuito ed
inserire la spina di alimentazione.
Se le ventole sono in moto, ruotare con un cacciavite, in senso antiorario, la vite del trimmer di regolazione
R7 fino a fermarle, quindi procedere come descritto di seguito.
Se le ventole sono ferme, ruotare con un cacciavite, in senso orario, la vite del trimmer di regolazione R7 fino
all'avvio delle ventole, quindi ritornare lentamente indietro (ruotando in senso antiorario) fino a fermare le ventole: se
il trimmer è del tipo a 20 giri, si dovrebbe essere tornati indietro di mezzo giro, se il trimmer è da 10 giri allora si
dovrebbe essere tornati indietro di circa un quarto di giro; in entrambi i casi la rotazione corrisponde a circa un quarto
di grado.
A questo punto il circuito è regolato per mantenere costante la temperatura attualmente presente in acquario: se
essa è quella normalmente mantenuta dal dispositivo di riscaldamento allora è opportuno impostare una temperatura
leggermente superiore, per evitare un contemporaneo intervento del sistema di riscaldamento e del sistema di
raffreddamento.
Ruotare in senso antiorario il trimmer di un giro (trimmer a 10 giri) o di due giri (trimmer a 20 giri) per alzare
la soglia di intervento di circa un grado rispetto alla temperatura attuale dell'acqua.
Se viceversa si desidera abbassare la soglia di intervento di circa un grado, allora occorre ruotare in senso
orario di un giro (trimmer a 10 giri) o di due giri (trimmer a 20 giri).
Per maggiore chiarezza riguardo al senso di rotazione del trimmer, l’etichetta visibile nella foto 10 indica il
senso di rotazione per alzare (segno +) od abbassare (segno -) la soglia di intervento.
La regolazione definitiva può essere effettuata unicamente nel periodo estivo, quando la temperatura dell'acqua
tenderà ad alzarsi inesorabilmente.
Allora si regolerà la temperatura di intervento del sistema di raffreddamento per il miglior compromesso tra
efficacia e…litri giornalieri di acqua di osmosi necessari al reintegro dell'acqua evaporata.
Il punto di compromesso varia ovviamente con la temperatura ambiente, ma si dovrebbe riuscire a trovare una
regolazione accettabile per tutte o quasi le condizioni ambientali ipotizzabili.
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Un facile impianto di refrigerazione per l'acquario
Lista dei Componenti elettrici
N
Rif.
Valore
1
1
1
1
1
2
1
1
2
1
1
1
R1
R2
R3
R4
R5
R6,R8
R7
R9
R10,R13
R11
R12
R14
31,6 kΩ
2,2 MΩ
3,09 kΩ
28 kΩ
8,2 kΩ
2,2 kΩ
1 kΩ
1 MΩ
10 kΩ
1 kΩ
470 Ω
10 Ω
1
1
4
2
1
1
C1
C2
C3,C7,C8,C9
C4,C5
C6
C10
220nF
1uF
100nF
22u
2200uF
1uF
1
1
1
U1
U2
U3
TLC272
LM35
7812
Doppio amplificatore operazionale CMOS
Integrato sensore di temperatura
Regolatore 12V positivo a tre terminali
DIP8
TO92
TO220
1
1
Q1
Q2
BC337
BD682
Transistor NPN piccoli segnali
Transistor PNP darlington
TO92
TO126
1
BR1
200V
1.5A
Ponte raddrizzatore
W04
1
T1
230V/16V
5VA
Trasformatore di alimentazione
12V
160 mA
Ventola brushless 40x40x20mm
2
1
1
1
1
1
1
2
2
2
2
1
1
J1
J1A
J2
J2A
J3, J4
J3A, J4A
J5
3
3
3
3
3
3
2
2
2
2
2
Descrizione
1/4
1/4
1/4
1/4
1/4
1/4
W
W
W
W
W
W
1%
5%
1%
1%
5%
5%
1/4
1/4
1/4
1/4
1/4
W
W
W
W
W
5%
5%
5%
5%
5%
50V
50V
50V
25V
50V
25V
poli M dritto p2.54
poli F volante p2.54
poli F volante
poli M pannello
poli M dritto p2.54
poli F dritto p2.54
poli M dritto p2.54
poli F volante p2.54
poli F volante
poli M pannello
poli 1,5mm p5
Resistore a strato metallico
Resistore a strato metallico 1/4 W 5%
Resistore a strato metallico 1/4 W 1%
Resistore a strato metallico 1/4 W 1%
Resistore a strato metallico 1/4 W 5%
Resistore a strato metallico 1/4 W 5%
Trimmer resistivo multigiri fissaggio orizzontale
Resistore a strato metallico 1/4 W 5%
Resistore a strato metallico 1/4 W 5%
Resistore a strato metallico 1/4 W 5%
Resistore a strato metallico 1/4 W 5%
Resistore a strato metallico 1/4 W 5%
Condensatore poliestere passo 5mm
Condensatore poliestere passo 5mm
Condensatore ceramico multistrato X7R passo 5mm
Condensatore elettrolitico al tantalio passo 2,5mm
Condensatore elettrolitico radiale h36xØ16,5mm passo 7,62mm
Condensatore elettrolitico al tantalio passo 2,5mm
Connettore Panduit MLSS100-3-C
Connettore Panduit CE100F22-3-L
Connettore Mini Cannon
Connettore Mini Cannon
Connettore Single In Line
Connettore Single In Line
Connettore Panduit MLSS100-2Connettore Panduit CE100F22-2-L
Connettore circolare alimentazione
Connettore circolare alimentazione
Morsetto a vite
Cavetto per collegamenti isolato in PVC AWG28
2
Cavo di rete 2 x 0,5mm doppio isolamento
Spina rete 10A
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Figura 1: schema elettrico
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(a) Complessivo (vista lato componenti)
(b) Serigrafia (vista lato componenti)
(c) Rame lato componenti (vista lato componenti)
(d) Rame lato saldature (vista lato saldature)
Figura 2: circuito stampato (scala 2:1 - non esatta -)
dimensioni in: millimetri (tra parentesi in millesimi di pollice)
passo di forat ura: 2,54 mm (pari a 100 millesimi di pollice)
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Figura 3: disposizione dei terminali dei principali componenti
Figura 4: cablaggio della sonda di temperatura
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Figura 5: installazione sonda di temperatura
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Foto 1: montaggio delle ventole - veduta d’insieme Vista del coperchio dalla parte inferiore, senza plafoniera. I cavetti di alimentazione escono dalla parte
posteriore attraverso le fessure per il passaggio dei cavi di alimentazione della pompa del filtro e del
riscaldatore. Sul lato inferiore di ciascuna ventola è incollato un pezzo di plastica profilato ad U (canalina per
impianti elettrici) che si appoggia sul bordo di un vetro laterale dell’acquario.
Foto 2: montaggio delle ventole - particolare Si evidenzia il fissaggio della ventola al lato del coperchio dalla parte interna (con due viti M3 x 25 mm) e il
supporto di plastica ad "U" incollato sulla ventola.
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Foto 3: montaggio delle ventole - particolare Come foto precedente, ma vista dall’esterno. Si noti l’apertura a mezzaluna per il completo passaggio
dell’aria.
Foto 4: interno della plafoniera - veduta d’insieme In alto, da sinistra a destra: il circuito di accensione della lampada (ricavato da una lampada a risparmio
energetico), il circuito di alimentazione per le ventole ed il circuito di controllo di temperatura e di
azionamento delle ventole. Più in basso il tubo al neon da 8 watt.
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Foto 5: interno della plafoniera – circuito di alimentazione Foto scattata prima dell’aggiunta del circuito di controllo di temperatura. Da sinistra: morsetto (verde) di
ingresso di rete (cavo bianco uscente da una fessura di ventilazione), trasformatore da 5 watt, ponte di diodi
(piccolo cilindro nero sotto il lato destro del trasformatore), dissipatore del regolatore di tensione (in alluminio
anodizzato nero), connettori alle ventole (bianchi) con cavetti intrecciati rosso-nero. Sulla parete il connettore
femmina per il collegamento di una ventola. I cavetti rosso-giallo vanno al tubo al neon. La scheda è fissata
alla plafoniera con due viti M3, utilizzando le alette di fissaggio del trasformatore.
Foto 6: interno della plafoniera – circuito di controllo di temperatura ed azionamento
ventole Rispetto alla foto precedente è stato aggiunto, oltre al nuovo circuito, il connettore circolare a tre poli per il
collegamento della sonda (visibile alla sinistra del connettore della ventola). Il cavo rosso-giallo-nero collega
questo connettore alla scheda. Il fissaggio del circuito è ottenuto con un piccolo squadretto a "L" (non
visibile) sul lato destro e con un connettore a tre aghi che s’inserisce in un connettore femmina montato sulla
scheda alimentatore (a sinistra). Il trimmer di regolazione è il blocchetto grigio a sinistra del cavetto rossonero: la vite è accessibile dal lato superiore della plafoniera attraverso un piccolo foro.
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Foto 7: circuito di controllo di temperatura ed azionamento ventole
Al centro il circuito operazionale TLC272 (U1), montato su zoccolo, alla sinistra il trimmer di regolazione
(blocchetto grigio, con vite di regolazione colore ottone), i transistor Q1 (in basso) e Q2 (in alto) e
all’estremità i tre aghi per il collegamento alla scheda di alimentazione. A destra dell’operazionale il
connettore di collegamento al sensore (tre aghi su supporto plastico bianco). Un connettore identico (più a
destra) è stato montato per controllare dall’esterno i valori dei segnali VT (temperatura misurata) e V-(soglia
di intervento), allo scopo di agevolare il collaudo e la messa a punto del circuito, ma si è rivelato non
necessario.
Foto 8: sensore di temperatura
Attraverso il silicone trasparente s’intravede il circuito integrato LM35 (U2) e, più a sinistra, il condensatore al
tantalio C10 (giallo). La prima ventosa è affogata nel silicone, mentre la seconda è libera di scorrere sui
cavetti di collegamento.
NOTA IMPORTANTE:
Se si usano cavetti di collegamento dello stesso colore (come nella foto) è fondamentale mantenerli sempre
identificati durante tutte le fasi di assemblaggio, fino al collegamento al connettore volante: non è altrimenti
possibile identificarli (visivamente o mediante misure) dopo che il circuito è stato sigillato.
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Foto 9: assemblaggio completo del coperchio e della plafoniera
Le ventole sono state staccate dai lati del coperchio ed il sensore è visibile in basso al centro. Tutti gli
accessori sono collegati mediante i rispettivi connettori alla plafoniera. Il cavo di alimentazione del sistema di
refrigerazione è quello bianco uscente da una feritoia verso destra, mentre il cavo nero (a sinistra) è
l’alimentazione della lampada al neon. Sulla plafoniera si possono vedere, da sinistra a destra: il connettore
alla ventola di sinistra, l’interruttore (rosso) dell’illuminazione, le feritoie di ventilazione (attraverso le quali
passano le fascette plastiche di fissaggio del circuito di illuminazione ed una delle due viti di fissaggio del
trasformatore di alimentazione), la seconda vite di fissaggio del trasformatore, il foro di regolazione del
trimmer (circondato da un’etichetta bianca), il connettore del sensore di temperatura ed il connettore alla
ventola di destra.
Foto 10: particolare della regolazione di soglia di temperatura
Il segno + (rotazione antioraria) indica la direzione di rotazione per aumentare la temperatura di intervento.
Dietro l’etichetta il connettore al sensore di temperatura e (a sinistra) il connettore ad una ventola.
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