CONDENSATORI E MULTIVIBRATORI
Tratto dal sito:
Argomento
di
questa
lezione
saranno
i
condensatori, di cui analizzeremo un uso
pratico realizzando un circuito particolare, detto
“multivibratore”.
Nelle
precedenti
lezioni
abbiamo già confrontato il comportamento delle
resistenze con quello dei carichi induttivi (gli
avvolgimenti),
concludendo
che
il
comportamento di questi ultimi è piuttosto
particolare e richiede appostiti accorgimenti.
Allo
stesso
modo,
i
condensatori
sono
componenti elettronici dalle caratteristiche un
po’ speciali: per esempio il loro effetto si
manifesta soltanto quando una tensione tende a
variare; con una tensione continua, cioè di
segno e valore costanti, la presenza del
condensatore
passa
completamente
inosservata. Guardiamo la figura a fianco: si
tratta di un condensatore C collegato ad una
sorgente
di
alimentazione,
attraverso
una
resistenza R. Se chiudiamo l'interruttore I, nel
circuito inizia a passare una corrente, che nei
primi istanti può essere anche molto elevata.
Misuriamo la tensione ai capi del condensatore:
vedremo che essa, dapprima molto bassa,
crescerà lentamente fino a raggiungere quella
dell'alimentatore. Cosa è successo in pratica? Il
condensatore può essere paragonato ad un
recipiente vuoto: all'inizio, pur passando in
circuito una forte corrente, esso risulta scarico
(la tensione è quasi zero); man mano che si
carica, la tensione presente ai suoi capi sale,
così come salirebbe l'acqua in un recipiente,
mentre la corrente in circuito diminuisce, fino a
quando esso risulta completamente pieno. A
questo punto in circuito non passa più alcuna
corrente. Il tempo impiegato a caricarsi dipende
da due fattori: innanzitutto dalla capacità del
condensatore, che non è altro che la sua
attitudine ad immagazzinare corrente (come la
capacità di un contenitore: più è grande, più
materiale contiene); in secondo luogo, dal
valore della resistenza R: più grande è la
resistenza, meno corrente passa e quindi più
tempo impiega il condensatore a caricarsi.
Questo tempo di carica è di fondamentale importanza, ed è molto sfruttato in
elettronica. Senza ricorrere ad astruse dimostrazioni teoriche, osserveremo solo
che il prodotto R per C costituisce quella che viene definita “costante di tempo”;
moltiplicando il valore in ohm della resistenza per il valore in farad del
condensatore si ottiene esattamente un tempo in secondi.
La capacità infatti si misura in farad; questa unità di misura risulta però troppo grande per
gli usi dell'elettronica (come se un modellista costruisse modellini misurando i pezzi con
una rotella metrica da 25 metri), ed allora si usano dei sottomultipli, molto più piccoli, che
sono il microfarad (si scrive µF), ed il picofarad (si scrive pF). Ma adesso passiamo ad una
applicazione
pratica;
avremo
occasione
di
conoscere meglio i condensatori nelle prossime
lezioni.
Il circuito a fianco utilizza proprio la caratteristica
dei condensatori di caricarsi attraverso una
resistenza,
impiegando
un
tempo
ben
determinato. Si tratta di un multivibratore, ovvero di un circuito per sua natura instabile,
dove due transistori passano continuamente, alternandosi, dallo stato di conduzione allo
stato di interdizione (interdizione significa che il transistor non conduce corrente, cioè
equivale ad un interruttore aperto). Come vedete il circuito è molto semplice, essendo
formato solo da due transistori (vanno bene due transistori qualsiasi NPN, tipo BC108 o
equivalenti), da quattro resistenze (i cui valori sono R1=680 ohm; R2=18 kilo-ohm; R3=56
kilo-ohm; R4=470 kilo-ohm) e da due condensatori (C0, cioè C zero, da 22 microfarad, e
C1 da 1 microfarad).
Il circuito pilota un normale diodo LED che funge quindi da lampeggiatore
Supponiamo che inizialmente sia in conduzione TR1: questo vuol dire che il suo collettore
è sceso a tensione zero; ma allora anche la base di TR2, collegata al collettore di TR1
tramite il condensatore C0, è necessariamente scesa a tensione zero. In effetti TR2 non
conduce, ed il LED risulta spento. Un po’ alla volta, tuttavia, il condensatore C0 si carica
con la corrente che fluisce attraverso la resistenza R2, e così la tensione di base di TR2
comincia a salire: quando raggiunge un valore sufficiente, il transistor passa in
conduzione; a questo punto il LED si accende, la tensione di collettore va a zero e, tramite
il condensatore C1, porta a zero anche la tensione di base di TR1, che passa in
interdizione, cioè non conduce più. Ma anche questa condizione è solo momentanea,
perché il condensatore C1 inizia a caricarsi attraverso la R4; quando la tensione di base
diventa abbastanza alta, il transistor passa in conduzione e torna a bloccare il transistor
TR2 (e quindi a spegnere il LED). Il ciclo si ripete all'infinito, e per tale motivo il circuito
viene definito multivibratore.
È possibile intervenire a piacere sui tempi di conduzione dei due transistori; un
modo è quello di usare condensatori di valore diverso. La ragione di chiamare C0 (C
zero) il condensatore da 22 microfarad, è perché determina il tempo in cui il LED è
spento: se volete che stia spento più a lungo, usate un condensatore di maggiore
capacità, per esempio di 33 o 47 microfarad; in caso contrario, usatene uno di
minore capacità (10 o 4,7 microfarad). C1 determina il tempo in cui il LED è acceso:
con valori più alti, il LED sta acceso più a lungo, e viceversa.
Questo circuito è fatto per funzionare a 12 volt, quindi può essere adatto come
lampeggiatore in auto, per esempio per simulare un antifurto; è comunque possibile farlo
funzionare anche a tensioni diverse (addirittura con una pila da soli 1,5 volt), cambiando
opportunamente i valori delle resistenze. Buon divertimento.
