Il circuito descritto permette di pilotare una lampada xenon, anche detta stroboscopica, in modo automatico, con frequenza variabile oppure tramite comando manuale.
Per comprenderne il funzionamento è mostrato in figura lo schema a blocchi relativo.
Per funzionare, una lampada xenon ha bisogno di una tensione iniziale di 200 – 300 volt ai suoi capi, per essere azionata è necessario un segnale di trgger di tensione impulsiva di circa 2 KVolt.
Una descrizione piu’ chiara è mostrata in figura.
– Oscillatore: genera un segnale di frequenza di circa 100 Hz e forma d’onda onda quadra o sinusoidale, anche se quella piu’ facilmente ottenibile è un’onda quadra.
E’ possibile utilizzare un NE555 in configurazione astabile (vedi tool di calcolo su questo sito) o tramite due transistor creare un multivibratore.
– Amplificatore: amplifica il segnale proveniente dall’oscillatore rendendolo di ampiezza maggiore possibile e fornendo una corrente di uscita piu’ alta possibile (circa 1A). Solitamente si impiegano 2 stadi amplificatori: il primo con configurazione emettitore comune per amplificare maggiormente la tensione (es BC547b), il secondo con configurazione a collettore comune per incrementare la corrente disponibile in uscita (es 2n3055). Nel mio caso ho riciclato un transistor utilizzato per pilotare un tubo catodico (deflessione) BUH315D.
– Trasformatore: l’uscita dell’amplificatore viene connessa ad un trasformatore in salita (quindi l’alimentazione avviene dal lato con meno spire) in modo tale da ottenere in uscita una tensione che sia, in valore efficace, intorno ai 300 volt.
Solitamente è consigliabile utilizzare un trasformatore da 220 a 12 V (di potenza adeguata).
– Ponte Ac/Dc: l’uscita del trasformatore è posta in ingresso ad un ponte Ac/Dc che fornisce una tensione continua
– Condensatore: si collega direttamente all’uscita del ponte. Un valore tipico per i nostri scopi è 400 volt e 150 uF (micro Farad). Se si esagera con la capacità si rischia di impiegare troppo tempo a caricare il condensatore e la corrente che il condensatore puo’ fornire potrebbe danneggiare la lampada. Nel caso contrario la corrente potrebbe non essere sufficiente per avere un flash di luminosità rilevante o potrebbe non essere in grado di generare l’impulso di trigger a tensione elevata. ATTENZIONE !!! anche quando scollegherete l’alimentazione ricordatevi che il condensatore fornisce ugualmente tensione che potrebbe (seriamente) uccidervi o danneggiare altri dispositivi.
Non bisogna MAI toccare parti metalliche del condensatore o altre che vi siano connesse senza essersi con sicurezza sincerati che la tensione ai capi di questo non sia troppo alta (>10V). In ogni caso meglio essere prudenti.
– Partitore di tensione: viene collegato ai cavi collegati al condensatore per ottenere 6V quando la tensione sul condensatore è di 310V. Viene realizzato tramite 2 resistenze messe in serie tra loro di valore resistivo alto (> 100k totali) secondo la formula –> 6 = 310 * R2 / (R1+R2) dove R1 è la resistenza che viene connessa al positivo del condensatore. Per risolvere il sistema porre R1 + R2 = 150 kOhm. e risolvere calcolando i valori di R! ed R2.
Naturalmente la tensione di uscita di questo blocco proviene dal nodo di connessione tra R1 ed R2.
– Stabilizzatore: utilizzate un 7806 (o simili) ricordandovi di inserire anche una capacità in uscita per rendere affidabile la stabilizzazione. Questa tensione di riferimento puo’ anche essere sfruttata per l’alimentazione dell’NE555 e del primo stadio amplificatore. Non è da usare per alimentare il secondo stadio amplificatore che pilota il trasformatore. Per la regolazione della frequenza dei flash (si vedrà perchè in seguito) utilizzare un potenziometro da 10k. I morsetti laterali (quelli per cui la resistenza è sempre 10k anche agendo sul potenziometro) vanno collegati alla tensione di riferimento rispettivamente a +6V e 0V (massa) quest’ultimo tramite una resistenza di 3KOhm.La tensione di uscita è quella del piedino centrale.
– Comparatore: confronta la tensione proveniente dal partitore collegato al condensatore con quella in uscita dallo stabilizzatore (quindi dal potenziometro). Se la prima tensione è maggiore della seconda dallo stadio esce una tensione di 6V, altrimenti in uscita si ha tensione nulla. Per realizzare il comparatore ho utilizzato un amplificatore operazionale UA741 collegando la tensione del partitore connesso al condensatore al morsetto (+) non invertente e la tensione di riferimento uscente dallo stabilizzatore di tensione al morsetto -. L’uscita di questo integrato va alla tensione di alimentazione non appena il condensatore è caricato alla tensione desiderata regolabile tramite il potenziometro.
– Amplificatore: si tratta di uno stadio amplificatore a collettore comune che ha la funzione di incrementare la corrente fornita in uscita dall’operazionale.
– Relè: il coil del relè viene connesso direttamente all’uscita dell’amplificatore. Se si usa un relè a 2 scambi con contatti NA e NC (normalmente aperto, normalmente chiuso) uno scambio verrà utilizzato per accendere i led di controllo (ready e charging), mentre l’altro è adoperato per creare l’impulso di trigger.
– Trasformatore (in basso): anche questo, come il precedente, viene usato in salita. L’entrata del trasformatore è connessa in serie al contatto NA del relè e ad un ulteriore controllo formato da un interutore ed un pulsante posti in parallelo tra loro. Questi servono per far funzionare il dispositivo in modalità automatica o manuale. In uscita al trasformatore è disponibile quindi la tensione di trigger. Nel mio caso ho utilizzato un transistor adeguato oltre al relè.
Per regolare la tensione di trigger e per evitare che la creazione dell’impulso, che viene generato utilizzando la tensione ai capi del condensatore, può essere posta in serie al trasformatore (in ingresso) una resistenza di circa 50 Ohm che ha l’ulteriore importante funzione di evitare che la carica del condensatore venga persa in maggior parte dal trasformatore per creare il trigger.
– Lampada xenon: viene collegata come mostrato in figura in alto.
Considerazioni su questo circuito rispetto al precedente: mentre il precedente generava un segnale di trigger indipendente dalla tensione presente ai capi del condensatore questo circuito evita di azionare la lampada se la tensione disponibile non è sufficiente.
La regolazione di velocità deriva dalla scelta ,tramite il potenziometro, della tensione di soglia.
Sotto alcune immagini relative alla realizzazione sperimentale del circuito presentato (tempo di costruzione/progettazione/test 6h).
