MicroCap - Simulazione circuiti in c.a.

Questo articolo non ha lo scopo di aiutare gli studenti svogliati ad evitare i calcoli (imparare a svolgerli è una formazione indispensabile !), ma, dopo la scuola, nella pratica progettazione, non avrebbe senso continuare a svolgerli "manualmente", con perdita di tempo e grande possibilità di errori.

Soprattutto nei calcoli di circuiti elettrici in alternata, il ricorso ai numeri complessi costringe a passaggi gravosi per ottenere i risultati finali.

Il ricorso agli attuali mezzi di calcolo, fra cui i programmi di simulazione circuitale, diventa quindi una necessità.

L'approccio alla loro utilizzazione non è però sempre immediato, così come l'interpretazione dei risultati può presentare, almeno inizialmente, qualche difficoltà.

Resistori in parallelo

Nella progettazione di circuiti capita spesso che il valore di un resistore debba essere stabilito con una certa precisione, ma che questo valore non corrisponda ai resistori disponibili.

Questo succede ad es. con i resistori limitatori di corrente in serie a LED, o a quelli che determinano i tempi di un oscillatore con NE555 (argomenti molto seguiti nel Forum di ElectroPortal).

Per non ricorrere a dispendiosi "trimmer" di tipo multigiro (perché siano di precisione), può essere presa in considerazione l'alternativa di mettere in parallelo due resistori, con valori tali da ottenere la massima approssimazione alla resistenza voluta.

Il valore equivalente di resistenza (Rp) di 2 resistori (R1 ed R2) messi in parallelo, è dato da:

Proposte per timer digitale

Nel Forum di Electroportal vengono spesso chieste informazioni per realizzare circuiti di temporizzazione, circuiti quasi sempre basati sull'ormai vetusto (ma sempre utile) NE555 . Un timer è semplicemente un dispositivo che dà in uscita (OUT) un impulso con fronte d'onda ritardato rispetto all'impulso d'ingresso (IN): [Immagine] Si vuole qui proporre, per i casi in cui fosse richiesta una elevata precisione nel tempo di ritardo, un' alternativa digitale , cioè basata sul conteggio di un determinato numero d'impulsi di una frequenza costante. Di per sé, una soluzione del genere non è (come spesso erroneamente si crede) più "precisa" di una soluzione analogica: dipende essenzialmente dal valore della frequenza d'impulsi, ma soprattuttp dalla sua costanza nel tempo .

Guida introduttiva ai filtri digitali (2)

Riprendendo l'argomento del precedente articolo , è opportuno approfondire la struttura di calcolo che il metodo della convoluzione comporta. Si è detto che i coefficienti ricavati dall'antitrasformazione della risposta in frequenza del filtro devono essere moltiplicati per i singoli campionamenti del segnale entrante nel filtro stesso, il che conduce ad una struttura di questo tipo: [Immagine] Cioè gli M coefficienti h ricavati moltiplicano ciascuno un dato campionamento x precedente, in corrispondenza all'istante nΔT (i rettangoli della figura esprimono ciascuno appunto un ritardo ΔT , mentre i cerchietti rappresentano moltiplicazioni), ed infine sommati per ricavare il singolo valore di y all'istante n-simo.

Simulazione del raddrizzatore monofase

Recenti richieste nel Forum hanno evidenziato un interesse nella progettazione del raddrizzatore monofase per piccoli alimentatori in corrente continua . L'argomento è piuttosto semplice, ma spesso viene sottovalutata la forma che assume la tensione "continua" d'uscita. Dovrebbe essere infatti noto che raddrizzando una tensione alternata monofase con un ponte di Graetz , si ottiene una serie di semisinusoidi, il cui valore medio è , ma che di fatto è pulsante, oscillando fra 0 e Vp (dove Vp e' il valore di picco , cioè il massimo della semisinusoide). [Immagine] E' quindi chiaro che tale forma d'onda è inadatta ad alimentare carichi che richiedano una tensione costante. La soluzione spesso adottata è l'aggiunta di un condensatore all'uscita del ponte, con il compito di spianare la tensione pulsante , ma è qui che sorge il problema: che condensatore? come viene modificata la forma d'onda?

L'esapedone

Esapedone è un minigioco a livello del "filetto" (o tris o tic-tac-toe) che si gioca su 9 caselle (3x3), con 3 pedoni bianchi e 3 neri, utilizzando le stesse regole che valgono per i pedoni nel gioco degli scacchi. E' quindi un gioco elementare, che si esaurisce in poche mosse, che non richiede particolari abilità, ma solo un semplice ragionamento sullle possibili contromosse dell'avversario. [Immagine] Appresi la sua esistenza una trentina d'anni fa dai libri di Martin Gardner e ne feci allora un'edizione per computer sul mio primo "personal" (il mitico Apple II  !), assegnando al calcolatore le mosse dei pedoni neri. Tale programma, più tardi riscritto in VisualBasic3, è tuttora valido ed in appendice verranno fornite la modalità per il suo utilizzo.

Batterie e pannelli solari

Dopo gli articoli (1) (2) sulla modellizzazione dei pannelli solari, si vuole analizzare il comportamento di questi nella carica delle batterie. Per le prove è stata scelta una batteria da 12V 7Ah , qui raffigurata: [Immagine] e si sono eseguiti cicli di carica a corrente costante , con 3 diversi regimi di carica: in 5 ore (1.4A), in 7 ore (1A) e in 10 ore (0.7A). Tutte le prove sono state svolte con grande professionalità da davidde utilizzando l'attrezzatura qui mostrata: ed ottenendo i risultati rappresentati in questo diagramma: [Immagine] Come si può vedere, la tensione della batteria varia da 11.7V (valori inferiori non sono significativi) a 13.6V, nei tempi di carica previsti per ciascun regime di carica (gli ampere costanti indicati sopra ogni grafico).

Studio per modello dei pannelli solari (2)

Dopo le prime prove di davidde sul pannello fotovoltaico. che hanno portato ai risultati dell' articolo precedente , è stata da lui fatta una raccolta sistematica per stabilirne il comportamento alle variazioni di luce incidente. Ecco un'iimmagine dell'attrezzatura impiegata: [Immagine] Un maggior numero di punti esaminati (a vari carichi), in particolare in quelli di massima potenza, ha portato ad una migliorata rispondenza del modello. Ecco il risultato dopo le ultime misure a pieno irraggiamento (con lampada da 1000W) I punti in rosso sono i dati di misura, la traccia rossa la curva ottenuta dal modello e la traccia blu l'andamento della potenza utile (sul carico). Come si può vedere vi è una buona corrispondenza fra misure e curva calcolata.