Componenti elettronici Base

Conosciamo i componenti elettronici base e le loro funzioni: Resistore, Trimmer, Condensatore, Induttore, Diodi, Transistor, Triac e Diac.

Prima di elencare i componenti elettronici, voglio mostrarvi i materiali di supporto alla realizzazione dei progetti in tutta sicurezza ed efficienza tecnica.

MATERIALI DI SUPPORTO E RAFFREDDAMENTO



PIASTRA MILLEFORI (PCB)

La base nella quale saldare i componenti elettronici per dare vita al circuito, ritagliarla nella forma piu' appropriata al design, praticare fori di passaggio e di bloccaggio per particolari connettori.







RADIATORI PER INTEGRATI
 

Se nel circuito sono presenti semiconduttori di elaborazione (cpu), semiconduttori per gestire correnti di switching, booster stepup/stepdon, etc, con un consumo considerevole di corrente, è necessario applicarvi questi pezzi di metallo per dissipare il calore.


RADIATORI PER REGOLATORI DI TENSIONE

Se nel circuito sono presenti
integrati semiconduttori attraversati da correnti considerevoli, come transistor di potenza e stabilizzatori di tensione presenti soprattutto negli alimentatori, è necessario applicarvi questi pezzi di metallo per dissipare il calore.




VENTOLA DI RAFFREDDAMENTO

Il solo dissipatore può non essere sufficiente a dissipare il calore sviluppato dal nostro circuito, nei casi di cpu e alimentazione, per tanto si impiega una ventola di raffreddamento, opportunamente dimensionata.

 
 



GUAINE TERMORETRAIBILI

Nel circuito potrebbe essere necessario isolare dei pin di alcuni componenti per evitare possibili cortocircuiti.
Oltre a questo, le guaine sono utili per creare ottimi cablaggi.




DISTANZIATORI

I distanziatori sono fondamentali laddove sia necessario costruire cicuiti complessi su livelli, collegati tra loro attraverso connettori piastra-piastra.
CONTENITORI PER DISPOSITIVI ELETTRONICI

Alla fine tutto il nostro lavoro non puo' che non essere avvolto e presentato all'interno di un bel contenitore, della forma piu' appropriata, praticando aperture per le connessioni, fori per spie led, interruttori e pulsanti.






UN PO DI STORIA SUI COMPONENTI

I primi componenti elettronici, soprattutto quelli attivi, erano chiamate Valvole Termoioniche, simili a dei relè industriali o lampadine, sono ampolle di vetro al cui interno sono presenti armature e filamenti in grado di svolgere le funzioni degli stessi transistor e integrati miniaturizzati di oggi, più erano grandi più funzioni svolgevano: anzi per svolgere le stesse funzioni di un semplice integrato di oggi erano necessarie molte valvole.

Il principio di funzionamento era analogo ad una lampadina che riscaldando un filamento sollecita gli elettroni e per tanto a svolgere le funzioni di condensatore, diodo e transistor, i quali messi insieme in modi che solo i grandi geni hanno saputo fare, danno vita a numerose invenzioni, come la radio valvolare, gli amplificatori audio, la televisione e tanto altro.


COMPONENTI PASSIVI

Tutti quei componenti che non richiedono un apporto di energia aggiuntiva



IL RESISTORE

Il resistore è un bipolo passivo, costituito da due poli, che si oppone al passaggio della corrente elettrica, riducendola in uscita e di conseguenza creando una caduta di tensione su su stessa dissipata in calore.

Viene impiegato per ridurre la tensione verso un utilizzatore, nei circuiti integrati per fornire un valore di tensione atto a svolgere una determinata operazione, parte integrante di un temporizzatore, di un amplificatore audio, come partitore di tensione,etc.

La resistenza è tutto l'insieme degli elementi resistitivi che costituiscono un dispositivo, quindi dalle resistenze stesse dell'apparecchio fino a tutti gli elementi metallici conduttivi che lo compongono, quindi piste elettriche, cavi, condensatori, integrati, transistor, etc.

Nella scelta del resistore bisogna tener conto del valore del resistore espresso dalle bande colorate, che si leggono dal lato opposto alla banda colorata in oro (quella a destra) e della potenza da dissipare espressa in Watt, calcolabile con la formula:

P= R*I^2
R= valore resistore in ohm, I= corrente che l'attraversa in Ampere, ^2= potenza al quadrato

Il resistore si calcola in proporzione alla tensione e corrente che l'attraversa utilizzando le formule seguenti:

V= R*I
R=V/I
I=V/R

V= Tensione in Volt, R= Resistenza in ohm, I= Corrente in ampere

Vai in questo sito per convertire il colore in valore http://www.weerstandcalculator.nl/resistore.php 
TRIMMER
RESISTORE VARIABILE
Il Trimmer o Varistor è un resistore variabile costituito da tre poli: un polo di ingresso, uno di uscita e uno di scarico/massa per riversare la restante resistenza del trimmer che non vogliamo in uscita.
Per utilizzarlo è sufficiente praticare dei giri nel disco centrale, cosi da ottenere un valore preciso di resistenza in uscita.
Viene molto utilizzato in tutte le apparecchiature per "tarare" con accuratezza dei segnali, spesso solo per la prima in fase di produzione e bloccando il valore con della colla.




CONDENSATORE ELETTROLITICO
POLARIZZATO
CONDENSATORE CERAMICO
NON POLARIZZATO

  
CONDENSATORE DI CARTA
NON POLARIZZATO
IL CONDENSATORE

Il condensatore è un bipolo passivo costituito da due poli che serve ad  immagazzinare cariche elettriche. Esiste di tipo polarizzato con un suo polo + e - (tipo elettrolitico) e di tipo non polarizzato (tipo ceramico e di carta).

Viene impiegato per livellare segnali di tensione da alternata a continua, come compensatore di tensione, come parte integrante di temporizzatori e di amplificatori audio, per stabilizzare tensioni, etc.
Viene impiegato per fornire correnti di spunto all'accensione di apparecchiature elettroniche come TV, amplificatori, trasmettitori radio, sia ad apparecchiature elettriche come motori elettrici, alimentatori.

Nella scelta del condensatore bisogna tener conto della tensione di lavoro espressa in Volt e della capacita' espressa in uF (microfarad).
  • Il condensatore elettrolitico ha una forma cilindrica, costituito internamente da armature metalliche e dalla dimensione di esse, e dallo strato dielettrico, che può essere solido o liquido, che si interpone tra le armature. Raggiunge alte capacita' in uF;
  • Il condensatore ceramico ha una forma a sandwich, costituito internamente da lamine metalliche alternate da materiale ceramico, ed hanno capacita' piccole da pF a nF;
  • Il condensatore di carta ha una forma cilindrica o rettangolare, costuituito da fogli di carta e lamina palstica arrotolati in un cilindro, arrivano a capacita' fino a circa 2uF e sono poco resistenti alle alte tensionì.



INDUTTORI SMD
INDUTTORI A SPIRALE, A BASTONE CON E SENZA NUCLEO

L'INDUTTORE

L'Induttore è un avvolgimento composto da spire di rame, avvolto o meno in un nucleo di ferro (per aumentarne il valore), che quando attraversato da corrente elettrica sviluppa un campo magnetico e quindi un flusso di campo all'interno della spira.
Il valore dell'induttore si chiama induttanza e si misura Weber/Ampere, unità di misura cui si dà il nome di Henry (H), anche se viene utilizzato il sottomultiplo (milliHenry) mH.

Ai capi della spira si produce una F.E.M., forza elettro motrice, che si oppone al variazione della corrente elettrica, che se questa diminuisce, la F.E.M tende ad aumentare, invece se la corrente aumenta, la F.E.M diminuisce: questa si chiama Autoinduzione.

Gli induttori vengono impiegti come parte fondamentale di un filtro, parte di un oscillatore, di un alimentatore switching, nei trasformatori come bobina di primario e secondario; intendiamo come induttore anche gli avvolgimenti di un motore elettrico che ricevono corrente elettrica per muovere il rotore, o viceversa, per ricevere la corrente elettrica indotta dal rotore in un alternatore, per la produzione di energia elettrica.

AVVOLGIMENTO MOTORE ELETTRICO

UN PO DI APPROFONDIMENTI

Un filo percorso da corrente genera intorno a sè un campo magnetico le cui linee di forza sono anelli che girano intorno al filo, il quale se avvolto in una spirale, ecco che si genera una forza elettro motrice (f.e.m), la quale serve a portare una unità di carica da un estremo all’altro della spira.
La variazione del flusso può essere causata dal movimento della spira in un campo non omogeneo, dal movimento delle sorgenti del campo, o infine da una dipendenza rispetto al tempo delle correnti che producono il campo magnetico.




IL DIODO

Il diodo è un semiconduttore bipolare costituito due poli che serve a far scorrere la corrente in una sola direzione, eliminare semionde negative, creare cadute di tensioni.

Viene impiegato come rettificatore nei raddrizzatori di tensione da alternata a continua, come dispositivo unidirezionale della corrente, per eliminare semionde negative nelle correnti alternate.

Nella scelta del diodo bisogna tenere conto della tensione di lavoro, della corrente che lo attraversa e della tensione inversa, tutti valori contenuiti nel datasheet di ciascun tipo di diodo.

 
IL DIODO ZENER

Il diodo Zener è un semiconduttore bipolare costituito da due poli, il quale se polarizzato direttamente, ovvero tensione all'Anodo, fa scorrere la corrente in una sola direzione, come un diodo, e fa scorrere la corrente solo a partire dalla tensione di zener Vz, mentre se polarizzato inversamente, ovvero tensione al Catodo K, funziona come stabilizzatore di tensione.

Nella scelta del diodo bisogna tenere conto dei seguenti valori (tutti valori contenuiti nel datasheet di ciascun tipo di diodo):
  • della tensione di lavoro di zener (Vz);
  • della corrente che lo attraversa;
  • della corrente di zener (Iz);
  • della tensione inversa;
  • della potenza dissipabile dal package.

Calcolo della Resistenza di zener Rz per realizzare uno stabilizzatore di tensione:

 Rz= (Vi-Vz):(IC-Iz)
 VI= Tensione in ingresso al diodo, Vz= Tensione di zener, IC= Corrente richiesta in uscita,Iz= Corrente di zener per farlo funzionare(5-10mA), Rz= Resistenza di zener risultante.


COMPONENTI ATTIVI

Tutti quei componenti che richiedono un apporto di energia aggiuntiva.




TRANSISTOR BASSA POTENZA
TRANSISTOR DI POTENZA
 IL TRANSISTOR

Il transistor è un semiconduttore costituito da tre poli Colletore, Base, Emettitore, che serve come interruttore elettronico, quindi chiude un circuito con un impulso elettrico che satura la sua Base, grazie alla sua tecnologia di amplificare i segnali.

Viene impiegato come interruttore elettronico ed amplificatore di segnale, ne esistono di varie potenze e voltaggi e vengono impiegati anche per il pilotaggio di correnti alternate.


Esiste di tipo PNP ed NPN:
  • il tipo PNP viene collegato con l'inserzione dell'Emettitore a VCC e il Collettore a monte del carico;
  • il tipo NPN viene collegato con l'inserzione del Collettore a valle del carico e l'Emettitore sempre a Massa. 

Nella scelta del transistor bisogna tener conto dei seguenti valori che serviranno per calcolare il valore di resistore appropriato per mandarlo in saturazione:
  • del tipo da impiegare a seconda dell'inserzione nel circuito di tipo PNP o NPN;
  • della tensione di lavoro tra collettore ed emettitore;
  • della corrente che attraversa tra collettore ed emettitore;
  • della corrente e tensione di base per saturare il transistor. Si trova nel datasheet;
  • dell'HFE, ovvero il guadagno di corrente del transistor in proporzione alla corrente di saturazione. Si trova nel datasheet;
  • della potenza dissipabile dall'intero package.
Calcolo del resistore di base RB per far saturare il transistor: 

VRB=    VIN-VBE(Sat)
IB(Sat)=    3*IC/HFE
RB=     VRB/IB
PRB= RB*I^2

VRB= Caduta di tensione della resistenza di base;
VIN= Tensione in ingresso alla resistenza di base;
IC= Corrente che attraversa tra collettore ed emettitore;
VB(Sat)= Tensione di saturazione di base;
IB(Sat)=Corrente di saturazione di base;
RB= Resistenza di base risultante;
PRB= Watt resistenza di base.




TRIAC
TRIAC E DIAC

DIAC













 IL TRIAC E IL DIAC


Il Triac è un particolare semiconduttore costituito da tre poli Gate, Anodo A1, Catodo A2 per pilotare carichi di corrente alternata, potendo utilizzare una corrente sia positiva che negativa di innesco al polo Gate
.
Viene impiegato per accendere e spegnere carichi in corrente alternata, variare la luminosita' come per le lampade o la velocita' come nei motori.
Puo' essere impiegato anche come relay allo stato solido, mantenendo una corrente di pilotaggio nel polo Gate, accoppiando un circuito di ON-OFF.


Nella scelta del Triac bisogna tener conto dei seguenti valori che serviranno anche per scegliere il Diac per l'innesco del Gate:
  • la tensione massima del carico tra Anodo e Catodo (VDRM);
  • la corrente massima del carico tra Anodo e Catodo (IT);
  • la corrente minima del carico tra Andoo e Catodo per mantenerlo in conduzione subito dopo il passaggio da OFF ad ON e la rimozione della tensione dal Gate (IL);
  • la corrente mininima del carico tra Anodo e Catodo per mantenerlo in conduzione (IH);
  • la tensione di saturazione del Gate (VGT);
  • la corrente di saturazione del Gate (IGT);
  • della potenza dissipabile dall'intero package. 

Il Diac è un semiconduttore costituido da due poli Anodo e Catodo, e serve solo per innescare il Gate del Triac




CIRCUITO INTEGRATO

Il circuito integrato contiene al suo interno componenti elettronici passivi ed attivi, miniaturizzati al livello chimico, senza quindi la presenza di anche la minima parte di componentistica fisica (filamenti e piste elettriche metalliche), ma con un alta tecnologia che consente di ridurre all'unità di misura del micron tutti i componenti.
Esistono circuiti integrati che svolgono operazioni a partire dalla gestione dell'alimentazione, timer, memorie, e microprocessori.

Attorno ai circuiti integrati sono sempre presenti alcuni componenti passivi che necessariamente debbono stare all'esterno per tarare alcuni parametri, come per certi casi la corrente, il tempo, la conservazione dell'energia, il dimensionamento con altri circuiti.

  

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