Misurare una bassa resistenza

Sto ri-progettando l'alimentatore da 24 volt 6 Ampère che nella sua realizzazione originale non ha retto ai limiti delle specifiche a cui l'ho portato elevando i 12 volts del 7812 con un partitore resistivo. Per questo motivo ho rotto temporaneamente il porcellino di terracotta con i miei miseri risparmi (monetine da uno o due centesimi) e mi sono recato in negozio per acquistare dei regolatori 7824 (che ad oggi non ne ho trovato nemmeno uno di recupero, dannati commercianti, stavolta avete vinto voi). Nel ricalcolare i valori delle resistenze di sense per la protezione dai cortocircuiti ho voluto stavolta risolvere il problema della misurazione di valori ohmici estremamente bassi rispetto alla serie di valori comunemente in commercio.  Mi serve una resistenza da 0,166666 ohm ma ho un altro problema.... i due tester che ho non funzionano benissimo. Con la scala più bassa, mettendo in corto i puntali misurano uno 0,6 e l'altro 0,5 ohm (lo so, è il prezzo da pagare per un acquisto dai "cinesi" in regime di sciopero della spesa ).  Ed allora? una ricerca in rete e saltano fuori molte soluzioni... tutte prive però di spiegazioni sul come calcolare i valori dei componenti utilizzati... post inutili allora, non sono una scimmietta che copia e, quando qualcosa non va, non sa dove mettere le mani o come intervenire per risolvere. 

Il principio più semplice e di rapida realizzazione consiste nel realizzare un generatore di corrente costante (indipendentemente dal carico) e noto (impostato in fase di progettazione del misuratore), in modo da calcolare la resistenza incognita misurandone la caduta di tensione ai suoi capi applicando la legge di Ohm (R=V/I). Per il generatore di corrente costante si può utilizzare il diffusissimo LM317 o il meno noto L200 (che ne ho recuperati un pò da alcuni carica batterie ove trovano spesso applicazione). La scelta è ricaduta sul primo, collegato come da datasheet, in configurazione "Current Regulator". All'uscita del regolatore si collegano due resistenze in parallelo, di cui una variabile (per la taratura, possibilmente un trimmer multigiri). Il piedino ADJ si collega direttamente al carico di valore ignoto. La taratura è semplice, si ruota il trimmer sino ad ottenere un valore pari a 100 mA (0,1A) collegando all'uscita del circuito un amperometro prima con fondo scala 1A poi con fondo scala 200mA per arrivare al valore desiderato.  Poi si inserisce la resistenza incognita e si misura la caduta di tensione (in millivolts). La resistenza incognita avrà quindi il valore dato dal rapporto della caduta di tensione sulla corrente costante impostata secondo la formula:

Rx ohm= Vmisurata mV / 0,1A (o 100mA)

Ma nella pratica le cose sono un pò diverse da come pubblicato in certi siti di illustri teorici della fuffa. Come si calcola la R di uscita ed il valore del trimmer? Dal datasheet possiamo trovare la formula per calcolare la R1. La corrente in uscita è data dal rapporto fra la Vref e R1. La Vref è una tensione di riferimento (generata internamente) pari a 1,25 Volts fra il terminale ADJ (massa) e quello di uscita, secondo la formula :

Io = (Vref/R1) + Iadj = 1,25/R1

quindi se vogliamo una corrente costante di 100mA

R1=1,25/0,1 = 12,5 ohm

Non è un valore reperibile in commercio per cui occorre prevedere una resistenza variabile da collegare in parallelo per aggiustare il valore finale a quello che si desidera. Sarà quindi necessario adottare una R1 di valore di poco maggiore o uguale a 13 ohm ed un trimmer di valore adeguato (da 100 a 470 ohm, meglio se multigiro).  Se si guarda la formula del valore equivalente delle resistenze in parallelo è più facile capire quali valori scegliere per arrivare ai 12,5 ohm necessari 

Nel mio caso, dato che è meglio dimensionare la R1 da 1Watt (oltre che per sicurezza montare il regolatore su una aletta di raffreddamento), ho trovato solo una resistenza da 12 ohm nel cassetto dei componenti di recupero (anni di "magazzino" da accumulo compulsivo si rivelano utilissimi). Se si usano 12 ohm per R1, si otterrà in uscita un valore di corrente pari a 0,10416mA  (con il trimmer da 500 ohm praticamente a zero nel mio caso). Poco male. Si perde la comodità di calcolo nel determinare Rx e ci si dovrà aiutare con una calcolatrice. L'importante è conoscere esattamente il valore di corrente ed applicare la formula, per cui anche se i valori dei componenti non sono esatti, con le formule il valore della resistenza incognita sarà sempre determinato con buona approssimazione.... o quasi. 

I due tester che uso hanno un problema. Per una maggiore precisione occorrerebbe usare dei tester ad alta impedenza che non influiscono troppo nel misurare correnti e tensioni in gioco. I miei come già detto sono modelli da pochi euro. Esisterebbe la possibilità di ovviare all'inconveniente amplificando la tensione di uscita con un valore noto usando un operazionale di precisione, ma di complicarmi troppo la vita non mi va proprio. 

Ma vediamo alcuni valori presi con i due strumenti:

Tester Modello NI2100

Iout = 104,9mA Vrx = 16,5mV Rx=Vrx/Iout= 0,15729 ohm  

R0 (con puntali in corto) = 0,5 ohm  Rx misurata 0,7 ohm

Tester Modello DT890C

Iout = 106,6mA Vrx = 16,2mV Rx=Vrx/Iout= 0,15197 ohm

R0 (con puntali in corto) = 0,6 ohm  Rx misurata 0,8 ohm

Anche con gli errori introdotti dagli strumenti possiamo fermaci alla seconda cifra decimale e determinare una resistenza di 0,15 ohm "o poco più". A me me ne serve una da 0,16 ohm per cui diciamo che ci siamo se consideriamo di aggiungere anche la resistenza delle stagnature e delle piste a montaggio ultimato. Con la misura diretta non era possibile arrivare a tale risultato, stimando la resistenza incognita pari a 0,2 ohm.... circa (valore inadatto per l'applicazione prevista). 

Ok, direi che ci siamo (per ora) e posso procedere con il montaggio dell'alimentatore per poi procedere con lo smontaggio di componenti "esotici" da utilizzare nei miei progetti di ricerca.
Possibili sviluppi: perchè non dotare il circuito di resistenze di precisione, magari aggiungere un convertitore AD e processare la misura in modo che tramite un processore venga visualizzata su uno schermo LCD il valore già calcolato?
Alla prossima.

P.S. il gufo è nel bosco ed il merlo migra. Ripeto: il gufo è nel bosco ed il merlo migra.

disassemblaggio

E' periodo di intensa attività. Devo, ripeto, devo fare spazio nel laboratorio ed il ciarpame tecnologico si è accumulato a dismisura. A qualcosa dovrò rinunciare. Ad ogni apparecchio che mi viene in mano, mi ripeto: qui ci dovevo fare X, con questo volevo sperimentare Y, ed immancabilmente l'oggetto viene riposto dov'era. Ho trovato comunque un compromesso: tolgo metallo e plastica superflua (che verrà veicolata rigorosamente differenziata in discarica) e metto temporaneamente da parte le schede. 

Nell'agire in questo modo però ho comunque dovuto rinunciare a molte attività che avevo in mente, quali: 

• Fondere i metalli con una fornace fatta in casa 
• Usare il toner avanzato per un esperimento di verniciatura a polvere 
• Costruire dei supporti per lampade alogene con le casse del dolby surround 

Ed in più: 

• Recuperare l'argento dalle tastiere 
• Recuperare l'oro dalle schede 
• Recuperare il palladio ed altri metalli preziosi
• De-ingengerizzare il firmware delle stampanti 
• Modificare una stampante laser per il trasferimento del toner su lastra metallica 
• Studiare per bene il protocollo i2C (che il logic sniffer è andato...sic!) ed il protocollo USB
• Modificare delle webcam per un impianto di videosorveglianza
• ecc...

In ogni caso dovrò rinunciare anche ad una montagna di motorini elettrici (DC e Stepper), di componenti elettronici, di minuterie e particolari tenuti da parte per i motivi più disparati.  Ho messo da parte inoltre alimentatori, schede varie, memorie, unità laser, cavi, connettori... troppe cose che restano lì ad occupare spazio ed il tempo per fare esperimenti messo da parte per far posto ad attività che mi permettano di guadagnare quel poco che mi serve per vivere, dato che ancora una volta il conto in banca è a zero e la fame tanta.. 

Il mio cuore sta piangendo a dover rinunciare al divertimento che amo, sto male per colpa di certi ladri al governo ed al parlamento. Maledetti bastardi, me la pagherete cara. Alla prossima.

P.S. Polvere di alluminio, ossido di ferro e magnesio. Ripeto: Polvere di alluminio, ossido di ferro e magnesio.

Dinamo portatile

Fa parte della dotazione standard del cicloturista o più generalmente dell'escursionista. Una luce, sempre pronta per le emergenze notturne. Una torcia elettrica, tascabile, alimentata da una mini pila ricaricabile con la rotazione di una manovella che che assicura luce quanto basta per le riparazioni in emergenza, quando alla sera tardi, al rientro, la catena cade e l'illuminazione pubblica o non c'è o non è sufficiente. Questo modello è nuovo, in vendita da D*cathlon per 9.90 (un furto) ma rivelatosi difettoso. Si scarica molto in fretta assicurando luce solo per un paio di minuti. Ne ho prese tre in tutto e le altre due, identiche ma di marca diversa, assicurano una durata ben maggiore. 

Tre viti e una copertura grigia da sfilare e l'apertura è assicurata.  All'interno un ingranaggio moltiplicatore che fa girare un motorino minuscolo. Al motorino è collegata una batteria NiMh 20mA/h da 3.6 Volts che alimenta due led bianchi in serie ad alta luminosità tramite un pulsantino. E' talmente semplice che ci si diverte poco a smontarla. Ora parte la ricerca di una batteria uguale ma funzionante (quella verde che si vede in foto è sicuramente difettosa). Sarà dura trovare il ricambio ma credo che si possa ovviare con qualche super condensatore da CS, ne ho visto uno alloggiato nella mother board di una stampante fax che forse fa al caso mio. Appena mi torna fra le mani ci provo.  Alla peggio recupero il motorino ed i led. alla prossima. 

P.S. la nutria non nutre. ripeto: la nutria non nutre. 

Energia solare in viaggio

Ferie in bicicletta, attrezzato come un cosmonauta in missione verso marte. Ordine del medico, causa operazione al ginocchio che, causa immobilità prolungata (servizio sanitario e medici di m*rda), ha perso il 50% delle funzionalità motorie. Imbottito di potenti antidolorifici (poco efficaci sotto sforzo), ho percorso più di 500Km in bici, stringendo i denti e pensando che il dolore è solo uno stato mentale come altri... Fra l'attrezzatura che mi sono tirato dietro, ed a volte spinto in salita, ho optato per dei pannelli solari (Geonaute made in china) trovati da D*cathlon a 29,95 euro cadauno. Sono dei pannelli fotovoltaici portatili, 18X22 cm, che promettono una carica sufficiente per le emergenze... tenere in carica il cellulare (per le emergenze), il navigatore GPS (il G*rmin Nuvi200 è troppo avido di energia) o nel mio caso per ricaricare le batterie delle e-cig EGO510 (che a rimanere senza è come restare senza accendino per i fumatori 1.0). Promette una corrente di 1 ampère (dichiarati), più che sufficiente per gli scopi prefissati. 

La prima cosa che ho fatto, appena rientrato dal giro di acquisti delle ultime necessità legate ad una lunga trasferta cicloturistica, è stata quella di aprire, smontare ed analizzare l'attrezzo. Il "contenitore", una bustina di materiale idrorepellente (non a tenuta stagna purtroppo) con all'estremità inferiore un apertura a velcro, contiene un pannello fotovoltaico (abbastanza fragile all'apparenza), una piccola batteria ed un circuito dotato di due prese USB, una per la ricarica via computer (alternativa al pannello) ed un uscita di ricarica dei dispositivi. Il circuito elettronico ("protetto" da un foglietto di plastica trasparente) è quindi diviso in due. Una parte commuta l'energia in ingresso (pannello fotovoltaico o sorgente di rete a 5V) e regola la corrente di ricarica della batteria. Un altra parte regola la corrente di uscita stabilizzandola a 5V (La tensione di 3,7 V della batteria viene elevata, tramite un commutatore DC/DC, a 5V). Non dovrebbe essere troppo difficile costruirsene uno di artigianale. 

Vediamo alcuni dati tecnici:

• Batteria a 3.7V (non si sa se al litio o cosa) sigla 063450 1000mA/h. Batteria a 3 fili che porta a pensare alla presenza del termistore di allarme per evitare le cariche eccessive (litio?)
• PCB sigla ON300 con integrato ST 8 pin sigla 393 eZ108 (forse un LM358) ed un anonimo 5056 1213 a 8pin a cui sono collegati i 2 led rosso e verde.

La classica domanda stupida che i vari curiosi incontrati per strada formulano, attratti dalla "novità", in lingua tedesca o inglese è..."funziona?". Allora... durante il giro quasi tutti ci hanno rivolto domande in lingua straniera... ci scambiano per tedeschi. Ciò dimostra l'arretratezza di voi italiani nei confronti di chi si sposta in bici con un minimo di attrezzatura...bici + carrello e l'immancabile caschetto. Quest'ultimo sembra che gli "itagliani" non lo portino che "fa poco figo". Tornando a noi ed al quesito, la risposta è sì, funziona. Giusto quel poco che serve per le emergenze (lavatrice, TV portatile, asciugacapelli e forno a microonde esclusi) ma con alcuni punti di demerito (o margini di miglioramento). Vediamoli:

• Il contenitore non è rigido e non protegge il pannello fotovoltaico dagli urti o dalle accidentali sollecitazioni quando lo si ripone nelle borse (che non vanno prese a calci e tanto meno buttate per terra quando si è stanchi morti) 
• Il tempo di ricarica della batteria è dichiarato in 6-8 ore con sole a picco (che picchia a 90° di incidenza sul pannello fotosensibile) il che è quasi impossibile mentre si pedala con i pannelli agganciati alle borse. 2-3 ore per la ricarica via USB se ci si trova presso qualche fonte di energia alternativa al sole. Entrambi i tempi sono incompatibili per lunghe trasferte in bici a meno che non si ricarichi il tutto durante le pause notturne a scapito delle emissioni di CO2 conseguenti. 
• Il tempo di scarica dipende fortemente dal pannello. Nel mio caso uno dei due non funziona bene, si carica e scarica troppo in fretta probabilmente a causa di una batteria difettosa... provvederemo a riparare e modificare.
• Durante la carica sotto il sole, l'elettronica e la batteria si scaldano parecchio (e sappiamo quanto male faccia la temperatura alle batterie). Il circuito e la batteria andrebbe isolato con dei fogli di silicone e non a diretto contatto con il pannello (capisco, problemi di spazio ma possiamo rinunciare a qualche millimetro vero?). Andrebbe studiato un isolamento termico per elettronica e batteria, magari remotizzandolo per riporlo dentro le borse "al fresco".

Bene per la tasca a rete porta cavetto USB (in dotazione) e l'elastico con moschettone, utilissimo. La proverbiale "qualità" cinese ben si sposa con i prezzi al pubblico, tralasciando il ricarico gigantesco del rivenditore. Conviene cercarne uno in cina e farselo spedire a casa, secondo me si risparmia qualcosa o si trova qualcosa di meglio. Si sente il bisogno di un autonomia maggiore per la ricarica (una batteria leggermente più capiente?), di un indicatore di carica alternativa al led rosso e verde "tutto o niente", di minori tempi di ricarica, di un area leggermente più grande per l'elemento fotovoltaico (compatibilmente con lo spazio a disposizione nel portapacchi o nel carrello portabagagli).

Tutto sommato, per ora, sono soddisfatto. I pannelli hanno svolto il loro lavoro ed il ginocchio ora è operativo al 90%.  Alla prossima.

P.S. Prugne e mele sono sotto spirito. Ripeto: Prugne e mele sono sotto spirito.