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Lezione n.5 – microcorso di elettronica per principianti: circuito elettrico

Che cosa è un circuito elettrico?

Possiamo definire un circuito elettrico come un percorso competo per il flusso della corrente elettrica compreso il generatore di tensione.
Di seguito potete vedere un semplicissimo circuito costituito da una lampada, usata come carico ed una batteria usata come sorgente di tensione:

In questo circuito possiamo dire che il flusso di corrente parte dal polo negativo della batteria, fluisce verso il terminale A della lampadina, attravesa la lampadina fuoriesce dal terminale B per fluire poi verso il polo positivo della batteria e poi nuovamente verso il polo negativo della batteria, per incominciare nuovamente un nuovo ciclo.

Circuito aperto

Fino a quando è presente un circuito completo la corrente elettrica può fluire attraverso il circuito, se però si crea in qualche modo un’interruzione nel circuito il flusso di corrente viene fermato.

La figura mostra un circuito interrotto da un interruttre aperto. Il fluire della corrente può essere bloccato per diversi motivi:

  • conduttore interrotto
  • filamento della lampadina bruciata
  • batteria scarica
  • connessione ai componenti staccata

Tipi di circuiti elettrici

Possiamo avere due tipi fondamentali di circuiti:

  1. circuiti serie
  2. circuiti parallelo

Nelle successive lezioni imparerete a lavorare con i due tipi di circuiti e poi imparerete a combinarli insieme in quello che viene chiamato circuito serie-parallelo.

Circuiti serie

In un circuito serie è presente solamente un percorso dove la corrente può fluire per completare l’intero circuito. In modo più semplice diciamo che il flusso di corrente fluisce in egual misura attraverso ogni componente del circuito elettrico.

Nel disegno che segue abbiamo 3 lampadine connesse in serie e se per qualche motivo una di queste si dovesse fulminare (circuito aperto) il flusso di corrente si interromperebbe.

Circuito parallelo

In un circuito parallelo sono presenti tanti percorsi per il flusso di corrente quanti sono i rami paralleli nel circuito. Nel circuito che segue tutte le lampade sono connesse in parallelo con la batteria.
La corrente fluisce dalla batteria dividendosi attraverso ciascuna lampada. La somma della correnti che fluisce attraverso ciascuna lampada è uguale alla corrente che fluisce attraverso la batteria.

Circuito serie-parallelo

Un circuito serie-parallelo altro non è che una combinazione di circuiti serie e parallelo.

Il flusso di corrente va dal polo negativo della batteria verso la lampadina L1 poi si divide per fluire tra L2 ed L3. La corrente poi si riunisce per scorrere attraverso la lampadina L4 per tornare nuovamente alla batteria.
Dal circuito potete notare che la lampadina L1 ed L4 sono attraversate dalla medesima corrente mentre le lampade L2 ed L3 sono in parallelo e la corrente si divide tra i due percorsi.

Per vedere tutte le lezioni del microcorso di elettronica per principianti seguite il link.

Diamo la vista ad Arduino


La versatilità di Arduino come piattaforma di prototipazione elettronica è nota, ma sapevate che è possibile donare la vista 🙂 ad Arduino ? L’idea è di David Chatting che ha realizzato questo interessante shield, che ha chiamato Arduino Eye Shield, consente di interpretare video analogici (PAL o NTSC) da una fotocamera o altra fonte.

Sul suo blog principio di fuinzionamento codice e circuito.

Nel primo filmato allegato le informazioni video dalla telecamera viene utilizzata per pilotare una matrice di led 8×8.

Interessantissima questa installazione artistica in cui la matrice viene accesa all’interno di bottiglie su cui i passanti possono interagire.

Realizziamo un organo elettronico giocattolo

Per i miei allievi di 3′

Nell’ultima esperienza di laboratorio ho introdotto l’uso dell’integrato 555 in configurazione astabile, di seguito vi riassumo velocemente ciò che abbiamo detto a lezione tralasciando i passaggi matematici già spiegati, tenete in conto che il 555 sarà anche argomento di 4′ e quindi avremo modo di approfondire e sperimentare ancor di più.

Il circuito dell’organo elettronico giocattolo è il seguente:

Lista componenti:

  • R1 = R2 = R3 = R4 = R5 = R6 = 1K?
  • R7 = 10 K?
  • C1 = 100 nF
  • C2 = 10 nF
  • C3 = 10 ?F
  • Alt = Altoparlante da 8 ?
  • IC = 555
  • da P1 a P6 pulsanti

Come detto il suo funzionamento è basato su questo schema:

fig. 1

in cui il gruppo di resistenze e pulsanti è sostituito dalla resistenza Rb.

La resistenza che permette la regolazione della temporizzazione è divisa in due parti: Ra ed Rb ed il piedino 7  è connesso al punto di giunzione tra Ra ed Rb.
Quando la tensione del condensatore C1 raggiunge i 2/3 di Vcc il condensatore C1 incomincia a scaricarsi verso massa attraverso la resistenza Rb.
Quando la tensione su C1 si porta ad 1/3 di Vcc riparte un nuovo ciclo di carica e l’uscita sul piedino 3 va al valore “alto” (a +Vcc)
Il condensatore C1 si carica e scarica periodicamente tra 2/3 Vcc e 1/3 Vcc (fig. 2) come conseguenza l’uscita varia tra 0 e +Vcc

fig. 2

L’uscita (piedino 3) sarà “alta” durante la parte di carica del ciclo, intervallo t1, secondo la seguente relazione:

L’uscita sarà “bassa” durante la parte di scarica, intervallo t2, secondo la relazione:

Il periodo totale sarà la somma dell’intervallo di carica e di quello di scarica:

La frequenza di uscita sarà quindi:

Vi ricordo che il duty cycle (ciclo di lavoro) indicato con la lettera D è il rapporto tra l’intervallo di tempo in cui il segnale è “alto” (in un ciclo) e la durata dell’intero ciclo:

Nel circuito dell’organo il trimmer R7 viene utilizzata per cambiare della stessa quantità i suoni generati premendo i pulsanti, ogni volta che viene premuto un pulsante, ad R7 si sommeranno le resistenze a monte del pulsante premuto (cambia la Rb nel circuito di fig. 2) e ciò farà variare la frequenza di uscita e quindi il suono generato.

Di seguito trovate i disegni del circuito su breadboard realizzati con Fritzing ed il video del prototipo che trovate in laboratorio.

Visione d’insieme:

Ingrandimento sezione 555:

Ingrandimento sezione tastiera:

Filmato:

Alcuni progetti interessantissimi del contest sul 555

Da poco chiuso il contest sul 555, moltissime le adesioni.
Di seguito alcuni video di progetti molto interessanti che potranno essere usati come spunto per interessantissime esperienze di laboratorio a scuola.

Hi Everyone,

Jeri and I are hard at work thinning the pack to pass on to our hack-master judges by next week. And don’t worry, even if you didn’t make the first cut, you’ll still be eligible for some of the door prizes from our wonderful sponsors. We’ll be announcing those judges soon.

In the meantime, I wanted to highlight only a few of the amazing projects we’ve already seen. Why should the aggregator sites get all the fun? We’ll be posting links to all of the entries in the coming days, once the entries have advanced to the next round. Check out 3 videos Jeri and I thought were particularly fun and inventive:

Aggiornamenti laboratorio virtuale di elettronica

Ampliata la sezione Laboratorio virtuale di elettronica con una collezione di Applet Java dedicata ai principio di Thévenin:

Il principio di Thévenin