Quando si inizia a utilizzare dispositivi elettronici, l'entusiasmo per tutte le cose che si possono fare, per i processi che si è in grado di automatizzare e per tutti i modi in cui è possibile migliorare la propria vita quotidiana è alto. Ci si trova con una quantità infinita di sensori, display, motori e luci.
Si inizia subito a pianificare ogni cosa necessaria a realizzare le proprie idee, spesso dimenticando un aspetto fondamentale, almeno fino a che non arriva il momento di far effettivamente funzionare tali idee. Come diamine alimentare il dispositivo che si sta cercando di creare? Nei dispositivi elettronici, il componente più importante è proprio l'alimentatore. Quando si allestisce un laboratorio casalingo, avere a disposizione un'ampia gamma di opzioni è un grande aiuto e, fortunatamente, da vecchi dispositivi elettronici e computer obsoleti è possibile recuperare molti componenti.
È possibile suddividere in categorie i progetti per i quali occorre un'alimentazione e i tipi di alimentatori necessari per tali progetti: bassa potenza per computer a scheda singola; media potenza per robotica e illuminazione; alta potenza per i componenti di riscaldamento utilizzati per la birrificazione casalinga. I computer a scheda singola includono Raspberry Pi, Arduino, BeagleBone Black e DragonBoard 410c. La maggior parte di queste schede utilizzano 5 V e generalmente fino a 2 A; la Dragonboard ha un ingresso a 12 V. Per la maggior parte dei sistemi dei motori, come quelli relativi a robot o stampanti 3D, la tensione va dai 3 agli oltre 50 V e i picchi di corrente possono superare i 10 A. Molte delle specifiche di potenza dei sistemi dei motori sono determinate dal sistema che guida i motori e da ciò che tali chip possono gestire, quindi occorre fare attenzione ad abbinarli ai motori che si desidera utilizzare. I sistemi per la home automation uniscono le necessità dei computer a scheda singola con i sistemi motorizzati e hanno anche la necessità di gestire le entrate per le batterie, che possono essere posizionate lontano dalle prese di corrente. Per la birrificazione casalinga, come per gli altri sistemi ad alta potenza, occorrono bassa potenza CC per controllare il sistema e, con ogni probabilità, 5500 W AA per il componente di riscaldamento in grado di portare la mistura ad ebollizione. La creazione di una stampante 3D potrebbe richiedere una sorgente di energia CC fino a 300 W per il componente riscaldante presente nell'estrusore.
Per i progetti a bassa potenza che utilizzano computer a scheda singola, spesso sono sufficienti semplici alimentatori del tipo presa a muro. Nel mio negozio, mi piace avere a disposizione un'ampia gamma di voltaggi e potenze da utilizzare per i vari progetti. Nella maggior parte dei progetti, alimentatori a 5 V e 2 A e 12 V e 1 A sono sufficienti per iniziare. Molti di tali alimentatori presentano alle estremità connettori elettrici cilindrici da 2,1 x 5,5 mm, comuni nei computer a scheda singola, in alcuni casi il connettore di potenza può arrivare a 2,5 x 5,5 mm per consentire maggiore flessibilità. Se non occorre un connettore cilindrico, è possibile eliminarlo e tornare ai cavi nudi, che finiscono in un blocco terminale o vengono saldati su una nuova connessione, in questo caso occorre fare attenzione a mantenere le polarità dei cavi, per non far esplodere la scheda.
Su una presa a muro con connettori che vanno da lato a lato sul cavo, il cavo bianco o contrassegnato è generalmente quello positivo, mentre l'altro è il cavo negativo. Ciò non è sempre vero, quindi, per maggiore sicurezza, è possibile fare una verifica utilizzando un multimetro prima di connettere la presa al proprio sistema. Il multimetro è utile ogni qual volta non si è sicuri al 100% riguardo un sistema. Mean Well GS12U e Artesyn DA12 sono dei buoni esempi di alimentatori che è possibile acquistare nelle versioni da 5 o 12 V. Se tali alimentatori non soddisfano le proprie esigenze, a questo link è possibile visionare tutte le opzioni disponibili presso Arrow.
Quando i progetti sono più ambiziosi e richiedono maggiore potenza, occorre utilizzare brick più ampi che dispongano di un cavo di alimentazione a parete o che possano semplicemente utilizzare terminali a vite per connettere i cavi. Gli alimentatori a maggiore potenza elettrica sono disponibili in un'ampia gamma di voltaggi e correnti, in modo da soddisfare tutte le esigenze, e possono disporre di uscite a voltaggio multiplo, consentendo alla linea di alimentazione a 5 V di supportare la parte pensante del sistema e alla linea di alimentazione a 24 V di fornire energia ai motori, semplificando la rete di potenza. L'esecuzione per lunghi periodi a piena potenza, specialmente con alimentatori ad alta potenza elettrica, produce molto calore, il che mette i componenti sotto stress e aumenta le possibilità di errore. Per ridurre le possibilità di errore, conviene utilizzare alimentatori del 10 o 20% più potenti del necessario, in modo da ridurre lo stress e lasciare margini sufficienti a gestire picchi di carico.
L'alimentatore RWS300B12 di TDK-Lambda è un potente alimentatore a 300 W che presenta opzioni che spaziano tra i 50 e i 600 W. La serie RSP di Mean Well rappresenta un'ottima alternativa a 3000 W, se si ha bisogno di davvero molta potenza.
Le opzioni per bassa e alta potenza descritte sopra sono utili specialmente dal momento che possono coesistere con il progetto, quando vengono installate, ma in un laboratorio completo niente è più utile di un alimentatore benchtop standard. L'alimentatore benchtop dispone di uscite configurabili con la possibilità di uscite multiple, utili per far funzionare i sistemi per i quali si utilizza una breadboard. Tale flessibilità comporta un costo maggiore, ma risulta incredibilmente utile.
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Il B&K Precision 1627A è un alimentatore a uscita singola da 220 W che offre un'uscita programmabile da 0 a 30 V che supporta 3 A. Il Rigol DP832 è un alimentatore da 195 W con tre uscite, due che spaziano tra 0 e 30 V e una terza che invece va da 0 a 5 V, le quali supportano tutte 3 A.
Sono disponibili molte opzioni di alimentazione per i propri progetti; spero di essere stato di aiuto nel descriverne alcune, tutte utili per far divenire i propri progetti realtà nel proprio laboratorio casalingo. Il prossimo passaggio consiste nell'analisi della conversione CC a CC, per la quale è possibile utilizzare un singolo punto di conversione da CA, ottenendo tutti i voltaggi necessari, o rendere un sistema completamente portatile utilizzando un'alimentazione a batteria.