Ladro di Joule

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Generico, ladro di Joule convenzionale, mostra componenti e come sono cablati tra loro. L'esempio usa un LED rosso. Un toroide di ferrite è avvolto a formare una bobina con l'avvolgimento primario (bianco) e la retroazione (verde). Un transistor PN2222A e una resistenza da 1Kohm completano il circuito.

Il ladro di Joule è un circuito elettronico analogico elevatore di tensione in corrente continua (convertitore boost) minimale. Si compone infatti di soli cinque componenti: l'alimentazione da 1,5 V o meno, un resistore, un transistor, un LED ed un nucleo toroidale in ferrite. Il LED bianco necessita di almeno 3,2 V per accendersi. Questo circuito funge da elevatore di tensione. Il nome ladro di Joule è dato dal fatto che la pila che lo alimenta tende ad essere prosciugata fino alla tensione di saturazione VCE(sat) del transistor, solitamente a 0,4 V. Usando un transistor con una VCE(sat) più bassa, la pila tenderà a scaricarsi fino a quel valore !

Il circuito sfrutta la proprietà auto oscillante dell'oscillatore bloccato.

Esempio di circuito ladro di Joule che pilota un LED. La bobina consiste in un toroide di ferrite standard ferrite toroid core con due avvolgimenti bifilari di 20 spire ognuno con diametro del filo di 0,15 mm (0,006 inch) (38 swg) (34-35 AWG). Il circuito può utilizzare una tensione di ingresso di 0,35 V e può funzionare per settimane usando una LR6/AA da 1,5 V. La tensione della batteria è solitamente di 1,5 V. Il resistore è ~1 kΩ, 1/4 W. Il transistor può essere un BC547B, 2SC2500, BC337, PN2222, 2N4401, MPSA06 o altri NPN. Vceo = 30 V, P = 0,625 W. Un LED con Vf = 3,2 V può essere usato.

Storia[modifica | modifica wikitesto]

Nell'edizione del Novembre 1999 sulla rivista Everyday Practical Electronics (EPE) venne pubblicato un semplice circuito da Z. Kaparnik che consisteva in un trasformatore retroazionato con singolo transistor. Il circuito ladro di Joule è basato su un oscillatore bloccato, che usa una valvola / valvola termoionica e datato a prima della seconda guerra mondiale. Il nome ladro di Joule era originariamente dato al circuito che consisteva in una singola pila, un singolo transistor, una bobina con due avvolgimenti, un singolo resistore (tipicamente 1Kohm), ed un singolo LED. Il nome prese piede divenendo popolare, e da allora altri hanno preso in prestito il nome ladro di Joule e lo hanno applicato ad altri circuiti. Tuttavia questi altri circuiti non sono dei veri circuiti ladro di Joule.

Principio di funzionamento[modifica | modifica wikitesto]

Inizialmente il transistor non conduce è interdetto, tramite l'avvolgimento primario e la resistenza si alimenta la base del transistor il cui valore consente di mandare in saturazione il BJT. Il BJT andrà in saturazione impiegando tr tempo, il datasheet per un 2n2222 riporta 25ns. La corrente che scorre nel primario induce una corrente inversa nel secondario (osservare i due punti del trasformatore), la quale si interrompe bruscamente come il BJT diviene saturo, questo indurrà un'energia inversa nel primario bloccando la base del BJT che tornerà all'interdizione. Da qui il ciclo si ripete. L'extra tensione che si genera sul primario si trasferisce al secondario e quindi al LED, accendendolo. La frequenza di oscillazione si calcola con la formula, si aggira sui 50KHz.

Costruzione[modifica | modifica wikitesto]

I componenti sono di facile reperibilità, il nucleo toroidale per il trasformatore può essere prelevato da una lampada a basso consumo CFL, il filo di rame smaltato anche. È sufficiente disassemblare l'induttanza presente nella CFL. Anche il transistor presente nella CFL funge bene per lo scopo. La resistenza da 1K (marrone, nero rosso) è presente. La costruzione in aria, cioè senza circuito stampato è fattibile.

Usi[modifica | modifica wikitesto]

Data la sua capacità di funzionamento a bassa tensione, può essere usato insieme alle celle fotovoltaiche come elevatore di tensione quando queste sono poco irradiate dalla luce e quindi hanno una bassa tensione, aumentando l'efficienza delle stesse.

Note[modifica | modifica wikitesto]

Collegamenti esterni[modifica | modifica wikitesto]