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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Fusibile ripristinabile Phoenix. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Protezione delle apparecchiature dal funzionamento di emergenza della rete, gruppi di continuità Sovraccarichi di corrente, cortocircuiti nei circuiti di alimentazione... Per proteggersi da questo flagello, l'apparecchiatura utilizza uno strumento antico quanto il mondo: i fusibili. Alcuni sono montati su supporti speciali, altri sono saldati su un circuito stampato, il che, sebbene semplifichi il design stesso, rende difficile sostituire gli "inserti" bruciati con quelli riparabili. Sovraccarichi di corrente, cortocircuiti nei circuiti di alimentazione... Per proteggersi da questo flagello, l'apparecchiatura utilizza uno strumento antico quanto il mondo: i fusibili. Alcuni sono montati su supporti speciali, altri sono saldati su un circuito stampato, il che, sebbene semplifichi il design stesso, rende difficile sostituire gli "inserti" bruciati con quelli riparabili. Recentemente è diventato ampiamente disponibile un terzo tipo di fusibili: quello autoripristinante. Come il favoloso uccello fenice, questi prodotti di protezione per apparecchiature elettriche e radio sono in grado di “autorigenerarsi”. Ma non per magia, ma grazie alle speciali proprietà di una piastra antisovraccarico in plastica, realizzata sulla base di un polimero cristallino, nello spessore del quale è dispersa una massa di particelle di nerofumo elettricamente conduttivo. Entrambi i piani di tale piastra sono rivestiti di metallo (spruzzatura) e dotati di fili o nastri. In condizioni operative normali, le particelle di carbonio disperse nella plastica entrano in contatto tra loro e con gli elettrodi spruzzati, creando più percorsi conduttivi elettrici in serie parallela per lpa6 (Fig. 1a). Tuttavia, quando si verifica un sovraccarico di corrente, la piastra dei fusibili Phoenix si riscalda. Si verifica una transizione del polimero in uno stato amorfo e un forte aumento del volume della plastica, allontanando i grani di carbonio in modo che venga preservato solo un numero molto piccolo di catene conduttive (Fig. 1b).
Di conseguenza la resistenza ohmica della piastra anti-sovraccarico aumenta bruscamente, il che dipende anche dalla temperatura (Fig. 2). Di conseguenza, il circuito elettrico è praticamente disconnesso. Questo stato, che protegge l'apparecchiatura, può durare indefinitamente ed è mantenuto da una minuscola corrente di dispersione lyr.
Tra la varietà di fusibili autoripristinanti, i più apprezzati dai radioamatori sono le "fenici", la cui designazione include l'abbreviazione MF-R (o MF-S) e un numero che esprime la massima corrente operativa in decimi di A (vedi tavolo). Sono prodotti in tre versioni tipiche (Fig. 3). Le modifiche progettate per proteggere le batterie da cortocircuiti e surriscaldamento durante la ricarica sono dotate di terminali a nastro.
Come con i fusibili con fusibile a filo, la velocità della "fenice" dipende fortemente dalla molteplicità della corrente di sovraccarico rispetto a Inom. Il tipico MF-R040, ad esempio, funziona in 6 secondi a 0,1 A e dieci volte più velocemente a 10,5 A. Quando vengono eliminate le ragioni che hanno causato il sovraccarico di corrente, il fusibile “fenice” si raffredda per qualche tempo, tornando al suo stato operativo originale. Naturalmente il processo di autoriparazione viene influenzato anche dalla temperatura ambiente. Quando si protegge il circuito di carico con un fusibile così specifico, è consigliabile introdurre almeno la segnalazione più semplice del suo stato, ad esempio tramite un LED (Fig. 4). La funzionalità del circuito di carico può essere giudicata dal bagliore di HL1. Quando viene spento in modo protettivo, la tensione fornita all'indicatore LED diminuisce bruscamente e HL1 si spegne. Con l'eliminazione del danno al circuito ed il raffreddamento della “fenice”, la conduttività elettrica di quest'ultima torna ad essere elevata. Un indicatore del ripristino delle funzioni e della disponibilità del fusibile al funzionamento è la ripresa dell'illuminazione a LED.
Le proprietà del fusibile "fenice" possono essere utilizzate nella progettazione di un interruttore abbastanza semplice per l'accensione periodica del carico (Fig. 5a). Quando viene applicata l'alimentazione, l'interruttore SA1 sblocca il transistor composito VT1-VT2, nel circuito del collettore di cui è presente un avvolgimento del relè elettromagnetico K1, che chiude i contatti 4 e 5. Una corrente inizia a fluire attraverso il fusibile FU1 e il lampada EL1, la cui grandezza è fondamentale per la "fenice". Dopo aver atteso il tempo necessario per riscaldare la piastra anti-sovraccarico, il fusibile scatta, provocando l'accensione del transistor composito e, di conseguenza, la diseccitazione dell'avvolgimento del relè K1. I contatti 4 e 5 si aprono, scollegando il carico - lampada EL1. Dopo che la piastra si è raffreddata (e quindi si è autoriparata la “fenice”), il transistor composito VT1-VT2 si apre di nuovo e l'intero processo si ripete.
Principali caratteristiche dei fusibili autoripristinanti delle più comuni serie MF-R e MF-S
Si consiglia di eseguire il debug del funzionamento dello schema elettrico di tale macchina automatica su una breadboard. È preferibile utilizzare come fonte di alimentazione una batteria da 4 volt di piccole dimensioni. La lampada (o il gruppo di lampade) deve essere progettata per una tensione di 3,5-4 V e una corrente di circa 1 A. Per commutare un tale carico, l'ideale è il relè RES-9 con una resistenza dell'avvolgimento di 30 Ohm. Inoltre, se al posto della lampada EL1 saldiamo una resistenza composta da due resistenze MLT-2 da 10 Ohm collegate in parallelo, sarà possibile utilizzare il secondo contatto normalmente aperto del relè (non mostrato nello schema elettrico) per accendere una lampada più potente o elettrodomestico alimentato dalla rete di illuminazione. La scheda per il montaggio di una macchina già sottoposta a debug può essere facilmente realizzata da PCB in lamina unilaterale o getinax. I contorni richiesti dei conduttori pseudo-stampati della scheda possono essere ottenuti tagliando la lamina fino alla base isolante. Autore: P.Yuriev
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