Soft Start: protezione per sovraccarichi

Livello di difficoltà    

NOTA: Il presente articolo contiene note di revisione in calce aggiunte il 26/10/2022

A chi di noi “radiosmanettoni” non è capitato, al momento dell’accensione di un apparecchio, anche non molto vetusto, di ritrovarsi con il differenziale che stacca continuamente o in casi estremi il fusibile interrotto. Dopo qualche tentativo di riarmo e fusibile sostituito, il tutto riprende a funzionare lasciando un punto interrogativo che ci assiste fino alla successiva accensione dello stesso apparecchio. In genere le apparecchiature che restituiscono questi fenomeni sono, amplificatori non solo valvolari, alimentatori di grossa potenza, ricetrasmettitori a valvole, o comunque un qualsiasi apparecchio che al momento dell’accensione produce un carico iniziale non previsto in tempi estremamente brevi, ma utili a far intervenire il classico interruttore differenziale, lasciando al buio tutto l’appartamento. Tutto ciò può dipendere da cause che andrebbero esaminate nei dettagli a seconda del caso, spesso una batteria di condensatori dello stadio alimentazione dove l’elettrolita interno ha lasciato spazio a cristallizzazioni più o meno marcate che a riposo sono innocue, sottoposte a differenza di potenziale procurano correnti di picco notevoli, oppure anche lo stesso trasformatore che per problemi di isolamento crea carico eccessivo immediato per poi liberare subito dopo aver creato il danno. Bisogna tenere conto che la maggior parte di accessori radio in possesso tra noi radioamatori, fanno capo ad una produzione in una fascia temporale dove l’energia elettrica domestica fornita era di 220v in condizioni ottimali, spesso non superava i 216v, oggi ci troviamo nella presa di casa circa 235v.

Il mio valido e anziano Kenwood TL-922 ogni tanto mi procurava questo tipo anomalia, ed è stato il motivo che mi ha indotto a sperimentare questo circuito. Di progetti simili a questo che sto per proporre ve ne sono in rete e magari in commercio, già pronti, io mi rivolgo a coloro che hanno la ancora passione e un minimo di interesse per la materia, capaci di sfruttare con destrezza un saldatore ed un po’ di stagno. Il circuito si interpone subito dopo l’interruttore di accensione, fa da temporizzatore inserendo in serie alla rete una resistenza che ha funzione di limitare la corrente massima, consentendo agli stadi successivi di raggiungere il regime evitando di sovraccaricare, la rete stessa, a regime raggiunto, un relais provvede a escludere la resistenza suddetta permettendo all’apparecchio di funzionare.

Schema elettrico

Descrivere il circuito è semplice, si compone di due blocchi, un alimentatore senza trasformatore, dato l’esiguo consumo, e un temporizzatore con tempo di intervento di poco meno di un secondo. L’alimentazione è fissata ad un valore di 12,6v dallo zener D6, è ricavata dalla rete direttamente tramite C1 e R4, i quattro diodi 1N4004 o simili configurati come raddrizzatore a doppia semionda. Quindi al momento della accensione ai capi di C2 sono presenti 12,6v. La parte di circuito formata da R2, R3, C3 hanno funzione di temporizzazione, il transistor Q1 eccita il relais a soglia raggiunta, il diodo D5 ha funzione di protezione, nel momento dello spegnimento evita che l’energia immagazzinata nella bobina del relais danneggi qualche componente del circuito . Il diodo D7 serve a scaricare C3 in modo veloce, nel momento in cui viene spento l’apparecchio. Ho utilizzato un tipo di relais a due scambi per renderlo compatibile a carichi più impegnativi contenendo le dimensioni. Bisogna considerare che ogni parte del circuito e collegata alla rete, quindi invito chi si avvia alla realizzazione di curare bene gli isolamenti e prestare particolare cura all’istallazione. Anche una soluzione su supporto tipo millefori è accettabile. Nelle foto sottostanti propongo il pcb creato da me, lato rame e layout dei componenti. In una qualsiasi apparecchiatura va istallato dopo l’interruttore di alimentazione.

Elenco dei componenti

• R1 = 100 k
• R2 = 120 k
• R3 = 10 k
• R4 = 470 ohm 1w
• R5 = 47 ohm 10w
• C1 = 0,47 uF 630v
• C2 = 470 uF 35v
• C3 = 470 uF 16v
• D1, D2, D3, D4 = 1N4004
• D5, D7 = 1N4148
• D6 = zener 24v 1 w
• Relais 24v 2 scambi
• Q1 = BD139 o simili

Non ho previsto nel circuito un fusibile di protezione in quanto in tutte le apparecchiature dove lo si istalla è di sicuro già presente. Non è superfluo specificare che il circuito e sottoposto a tensione di rete, suggerisco di curare bene gli isolamenti e di evitare manovre a spina inserita.

Di seguito è possibile anche scaricare i file di EAGLE formato 9.20

Conclusione

Il progetto suggerito in questo articolo è un ottima soluzione a tutte quelle apparecchiature che come consumo elettrico superano il KW in potenza, montarlo anche a monte inserito in una soluzione esterna evita non solo di restare al buio, ma in tanti casi di complicare i guasti. In tal caso utilizzando una scatola ben isolata, aggiungendo un interruttore e un portafusibile sul pannello.

NOTA: Revisione del 26/10/2022

Corrige e migliorie

«Carichi induttivi…»

A seguito di numerose “questions” e richieste da parte di lettori che hanno realizzato questo progetto, mi sono reso disponibile a valutare e risolvere le difficoltà sollevate .

Il sig. Antonio M. (per motivi connessi alla privacy cito solo il nome) di Roma mi poneva la difficoltà, realizzato il circuito, lo stesso aveva difficoltà a commutare il relais raggiunti i tempi di warm-up, connesso ad un motore pompa utilizzato dal lettore per irrigare un giardino. Il motivo valutato a mezzo sperimentazione era causato in parte dalla tipologia di carico ( induttivo ) che comprometteva il funzionamento del pseudo alimentatore composto dalla rete R4 , C1, D6 dove bastava per ovviare alla anomalia, ridurre il valore di R4 a 220 ohm e stabilizzare a 15v invece di 12,6v usando un D6 oppurtuno. La soluzione di stabilizzare a 15v è ragionata in merito al fatto che, il transistor NPN con carico sul collettore, ha comunque una Vce che risulterebbe trascurabile utilizzando un relais a tensione minore , nel nostro caso compensiamo incrementando la tensione di alimentazione a 15v – 3 di Vce il relais viene alimentato al suo valore di tensione nominale.

«Il relais che sgancia al variare del carico»

Il fenomeno descritto da sig. Giulio di Firenze, montato il tutto all’interno del suo amplificatore CB della magnum ME600, durante l’utilizzo quindi in presenza di consumi elevati, il relais tende a sganciare e di conseguenza la resistenza R5 riscalda in maniera considerevole.

Anomalia causata dalla polarizzazione di base del transistor, che al fine di rispettare i tempi R*C per ottenere un ritardo di almeno un secondo, avevo posto al limite la corrente di base del Transistor . Difficoltà sormontabile modificando il partitore R2, R3 con i valori rispettivi

R2 = 68 Kohm

R3 = 27 Kohm

Inoltre l’utilizzo di un transistor BD139 è stata una scelta scaturita dalla corposa disponibilità in mio possesso, forse un po’ eccessivo anche perché le correnti in gioco sono basse e le dissipazioni minime. Si può usare come sostituto anche un 2SC1815 oppure 2SC945 senza modificare il PCB.

I più pignoli possono modificare lo stampato.

Nella foto in basso riporto un esempio di modifica veloce con le migliorie apportate.

A seguito di queste migliorie non ho avuto segnalazioni o difficoltà ulteriori, resto in ogni caso disponibile a chi ha domande o difficoltà .