SEMPLICE TERMOSTATO PER AVERE FREQUENZIMETRI ED APPARATI PIU' PRECISI
Elaborazione di CB "Roderigo" - RCT #030 Aldo - 01/03/2010
rode.rigo@yahoo.it
Tra
Estate ed Inverno i quarzi possono anche scartare di 200-300 Hz su 30
MHz e
talvolta non è accettabile. Con la presente realizzazione migliorerete
senz’altro la precisione dei vostri frequenzimetri ed apparati, in
special modo in banda laterale.
Il
cuore del marchingegno è l’operazionale LM741 in configurazione di
comparatore triggerato, pilotato dalla sonda termica costituita
dal transistor BC177.
Esso operazionale, a sua volta,“modula” la
corrente che scorre nel darlington Tip126, in funzione di
riscaldatore. Lo schema è di una semplicità disarmante: l’aumento di
tensione ai capi del BC177, in stretto contatto termico con il Tip126,
è di circa 1mV per °C, pertanto, quando la temperatura di quest’ultimo,
durante la sua escursione, farà superare alla sonda (al piedino 3
LM741) la tensione di riferimento (al piedino 2 LM741),
l’operazionale porterà l’uscita a livello alto interdicendo il Tip126;
mentre forzerà l’uscita a livello basso, se la tensione scenderà sotto
quella di soglia, portando il darlington in conduzione.
Il
cambiamento di stato dell’uscita, in certo qual modo, grazie
all’integrazione operata del condensatore da 33nF non è troppo
repentina, ma abbastanza graduale.
NOTE: LD1 è protetto da 3 x 1N4148
che fungono da ZENER essendo sottoposto a tensione tra 0 e 8-9 V.
I valori di tensione riportati, non sono tassativi poiché
si riferiscono al valore di 43°C durante il riscaldamento del Tip126.
Tutte le resistenze sono da ¼ di
Watt o meglio 1/8 salvo Ra che è da 4 W, tuttavia, funzionando ad intermittenza
può essere anche 2 W.
P1 è un trimmer potenziometrico
multigiri da 25 Kohm; P2 un trimmer semplice.
Il diodo ZENER è da 9 Volt, 1/2 Watt.
L’assemblaggio tra sensore, riscaldatore e quarzo è spiegato nella seguente figura:
- Il
transistor BC177 (o altro purchè PNP in capsula metallica) va saldato sulla
parte anteriore del Tip126 (o altro darlington PNP con Hfe=>750)
- Il Tip126 va messo a contatto col quarzo è tenuto a mezzo di una o due fascette autobloccanti.
Il Tip126 può essere sostituito dal sottostante schema:
TR1 è un PNP di piccola potenza Hfe>150, TR2 è un PNP di media potenza Hfe>50 con dissipatore metallico posteriore.
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COLLEGAMENTI E TARATURA
Considerando che i due collettori saranno collegati assieme per saldatura, potrete usare un cavetto schermato con un coassiale un pò robusto per il Tip126: la calza al collettore il coassiale all'emittore.
Con un altro cavetto schermato a tre coassiali, della stessa lunghezza del primo, collegherete: un coassiale alla base del Tip126, il secondo alla base del BC177, il terzo all'emittore del BC177; la calza metallica sarà collegata solo alla massa del circuito per un solo capo.
Si raccomanda, per il Tip126 un cavetto con coassiale un pò robusto perchè devono scorrere 600-800 mA...benvenga ogni altra soluzione razionale!
L' ALIMENTATORE
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CONSIDERAZIONI
Grossolanamente potrete servirvi del tatto, valutando una temperatura che bruci appena, ma non scotti, tuttavia, personalmente sconsiglio tale procedura pressappochista, per quanto segue.
Alla temperatura dell'aletta di 40 °C , il Tip126 dissiperà attorno ai 4 W (però sufficienti a far salire la temperatura del quarzo a 38-39 °C), poichè la resistenza specifica di giunzione del Tip126 è di 2,5 °C/W, la temperatura di giunzione raggiungerà i 100 °C e sommando una eventuale temperatura ambiente di 25 °C farà 125 °C; con una temperatura ambiente, poi, di 30 °C farà 130 °C.
La massima temperatura di giunzione del Tip126 è di 150 °C, poi fonde, quindi non esagerate facendolo riscaldare troppo oltre quanto consigliato, anche se una temperatura ambiente di 40-50 °C non l'avrete mai.
Usando il transistor BDX54, con res. specifica, giunzione contenitore, di 2,08 °C/W, potrete salire anche a 50 àC.
Dalle prove sperimentate: con termostato a regime (10-15 minuti), riesco a leggere, a più o meno 5 Hz, la frequenza di taratura, del mio frequenzimetro, effettuata, a suo tempo, con una frequenza campione di 25.000.000 Hz a 25 °C.
In precedenza, fra la lettura a frequenzimetro appena acceso e dopo alcune ore di funzionamento, lo scarto era di 600-700 Hz su 30 MHz.
Trattasi di apparecchio autocostruito con quarzo da 1 MHz, in atmosfera di gas inerte, allora pagato una fortuna. L'idea del mrchingegno non è del tutto mia, proviene da un'antica lettura di una trentina d'anni fa, ma, non avendo più a disposizione tale fonte, ho lavorato sui ricordi di principio.
a) sostituite, temporaneamente, alla Ra da 10 ohm una resistenza da 100 ohm 1 W;
b) portate il cursore di P2 verso la massima resistenza e quello di P1 verso massa;
c) date tensione all'apparecchio: 12V stabilizzati; N.B. LD1 dovrebbe essere spento;
d) ruotate P2 fino a leggere, sul piedino 3 dell' LM741, una tensione di 2-2,5 V; LD1 spento;
e) ruotate P1 fino a leggere sul piedino 2 una tensione di qualche decimo in più del piedino 3 e comunque fino a fare accendere LD1, attendete lo spegnimento, poi raffreddate, per esempio soffiando sulla sonda, LD1 dovrebbe riaccendersi; riscaldate leggermente la sonda: LD1 deve spegnersi.
Accertatevi che ciò avvenga per alcune volte e regolarmente;
f) ad apparecchio spento collegate Ra = 10 ohm e riaccendete; Ld1 dovrebbe rimanere acceso pochi istanti e spegnersi;
g) riprendete a ruotare P1 fino a far riaccendere il led e attendete che si rispenga; così facendo farete gradualmente aumentare la temperatura del Tip126; ripetete il procedimento fino a quando non farete raggiungere al Tip126 la temperatura desiderata di 40 °C. Lasciate funzionare e verificate il continuo spegnimento ed accensione, per qualche tempo.
Se avrete seguito il tutto con un termometro constaterete che la temperatura raggiunta sarà conservata nell'ambito di meno di 1/2 °C; salvo improvvise fonti di raffreddamento...come ad esempio correnti d'aria.
A questo punto il tutto è pronto per essere affiancato e fissato al quarzo.
LD1 verrà collocato all'esterno per seguire la termostatazione.
Il costo, usando componenti di recupero, è irrisorio, si limita allo stagno e al consumo d'energia elettrica del saldatore; mentre per il tutto nuovo è di circa 15 Euro e ben sappiamo quanto costino quei termostati prodotti dall'industria, ammesso di trovarli, per gli apparati.
Il presente elaborato tecnico viene presentato non a scopo di lucro, pertanto si spera venga mantenuta la stessa etica e deontologia anche per parte di chi lo realizzerà...per altri.
Schemi e testi elaborati da CB "Roderigo" - RCT #030
01/03/2010
