Elettronica per Maker

Il movimento dei maker, nato negli Stati Uniti alcuni anni fa, si sta diffondendo anche in Italia. Sempre più persone stanno tornando a costruire oggetti per diletto o con la speranza di trasformare un hobby in un’azienda. I maker studiano le tecnologie e le diffondono gratuitamente e apertamente. I due simboli più visibili e noti di questo movimento sono Arduino e le stampanti 3D.

Nel 2013, alla prima edizione della Maker Faire europea, la fiera dei maker, si sono con- tati 35.000 visitatori; l’anno successivo si sono registrate 90.000 visite. Sull’onda di questo fenomeno, oggi molte persone si sono riavvicinate all’elettronica. Molti hanno necessità di realizzare schede e circuiti per far funzionare oggetti, renderli interattivi, rilevare e trasmettere segnali. Queste persone spesso, però, non hanno una formazione “elettronica”, sono designer, architetti, inventori, innovatori... ma non hanno idea di come possa funzionare un circuito. Semplicemente hanno dei problemi che vogliono risolvere e stanno cercando la via per farlo.

Molti si trovano in una situazione simile a quella di un bambino che smonta un televi- sore e vi scopre un mondo misterioso e incomprensibile. Arduino permette a chiunque di costruire oggetti complessi e modulari, dotati di display, bluetooth, wifi, gps... anche senza capire molto di quello che accade. Spesso serve collegare qualcosa di diverso, ma molto semplice e ci si trova in difficoltà: come si collega un relè? che resistenza serve per accendere un LED?

Il mio video corso è introduttivo e semplificato. Molti temi sono stati ridotti per facilitare la comprensione e per arrivare subito al punto. Gli argomenti non sono semplici e nascondono notevoli complicazioni fisiche e matematiche che ho cercato di evitare e che potete approfondire in autonomia con qualche testo aggiuntivo. Ho voluto tenere un approccio operativo, per mettervi nelle condizioni di capire e quindi fare.

Buon divertimento!

Paolo

In questa lezione presento gli strumenti e i materiali necessari per iniziare.

Per realizzare rapidamente prototipi elettronici senza utilizzare stagno e saldatore si utilizzano le breadboard o basette sperimentali. Una breadboard è una piccola tavoletta forata dotata di contatti elettrici. Inserendo i terminali dei componenti nei fori possiamo creare dei circuiti molto rapidamente e senza dover accendere il saldatore. Il nome breadboard deriva dall'analogia con tipo di tagliere per il pane formato da un vassoio sopra di cui è posta una griglia con dei fori rettangolari. Quando si taglia il pane, le briciole si raccolgono nel vassoio sottostante passando per i fori.

Le breadboard sono disponibili in vari formati (intera, mezza e mini) ma presentano tutte delle caratteristiche comuni nella disposizione dei contatti. La distanza tra i fori è di 2,54 mm, una misura particolare pari a un decimo di pollice, il passo standard utilizzato nei circuiti integrati e nella maggior parte dei componenti elettronici. Le breadboard hanno anche un solco centrale che permette l’inserimento di circuiti integrati. I contatti sono disposti in gruppi da 5 (detti strip), in file parallele disposte lungo i lati del solco centrale. I fori di ogni riga sono in contatto tra di loro così che per collegare due componenti è sufficiente inserire uno dei loro terminali nella stessa fila. Richiamando l'analogia con l'acqua, in cui i fili elettrici sono come tubi idraulici, i cinque fori di una riga della breadboard sono paragonabili a un tubo di raccordo con cinque vie: introducendo l'acqua da un foro potete prelevarla da uno dei rimanenti.

Molte breadboard sono dotate di lunghe file di pin laterali (chiamati rail o strip) molto comodi per distribuire le tensioni di alimentazione nelle varie parti del circuito.

Le breadboard a formato intero hanno solitamente 50 o 60 righe di contatti mentre i modelli più piccoli circa 30 (mezza breadboard) o anche meno (una ventina per le mini breadboard).

Per realizzare i contatti è consigliabile utilizzare speciali cavetti flessibili, “intestati” con un piccolo terminale rigido, adatto ad essere inserito nei fori della breadboard. Esistono anche jumper rigidi a forma di “C”, di varie misure, molto utili per ottenere circuiti più compatti. Quando il circuito non è più necessario possiamo riutilizzare la tavoletta rimuovendo componenti e jumper.

Le breadboard non sono adatte per circuiti “critici”, in radiofrequenza o che lavorano a frequenze troppo elevate per via delle capacità parassite che presentano e anche per la loro intrinseca stabilità dovuta ai contatti sempre precari offerti dai jumper.

Un buon kit per poter svolgere gli esperimenti del corso è il seguente:

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Realizziamo il nostro primo circuito utilizzando:

• 1 breadboard

• 1 LED

• 1 resistenza da 390 ohm

• 1 pila da 9 volt

• alcuni jumper

TinkerCad permette di simulare i circuiti on-line con un semplice browser.

La corrente elettrica è un fenomeno dovuto al movimento di particelle cariche elet- tricamente all’interno di un materiale conduttore come il rame o il ferro. Una volta si pensava che queste particelle avessero una carica positiva, ma in realtà sono elettroni, cioè particelle che hanno una carica negativa. I metalli sono formati da atomi ricchi di elettroni che si possono muovere facilmente; per questo motivo la corrente circola bene nel rame e nel ferro, che si definiscono “conduttori”. Immaginiamo di prendere una batteria, una lampadina e di collegare il tutto con del filo elettrico. Delle cariche elettriche partiranno dal polo positivo della batteria, spostandosi lungo il filo e accendendo la lampadina, per poi tornare al punto di partenza, nel polo negativo. Il filo può essere paragonato a un tubo, e gli elettroni alle molecole d’acqua che scorrono nel tubo. Il polo positivo della batteria si può sostituire con un rubinetto e il polo negativo con lo scarico, in cui l’acqua finisce al termine del suo giro.

La corrente ha un verso, indicato anche con il termine polarità, perché le cariche scor- rono sempre dal polo positivo a quello negativo. Il primo a introdurre questa idea fu Benjamin Franklin, che non aveva gli strumenti o le conoscenze fisiche per accorgersi che, in realtà, la corrente era dovuta agli elettroni con carica negativa e non a delle ipotetiche particelle positive. Franklin descrisse semplicemente quello che poteva osservare con i propri occhi. Si è sempre rimasti legati a questa convenzione, anche se in realtà gli elettroni si muovono dal polo negativo a quello positivo. Il polo positivo di solito è indicato con un segno “+” o con il colore rosso, mentre il polo negativo è indicato con il segno “-” o con il colore nero.

L’unità di misura della corrente è l’ampere, che è anche il nome del suo scopritore, il fisico francese André-Marie Ampère (1775–1836). Il simbolo dell’ampere è una “A” e nelle formule la corrente s’indica di solito con la lettera “I”. Quando le correnti sono piccole, si possono esprimere in milliampere [mA], e nel caso siano molto piccole, come le correnti intercettate dalle radio, anche in microampere [μA]. Un milliampere è pari a 0,001 ampere, un microampere è pari a 0,000001 ampere.

Immaginiamo di poter accumulare un certo numero di cariche positive in un posto e di mettere a una certa distanza un secondo raggruppamento di cariche negative. Tra i due gruppi di cariche si crea un campo elettrico, così che se ponessimo una piccola carica positiva in questo campo, questa si sposterebbe verso il gruppo con segno negativo modificando la sua energia. Una carica elettrica, ferma in un campo elettrico, possiede un certo livello di energia potenziale, solo per il fatto di essere in un punto preciso e di stare ferma lì. L’energia potenziale dipende dalla posizione e da nient’altro (per questo assomiglia all’altezza a cui poniamo il tubo con l’acqua). Il voltaggio si ottiene dividendo l’energia potenziale per la quantità di carica della particella ed espri- me la quantità di energia necessaria per spostarla. Si parla di differenza di potenziale perché è difficile fare misure assolute, mentre è più facile fare dei confronti e quindi fornire delle misure relative.

Ricorriamo alla metafora dell’acqua, che può scorrere se c’è un dislivello. Per ragioni simili, la corrente elettrica può scorrere se esiste un dislivello... o meglio una differenza di potenziale, che è come dire che due punti sono posti ad altezze differenti. Se prendiamo un tubo molto lungo, lo posiamo a terra e lo riempiamo d’acqua, questa uscirà dall’altra estremità con poca forza. Se ora solleviamo uno dei due capi, allora l’acqua uscirà con maggior forza. Maggiore è il dislivello e maggiore sarà la forza (o pressione) all’uscita del tubo. La tensione si può immaginare come il dislivello da cui cade l’acqua: è come l’altezza di una cascata d’acqua.

L’unità di misura della tensione è il volt, dal nome del conte e scienziato Alessandro Volta (1745–1827), famoso anche per l’invenzione della pila e per la scoperta del metano.

Per evitare di danneggiare un circuito, e anche di farsi male, è necessario verificare che:

• la tensione sia corretta;

• ci sia sufficiente corrente.

L’alimentazione di un circuito è fornita da un generatore, termine con cui s’indica un alimentatore, una batteria o qualsiasi cosa in grado di fornire corrente e tensione. La tensione fornita dal generatore e quella richiesta dal circuito devono coincidere. Immaginiamo che l’alimentatore sia una piccola cascatella d’acqua e che il circuito sia un piccolo mulino. Se la ruota del mulino è troppo grande, la cascata non riuscirà a riempire la ruota del mulino e a farla muovere. Se invece la cascata è troppo alta e la ruota del mulino è molto piccola, la caduta dell’acqua danneggerà o distruggerà completamente la ruota.

Se la tensione dell’alimentatore è inferiore alla tensione richiesta dal circuito, il circuito non funzionerà. Se cerchiamo di alimentare un dispositivo elettrico, che richiede tre batterie da 1,5 volt, con una batteria sola, difficilmente il dispositivo mostrerà qualche segno di vita. Se collegassimo il dispositivo a quattro o cinque batterie, rischieremmo di bruciarlo.

Ogni circuito consuma una certa quantità di corrente. Se gli forniamo poca corrente, il circuito non funzionerà o si accenderà in modo non corretto. Per accendere un circuito che funziona a 5 volt e che richiede un ampere di corrente devo impostare la regolazione del voltaggio esattamente su 5 volt (o poco meno). Se portassi la tensione a 7 volt, allora il circuito si brucerebbe (non fatelo!). L’alimentatore ha anche una regolazione per la corrente. Se la corrente è impostata a 0 ampere, il circuito è spento, anche se la tensione è corretta, perché non gli arriva corrente.

I resistori riducono il flusso di corrente. Immaginiamo di stare innaffiando le rose del giardino con un tubo di gomma in cui scorre l’acqua. A un certo punto il flusso d’acqua s’interrompe. Ci giriamo e scopriamo un nostro amico che sta schiacciando con un piede il tubo. Il passaggio è ostruito e quindi passa meno acqua. I resistori sono, per la corrente, come un tubo con una strettoia.

I mattoncini base per costruire circuiti sono i componenti elettronici. Un generico dispositivo elettronico dotato di due terminali si chiama bipolo. I bipoli servono per studiare i collegamenti e la forma dei circuiti (in termini colti: la topologia dei circuiti). Il disegno su carta del bipolo è il simbolo che lo rappresenta.

Un circuito elettrico è formato da un insieme di bipoli collegati tra di loro con dei fili elettrici. Possiamo collegare i bipoli e fili in infinite combinazioni, ma ci sono delle regole da rispettare:

• i bipoli possono avere sempre e solo due terminali;

• i collegamenti tra bipoli si fanno solo utilizzando i loro terminali (non sul corpo!);

• se adottiamo l’analogia dell’acqua, il fluido che entra in un terminale del bipolo,

deve poi uscire tutto dall’altro terminale;

• poiché i bipoli sono solo dei simboli, i loro terminali possono essere lunghi

a piacimento;

• quando colleghiamo insieme i terminali di più bipoli, creiamo un nodo;

• la nostra composizione di bipoli non può avere terminali liberi.

Quando colleghiamo tra di loro una “manciata” di bipoli, creiamo quello che un matematico chiamerebbe grafo.

La corrente che utilizzeremo per i nostri circuiti è di tipo continuo: il suo valore resta costante nel tempo. È la corrente che può fornire una batteria o un alimentatore. Nei testi inglesi è indicata anche con la dicitura DC (Direct Current). La corrente alternata è una corrente che varia periodicamente nel tempo: scorre un po’ in una direzione e poi per un po’ nella direzione opposta. Ricorrendo ancora all’analogia con l’acqua è come se avessimo una pompa rotante che spinge l’acqua, all’interno di un tubo, un po’ in un verso e un po’ nell’altro.

La corrente che arriva nelle nostre case è di questo tipo e fu utilizzata per la prima volta dal geniale Nikola Tesla.

I resistori sono componenti elettronici costruiti con dei materiali che offrono una certa resistenza al passaggio della corrente.

Un valore basso di resistenza equivale a un tubo poco stretto o a un materiale che non oppone molta difficoltà al passaggio della corrente elettrica; un valore elevato di resistenza si ha quando solo poca corrente riesce a fluire nel materiale. La resistenza, cioè la difficoltà con cui la corrente attraversa un materiale, si misura in ohm (che si scrive con la lettera greca omega). Per il nome dell’unità di misura è stato usato il nome del suo scopritore, lo scienziato tedesco: George Simon Alfred Ohm (1789–1854).

Il tipo più diffuso di resistore assomiglia a un piccolo wurstel con le estremità rigonfie e con delle bande colorate che servono per individuarne il valore. Di solito le bande sono quattro e una delle strisce, quella posta a un’estremità, è di colore dorato. Per leggere la resistenza teniamo la banda dorata alla nostra destra e poi leggiamo le bande colorate partendo da sinistra verso destra usando una tabella di corrispondenze tra colori e numeri.

La legge di Ohm, che mette in relazione i valori di tensione, corrente e resistenza, si scrive:

V = I R

Con la legge di Ohm possiamo calcolare tensioni e correnti presenti in un circuito.

Collegando due resistori uno di seguito all’altro otteniamo quello che si chiama un “collegamento in serie”. La corrente che entra nel primo, lo attraversa e passa nel secondo. Due resistori in serie si comportano come un unico resistore del valore pari alla somma delle due resistenze. Possiamo spiegare il concetto in termini idraulici osservando che un resistore è come un tubo con una strozzatura: riduce il flusso dell’acqua che vi passa. Due strozzature una di seguito all’altra sono equivalenti a un passaggio più stretto perché stiamo sommando gli effetti.

Colleghiamo due resistori in parallelo, cioè in modo da accoppiare i loro terminali. La corrente in questo caso si trova di fronte a un bivio e si dividerà. Se le resistenze sono di pari valore, la corrente si dividerà in parti uguali, mentre in caso contrario sulla resistenza minore passerà la corrente maggiore.

I fenomeni elettrici sono invisibili. Non possiamo vedere gli elettroni che percorrono un filo metallico. Possiamo misurare correnti e tensioni rilevando degli effetti “secondari”, come i campi elettromagnetici, provocati dal moto delle correnti. Per effettuare misure elettriche possiamo utilizzare un tester o multimetro. I tester hanno un display numerico o a lancetta, un selettore rotativo e tre o quattro fori per inserire delle sonde, cioè una coppia di matite con la punta in metallo, collegate a dei cordoni. Le sonde sono sempre una rossa e una nera, che sono i colori convenzionali che corrispondono al positivo (rosso) e al negativo (nero).

Nella lezione proviamo a effettuare alcune misure su circuiti elettrici.

Per far muovere qualsiasi cosa è necessario fornire dell’energia, anche per spostare

cose minuscole come degli elettroni. Lo spostamento può avvenire in tempi differenti:

un secondo, un’ora oppure un anno. Più veloce sarà il movimento e maggiore sarà la

potenza. Il mio vecchio libro di fisica, su una pagina ingiallita, riporta una formula che

dice che la potenza è pari alla quantità di energia divisa per il tempo: un’azione sarà

tanto più potente quanto più avverrà rapidamente.

La potenza elettrica si misura in watt (con W come simbolo), in onore di James Watt,

che nel 1800 si dilettava con macchine a vapore, cavalli e altre diavolerie, misurando

tempi ed energie. La potenza elettrica per i circuiti elettrici si può calcolare moltiplicando

la tensione misurata tra i terminali di un dipolo con la corrente che lo attraversa.

P =V I

Immaginarsi che la corrente elettrica sia simile a dell’acqua che scorre in un tubo semplifica molto le cose e aiuta a capire, purtroppo questo modello “fa acqua”! Scopriamo perché...

Per aumentare il volume dello stereo ruotiamo una manopola che modifica il valore di una resistenza “modificabile” che si chiama potenziometro: uno speciale componente dotato di tre piedini e di un alberino. L’alberino è collegato a un cursore che scorre su una striscia di materiale resistivo, disposto in cerchio. La rotazione massima è di circa 270° gradi e la resistenza può variare dal valore minimo pari a zero ohm, fino al valore massimo, che di solito è stampato sul corpo componente.

Alcuni speciali componenti chiamati “multi giro” possono compiere più di un giro. La variazione, di solito, è lineare, ma alcuni potenziometri, soprattutto quelli destinati a essere impiegati come controllo del volume, sono costruiti per variare in modo non lineare (logaritmico). I trimmer sono delle resistenze variabili da utilizzare nei circuiti stampati. Non hanno un alberino, ma una tacca da regolare con un cacciavite: si usano per impostare dei valori che poi non si dovranno modificare molto spesso.

I resistori sono componenti il cui valore dipende da molti fattori, tra cui la temperatura. Solitamente l’influenza della temperatura è indesiderata, ma si è pensato di creare degli elementi fortemente dipendenti da questo parametro, così da sfruttarli come sensori per la temperatura. I termistori sono quindi dei resistori realizzati con materiali la cui resistività dipende dalla temperatura in modo lineare.

Così come alcuni materiali resistivi sono sensibili alle variazioni di temperatura, altri sono sensibili alle variazioni di luce e parliamo quindi di fotoresistori. Alcuni materiali, se esposti alla luce, modificano le loro proprietà elettriche e possono modificare la loro resistenza. I fotoresistori sono fabbricati con degli speciali materiali che quando sono colpiti dalla luce – e quindi da fotoni – diminuiscono la loro resistenza.

I LED sono componenti che emettono luce: una specie di lampadina. Sono componenti diffusissimi e il nome è in realtà una sigla che significa diodo emettitore di luce (Light Emitting Diode). Rispetto a una comune lampadina hanno due terminali chiamati anodo e catodo e per accenderli devono essere collegati correttamente, perché la corrente può attraversarli solo in un senso. Il catodo corrisponde al terminale negativo e l’anodo al terminale positivo.

Un diodo è un componente in cui la corrente circola in un solo verso. È un dispositivo abbastanza semplice, anche se molto importante perché ha messo le basi per lo sviluppo dei transistor e dei circuiti integrati. diodi si usano per evitare un cortocircuito o impedire che forti correnti di verso opposto attraversino altri dispositivi e li danneggino. Si utilizzano anche negli alimentatori che prelevano la tensione di rete a 220 V, la riducono e la trasformano in corrente continua. La trasformazione da corrente alternata a corrente continua si può fare con dei diodi.

I diodi si realizzano ponendo a contatto due strati di semiconduttore, uno di tipo P e uno di tipo N e formando una giunzione PN. I primi diodi erano costruiti utilizzando il germanio, in seguito si è passati al silicio. Le due zone con polarità opposte creano una barriera elettrica che può impedire il passaggio della corrente in una delle due direzioni. Il simbolo del diodo ricorda una specie di freccia, suggerendo in quale direzione scorre la corrente.

I condensatori sono dei componenti in grado di immagazzinare cariche elettriche. Sono realizzati da un sandwich formato da due piastre di materiale conduttivo, le armature, che racchiudono uno strato isolante o anche solo dell’aria, chiamato il dielettrico. Non c’è contatto tra le parti e quindi non dovrebbe circolare corrente! In effetti questo è quello che accade “a regime”, quando le correnti sono stabili. Nei transitori e quando le correnti variano nel tempo, i condensatori si comportano come se fossero dei particolari resistori.

Sulle armature, per effetto delle correnti e delle tensioni applicate, si accumulano delle cariche, positive da una parte e negative dalla parte opposta. Gli “strani” comportamenti sono dovuti alle variazioni delle cariche sulle armature. La capacità di trattenere cariche sulle armature si esprime in farad e questi componenti hanno un intervallo di valori molto ampio che va dalle migliaia di microfarad (μF) dei condensatori usati in grossi alimentatori o amplificatori, fino ai picofarad (pF) dei componenti usati per radio e computer. Un condensatore si può paragonare a un bicchiere, in grado di immagazzinare piccole quantità d’acqua. In realtà sono più simili a un bicchiere con un piccolo foro che lo fa svuotare. Il foro rappresenta le perdite che il componente inevitabilmente presenta.

Pulsanti e interruttori (switch) possono fornire il più semplice feedback da parte di un utente.

I pulsanti sono dispositivi meccanici dotati di una molla che contrasta la pressione del tasto. La molla può essere più o meno forte, anche per evitare pressioni indesiderate, magari causate da vibrazioni. Il modello più diffuso di pulsante è quello chiamato normalmente aperto (NO): premendo il tasto, si mettono in contatto elettrico i due terminali. In un pulsante normalmente chiuso (NC), i terminali sono sempre in contatto e, premendo il tasto, interrompiamo il contatto.

Un relè è un interruttore pilotato elettricamente che serve per isolare due circuiti. Un circuito a bassa tensione può controllare un circuito con correnti o tensioni elevate senza che ci sia un contatto elettrico tra i due. I relè sono formati da un interruttore o un deviatore azionato da una elettrocalamita. Per creare un’elettrocalamita è sufficiente avvolgere un filo attorno a un nucleo metallico. Applicando una corrente alla bobina, si formerà un campo elettromagnetico che farà scattare i contatti elettrici all’interno del relè. Le elettrocalamite richiedono parecchia corrente per funzionare e provocano effetti indesiderati: quando non sono più alimentate e il relè torna nella sua condizione di riposo, rilasciano delle correnti secondarie che potrebbero anche danneggiare il circuito di controllo a bassa tensione.

Utilizziamo un relè e alcuni componenti passivi per realizzare un lampeggiatore.

In questa lezione vi presento una rassegna di trucchi per lavorare bene con le breadboard.

Un partitore resistivo permette di suddividere la tensione o la corrente. Vediamo come progettarne uno e facciamo alcune considerazioni.

I diodi Zener permettono di ottenere delle tensioni di riferimento più stabili rispetto ai partitori. Vediamo come funzionano e come costruire un circuito che li utilizza.

Parliamo anche dei diodi schottky.

Per realizzare dei circuiti affidabili e resistenti è necessario utilizzare un saldatore e fissare i componenti a delle piccole tavolette chiamate anche basette, che possono essere “universali” e quindi simili a una breadboard, oppure specifiche per un particolare utilizzo e quindi dotate delle piste di collegamento (circuiti stampati). I componenti si saldano fondendo una lega di stagno e piombo e, una volta saldati, non è semplice dissaldarli. Saldare non è per nulla difficile e neppure pericoloso se si fa un po’ di pratica e ai prestano le dovute attenzioni.

Le basette per prototipi sono anche chiamate “mille-fori”, protoboard o stripboard: sono delle tavolette in bachelite o vetronite forate regolarmente, con un passo standard da 2,54 mm. Sul lato inferiore ogni foro è circondato da un piccolo anello piatto in rame (la piazzola). I componenti si fissano saldando i loro terminali alle piazzole.

Vediamo alcuni esempi pratici di saldatura su circuito stampato e millefori.

Il transistor bipolare (BJT) è un dispositivo con tre terminali realizzato da tre strati di semiconduttore alternati. Il funzionamento si può spiegare con elettroni, lacune, giunzioni e regioni di svuotamento, descrivendo tutto con alcune formule matematiche, corredate da grafici e tabelle. Un transistor non è nient’altro che un dispositivo in grado di regolare il flusso di una corrente principale, utilizzando una piccola corrente di controllo.

Per comprendere il transistor sono due i punti fondamentali da tener sempre presenti:

• il transistor bipolare è analogo a una specie di rubinetto;

• è un dispositivo che funziona a corrente.

I tre terminali del transistor prendono il nome di base, emettitore e collettore.

Utilizziamo un transistor per controllare un relè.

Costruiamo un lampeggiatore di LED a transistor

Il transistor a effetto di campo (FET) è un dispositivo a tre terminali ottenuto combinando i materiali semiconduttori in un modo differente rispetto ai transistor bipolari. I FET hanno un canale principale in cui scorre la corrente con due inserti nella parte centrale, realizzati con un semiconduttore di tipo opposto che forma una giunzione PN e che quindi si comporta come un diodo. Per questa ragione i transistor costruiti con questa tecnologia si chiamano anche J-FET, cioè Junction-FET (“a giunzione”, perché contengono una giunzione PN). Quando la giunzione PN è polarizzata inversamente, può limitare o impedire il passaggio della corrente nel canale principale.

I transistor MOSFET appartengono alla famiglia dei transistor FET e hanno un comportamento simile ai J-FET. Anche loro hanno tre terminali chiamati gate, source e drain. Applicando una tensione al gate è possibile controllare la corrente che circola nel semiconduttore a cui sono collegati drain e source (chiamato anche canale). Attraverso il gate dei transistor J-FET passa una corrente molto piccola (qualche pA, picoampere!), ma nel MOSFET questa corrente è ancora più piccola.

In questa lezione parliamo di trasformatori, ponti a diodi e regolatori di tensione: tutto quello che serve per realizzare un alimentatore lineare.

Cenni teorici sul funzionamento degli alimentatori switching.

Un circuito integrato è un circuito miniaturizzato realizzato su un piccolo rettangolo di silicio (il chip), su cui sono ricavati transistor e componenti passivi, come resistori e condensatori. Il chip è molto delicato e per questo motivo è racchiuso in un contenitore dotato di una serie di piedini, i pin, per collegarlo elettricamente al mondo esterno. Ogni pin è connesso al chip con sottilissimi fili in oro. Attualmente sono in commercio numerosi circuiti integrati, in grado di coprire ogni tipo di funzione e necessità.

Parliamo di porte logiche e vediamo come utilizzarle sperimentando con alcuni circuiti integrati.

Il chip NE555 è un timer molto versatile che nasce all’inizio degli anni ’70 da un’idea e dal lavoro di Hans Camenzind, che completamente da solo, nel giro di pochi mesi, realizzò una serie di prototipi, fino alla progettazione del master per la realizzazione del chip. Collegando al 555 una resistenza e un condensatore è possibile ottenere delle temporizzazioni abbastanza precise. Può funzionare come un timer da cucina che, una volta avviato, scatta dopo il tempo impostato, oppure come oscillatore, producendo un segnale regolare e continuo sul suo pin di uscita.

Utilizziamo un NE555 per far lampeggiare un LED.

Attenzione: ci sono delle imprecisioni nello schema alla lavagna. Usate questi valori per i condensatori:

C2= 10nF - ceramico, mlcc, a film, come vuoi

C1 = 10uF - elettrolitico (16V o superiore)

Lezione finale del corso!