L’effetto di accensione e spegnimento graduale applicato a lampadine e led mi ha sempre incuriosito, così mi sono messo a studiare un pò per replicarlo. Il risultato è questo semplice circuito con l’aggiunta di un multivibratore astabile che automatizza il processo.
Analisi del circuito
La prima parte è costituita da un multivibratore astabile che ciclicamente porta la sua uscita a livello logico alto e successivamente basso. Per il calcolo della frequenza il datasheet riporta questa formula:
Considerando R1 ed R2 in ohm e C1 in nF la formula con risultato in Hertz diventa:
T = (((R1+(2×R2)))×C1)/1000000
f = (1,44/T)×1000
Quindi con R1 = 220.000 ohm, R2 = 1.500.000 ohm e C1 = 1000 nF (1 uF) otteniamo:
T = (((220000+(2×1500000)))×1000)/1000000
f = (1,44/3220)×1000 –> 0,45 Hz
Volendo calcolare il duty cycle, ovvero il rapporto che c’è tra il segnale positivo e il periodo totale del segnale ad onda quadra ed è espresso in percentuale, sempre il datasheet riporta questa formula:
Facendo il calcolo con i valori delle resistenze viste sopra otteniamo:
d1 = (R1+(2xR2))/100
D = R2/d1
Quindi:
d1 = (220000+(2×1500000))/100
D = 1500000/32200 –> 47%
Esempio di funzionamento: poniamo che C1 sia scarico e l’uscita a livello logico basso. Il pin 2 del NE555 è collegato a C1 e si trova a livello inferiore a 1/3 della tensione di alimentazione, quindi l’affermazione precedente risulta vera e l’uscita (pin 3) si pone subito a livello logico alto.
L’interruttore interno si apre e permette la carica del condensatore attraverso le resistenze R1 e R2. La tensione su C1 aumenta e, raggiunti i 2/3 della tensione di alimentazione, riporta l’uscita a livello logico basso. L’interruttore interno si chiude nuovamente e mette a massa il pin 7. Quando però la tensione su C1 scende di nuovo a 1/ 3 dell’alimentazione il pin 3 viene rimesso a livello logico alto e il ciclo si ripete di nuovo.
Per pilotare una lampadina, anche con una bassa tensione, serve una notevole corrente, in questo caso 100 mA. Per far ciò ho dovuto far uso di un transistor Darlington; questo componente è formato da due transistor in cascata e presenta i vantaggi di una notevole impedenza in ingresso e un guadagno, conosciuto come hFE, molto elevato dato dal prodotto dei parametri hFE dei due transistor. Nel circuito ho usato un TIP122, ma nulla vieta di ottenere la medesima configurazione usando due transistor comuni:
Consideriamo una hFE di 300 per il BC337 e di 40 per il BD139 otteniamo:
300 x 40 = 12000
Non male!
Il condensatore tra base e massa serve a garantire l’effetto fade in/fade out. La durata della dissolvenza è direttamente proporzionale alla sua capacità. In altre parole con un condensatore piccolo si ottiene una dissolvenza molto breve, con uno di capacità più elevata la dissolvenza è più lenta. La scelta del valore dipende dal gusto del costruttore.
Versione con led
Lo stesso circuito può essere usato con un led. Essendo richiesta una corrente di funzionamento minore basta sostituire il transistor Darlington con uno comune e mettere una resistenza in serie al led stesso:
Il tutto poi può essere montato, ad esempio, in un dispositivo più grande che prevede un allarme visivo. Le possibilità di utilizzo sono limitate solo dalla fantasia.
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