Soluzione al problema del ritardo di accensione con moderni alimentatori switching
Inviato: 08/05/2022, 20:15
Questo post illustra la soluzione al ritardo di accensione della lampada quando si usano i moderni alimentatori a commutazione sugli ingranditori potenti, come i Durst della serie Laborator.
Succede spesso infatti, e ne abbiamo parlato recentemente in queste pagine, che sostituendo l’originale alimentatore basato su trasformatore elettrico (vuoi per un guasto irreparabile, vuoi perché smarrito o non fornito all’acquisto), la lampada non si accenda istantaneamente quando viene alimentata.
Il ritardo oltretutto è variabile, e dipende dalla temperatura della lampada: molto lungo quando è fredda, più breve quando è calda: in queste condizioni l’uso dell’ingranditore è decisamente odioso.
La soluzione a questo problema è stata ideata dal nostro Gianni Raiconi (Graic), io mi sono limitato alla manovalanza: misure elettriche, prove, montaggio e collaudo del circuito finale.
In omaggio alla sua sempre grande disponibilità, il circuito da lui ideato sarà qui pubblicato per chiunque voglia cimentarsi, e saranno disponibili anche le foto della mia realizzazione, con l’unica raccomandazione di essere cauti: la corrente in gioco è elevata ed il circuito deve risultare idoneo a questo scopo.
Facciamo qualche premessa.
Molti ingranditori Durst della serie laborator (900, 1000, 1200 ma anche altri) usano una lampada alogena su riflettore parabolico alimentata a 24 volt della potenza di 250W.
Questo significa che la lampada assorbe 250/24=10.4 ampére.
È una corrente piuttosto elevata che se circolante in un circuito alimentato dalla tensione di rete a 230 volt, svilupperebbe una potenza di 2400 watt, quella di un forno elettrico domestico.
Una tale corrente nel corso degli anni può provocare diversi danni se il circuito di alimentazione non è stato dimensionato correttamente, oppure per usura dei componenti utilizzati.
La Durst nel corso del tempo usò inizialmente alimentatori esclusivamente elettromeccanici basati su trasformatore di potenza adeguata (quindi grosso e pesante) e relé per pilotare la lampada.
Su questi modelli il punto debole è il relé che dopo anni di servizio brucia i contatti di commutazione per via delle extracorrenti di chiusura e apertura. Nei trasformatori TRA400/450/500 fu usato un relé non convenzionale, oggi quasi introvabile che in caso di guasto conviene sostituire con un teleruttore per motori elettrici dotato di spegniarco. L’inserzione diventa rumorosa, ma il servizio è sicuramente più sicuro.
Successivamente passarono all’adozione degli interruttori elettronici basati su TRIAC. Anche in questo caso i triac si possono bruciare, ma basta sostituirli con modelli che sopportino una corrente maggiore per riassicurare il servizio del trasformatore.
Diverso è il caso sugli ultimi modelli realizzati (anni 90) dotati di ampia elettronica usata anche per controllare temporizzazione ed esposizione con apposite sonde. In caso di guasto generalmente questi alimentatori sono irreparabili.
Ma c’è un altro ottimo motivo per voler aggiornare l’alimentazione con i moderni alimentatori switching: sono stabilizzati. La stabilizzazione della tensione è molto utile per prevenire inconsistenza del lavoro tra provino e stampa nel caso sopraggiunga un calo di tensione nella rete, che generalmente provoca una variazione nella temperatura di colore della lampada e la conseguente variazione sul contrasto (bianco e nero) o sul colore. Inoltre sono molto più leggeri dell’originale e sono anche affidabili: quello che uso io in laboratorio da otto anni ha eseguito migliaia di accensioni e funziona sempre alla perfezione.
Infine sono dotati di regolazione sulla tensione di uscita. Poiché queste lampade sono generalmente survoltate e durano non più di 50 ore, ridurre leggermente la tensione ne allunga la vita senza compromettere apprezzabilmente la temperatura cromatica del filamento su cui sono progettati i filtri di contrasto, le teste colore e le teste a contrasto variabile.
Ora c’è da capire quale sia il motivo del ritardo all’accensione, che peraltro si verifica solo con lampade di una certa potenza: con le lampadine da 100 watt usate sui piccoli ingranditori l’accensione è sempre istantanea, ma appena si sale con la potenza, subentra il ritardo all’accensione. Addirittura se l’alimentatore non eroga più del doppio della corrente nominale, non riesce nemmeno ad accendere la lampada; è il caso della lampada 24/250 che assorbe, arrotondando, 11 ampére: se pilotata da un alimentatore da 30 ampére si accende, pur col ritardo, ma collegata ad un alimentatore da 15 ampére non si accende proprio.
A cosa è dovuto questo ritardo?
Questi alimentatori, che sono propriamente convertitori switching AC/DC non contengono un trasformatore elettromeccanico, la regolazione della tensione e della corrente è operata da semiconduttori.
I semiconduttori, come noto, non sopportano sovratensioni e sovracorrenti: se lavorano entro le specifiche del produttore possono durare indefinitamente, diversamente possono bruciare in un attimo.
Per cui i produttori di questi alimentatori hanno inserito un circuito di controllo che in caso di richieste di corrente superiori a quella di progetto non accendono l’alimentatore, oppure ne parzializzano l’erogazione nel tempo per evitare lo shock ai componenti. Ecco spiegato il ritardo.
Ma se la lampada assorbe 11 ampére mentre l’alimentatore ne eroga 30, da dove origina l’eccesso di corrente rilevato che genera il ritardo?
Qui ci viene in soccorso la legge di Ohm.
La nostra lampada 24/240 assorbe i suoi 11 ampére, solo a regime, quando il filamento è acceso, ma quando è fredda la resistenza del filamento è solo di 0.1 ohm, questo significa che per una frazione di secondo, cioè da quando il filamento è freddo a quando si arroventa, l’assorbimento di corrente non è di 11 ampére, ma di 240, che corrispondono a 5760 watt!
Ecco perché l’alimentatore va in protezione e ritarda l’accensione, mentre i trasformatori elettromeccanici possono erogare lo spunto senza nessun problema.
Compreso questo fatto è stato finalmente possibile ideare la soluzione.
Esistono in commercio dei componenti denominati resistenze NTC o termistori, che hanno coefficiente di temperatura negativo (ovvero la resistenza diminuisce con l’aumentare della temperatura al contrario delle normali resistenze) e vengono largamente usati per proteggere i circuiti dai transitori di corrente dovuti agli spunti di avviamento, ma anche dai fulmini.
Dopo aver individuato il componente idoneo che ha una resistenza di un ohm e sopporta un carico di 22 ampére, ho provato a montarlo in serie alla lampada come suggerito da Gianni.
Ha immediatamente funzionato, le accensioni sono risultate istantanee a freddo e a caldo.
Tuttavia ho rilevato una temperatura di 120 gradi sulla superficie del termistore già dopo pochi secondi di utilizzo. È vero che il produttore specifica che può sopportare sino a 170 gradi, ma un componente così caldo può comunque creare problemi e potrebbe avere una vita più breve, per cui Gianni ha studiato un circuitino elettronico che disattiva il termistore quando la corrente si è stabilizzata.
Il circuito è molto semplice, ed è basato su un condensatore che viene caricato da una resistenza all’atto dell’alimentazione. Il ritardo del caricamento del condensatore è stato stabilito dai parametri dei componenti ed è un ritardo brevissimo, praticamente impercettibile, ma sufficiente a far passare il transitorio di corrente. Contemporaneamente viene accesa la lampada attraverso il termistore che assorbe il transitorio. Quando il condensatore è carico, polarizza la base del transistor che, entrando in conduzione, alimenta la bobina di un relé di potenza il quale cortocircuita la resistenza NTC, disattivandola. Il diodo piazzato sull’emettitore del transistor serve ad evitarne la bruciatura in caso di inversione di polarità sull’alimentazione, ma anche per evitare danni dovuti ai transienti sui contatti del relé durante la commutazione.
Con questo circuitino le accensioni sono sempre istantanee ed il termistore resta freddo!
Come potrete vedere dalle foto ho realizzato il circuito su una basetta millefori, ma le due linee di potenza sono state rinforzate saldando un cavo di rame di sezione adeguata stagnato per tutta la lunghezza.
Il relé utilizzato è per uso automobilistico (più propriamente usato sugli autocarri) 24V/80A, per essere sicuri di avere contatti che durino nel tempo.
Per coloro che non avessero la voglia o le competenze di farsi in casa questo circuitino, resto a disposizione.
Un doveroso ringraziamento a Gianni per la sua costante disponibilità e per la simpatia e la gentilezza che mi ha sempre dimostrato.
Questo è un video dimostrativo del funzionamento su quell'alimentatore da 15 ampére che non accendeva la lampada.
https://youtube.com/shorts/nOFJMxKhTqI
Dati dei produttori per resistenza NTC e transistor.
Succede spesso infatti, e ne abbiamo parlato recentemente in queste pagine, che sostituendo l’originale alimentatore basato su trasformatore elettrico (vuoi per un guasto irreparabile, vuoi perché smarrito o non fornito all’acquisto), la lampada non si accenda istantaneamente quando viene alimentata.
Il ritardo oltretutto è variabile, e dipende dalla temperatura della lampada: molto lungo quando è fredda, più breve quando è calda: in queste condizioni l’uso dell’ingranditore è decisamente odioso.
La soluzione a questo problema è stata ideata dal nostro Gianni Raiconi (Graic), io mi sono limitato alla manovalanza: misure elettriche, prove, montaggio e collaudo del circuito finale.
In omaggio alla sua sempre grande disponibilità, il circuito da lui ideato sarà qui pubblicato per chiunque voglia cimentarsi, e saranno disponibili anche le foto della mia realizzazione, con l’unica raccomandazione di essere cauti: la corrente in gioco è elevata ed il circuito deve risultare idoneo a questo scopo.
Facciamo qualche premessa.
Molti ingranditori Durst della serie laborator (900, 1000, 1200 ma anche altri) usano una lampada alogena su riflettore parabolico alimentata a 24 volt della potenza di 250W.
Questo significa che la lampada assorbe 250/24=10.4 ampére.
È una corrente piuttosto elevata che se circolante in un circuito alimentato dalla tensione di rete a 230 volt, svilupperebbe una potenza di 2400 watt, quella di un forno elettrico domestico.
Una tale corrente nel corso degli anni può provocare diversi danni se il circuito di alimentazione non è stato dimensionato correttamente, oppure per usura dei componenti utilizzati.
La Durst nel corso del tempo usò inizialmente alimentatori esclusivamente elettromeccanici basati su trasformatore di potenza adeguata (quindi grosso e pesante) e relé per pilotare la lampada.
Su questi modelli il punto debole è il relé che dopo anni di servizio brucia i contatti di commutazione per via delle extracorrenti di chiusura e apertura. Nei trasformatori TRA400/450/500 fu usato un relé non convenzionale, oggi quasi introvabile che in caso di guasto conviene sostituire con un teleruttore per motori elettrici dotato di spegniarco. L’inserzione diventa rumorosa, ma il servizio è sicuramente più sicuro.
Successivamente passarono all’adozione degli interruttori elettronici basati su TRIAC. Anche in questo caso i triac si possono bruciare, ma basta sostituirli con modelli che sopportino una corrente maggiore per riassicurare il servizio del trasformatore.
Diverso è il caso sugli ultimi modelli realizzati (anni 90) dotati di ampia elettronica usata anche per controllare temporizzazione ed esposizione con apposite sonde. In caso di guasto generalmente questi alimentatori sono irreparabili.
Ma c’è un altro ottimo motivo per voler aggiornare l’alimentazione con i moderni alimentatori switching: sono stabilizzati. La stabilizzazione della tensione è molto utile per prevenire inconsistenza del lavoro tra provino e stampa nel caso sopraggiunga un calo di tensione nella rete, che generalmente provoca una variazione nella temperatura di colore della lampada e la conseguente variazione sul contrasto (bianco e nero) o sul colore. Inoltre sono molto più leggeri dell’originale e sono anche affidabili: quello che uso io in laboratorio da otto anni ha eseguito migliaia di accensioni e funziona sempre alla perfezione.
Infine sono dotati di regolazione sulla tensione di uscita. Poiché queste lampade sono generalmente survoltate e durano non più di 50 ore, ridurre leggermente la tensione ne allunga la vita senza compromettere apprezzabilmente la temperatura cromatica del filamento su cui sono progettati i filtri di contrasto, le teste colore e le teste a contrasto variabile.
Ora c’è da capire quale sia il motivo del ritardo all’accensione, che peraltro si verifica solo con lampade di una certa potenza: con le lampadine da 100 watt usate sui piccoli ingranditori l’accensione è sempre istantanea, ma appena si sale con la potenza, subentra il ritardo all’accensione. Addirittura se l’alimentatore non eroga più del doppio della corrente nominale, non riesce nemmeno ad accendere la lampada; è il caso della lampada 24/250 che assorbe, arrotondando, 11 ampére: se pilotata da un alimentatore da 30 ampére si accende, pur col ritardo, ma collegata ad un alimentatore da 15 ampére non si accende proprio.
A cosa è dovuto questo ritardo?
Questi alimentatori, che sono propriamente convertitori switching AC/DC non contengono un trasformatore elettromeccanico, la regolazione della tensione e della corrente è operata da semiconduttori.
I semiconduttori, come noto, non sopportano sovratensioni e sovracorrenti: se lavorano entro le specifiche del produttore possono durare indefinitamente, diversamente possono bruciare in un attimo.
Per cui i produttori di questi alimentatori hanno inserito un circuito di controllo che in caso di richieste di corrente superiori a quella di progetto non accendono l’alimentatore, oppure ne parzializzano l’erogazione nel tempo per evitare lo shock ai componenti. Ecco spiegato il ritardo.
Ma se la lampada assorbe 11 ampére mentre l’alimentatore ne eroga 30, da dove origina l’eccesso di corrente rilevato che genera il ritardo?
Qui ci viene in soccorso la legge di Ohm.
La nostra lampada 24/240 assorbe i suoi 11 ampére, solo a regime, quando il filamento è acceso, ma quando è fredda la resistenza del filamento è solo di 0.1 ohm, questo significa che per una frazione di secondo, cioè da quando il filamento è freddo a quando si arroventa, l’assorbimento di corrente non è di 11 ampére, ma di 240, che corrispondono a 5760 watt!
Ecco perché l’alimentatore va in protezione e ritarda l’accensione, mentre i trasformatori elettromeccanici possono erogare lo spunto senza nessun problema.
Compreso questo fatto è stato finalmente possibile ideare la soluzione.
Esistono in commercio dei componenti denominati resistenze NTC o termistori, che hanno coefficiente di temperatura negativo (ovvero la resistenza diminuisce con l’aumentare della temperatura al contrario delle normali resistenze) e vengono largamente usati per proteggere i circuiti dai transitori di corrente dovuti agli spunti di avviamento, ma anche dai fulmini.
Dopo aver individuato il componente idoneo che ha una resistenza di un ohm e sopporta un carico di 22 ampére, ho provato a montarlo in serie alla lampada come suggerito da Gianni.
Ha immediatamente funzionato, le accensioni sono risultate istantanee a freddo e a caldo.
Tuttavia ho rilevato una temperatura di 120 gradi sulla superficie del termistore già dopo pochi secondi di utilizzo. È vero che il produttore specifica che può sopportare sino a 170 gradi, ma un componente così caldo può comunque creare problemi e potrebbe avere una vita più breve, per cui Gianni ha studiato un circuitino elettronico che disattiva il termistore quando la corrente si è stabilizzata.
Il circuito è molto semplice, ed è basato su un condensatore che viene caricato da una resistenza all’atto dell’alimentazione. Il ritardo del caricamento del condensatore è stato stabilito dai parametri dei componenti ed è un ritardo brevissimo, praticamente impercettibile, ma sufficiente a far passare il transitorio di corrente. Contemporaneamente viene accesa la lampada attraverso il termistore che assorbe il transitorio. Quando il condensatore è carico, polarizza la base del transistor che, entrando in conduzione, alimenta la bobina di un relé di potenza il quale cortocircuita la resistenza NTC, disattivandola. Il diodo piazzato sull’emettitore del transistor serve ad evitarne la bruciatura in caso di inversione di polarità sull’alimentazione, ma anche per evitare danni dovuti ai transienti sui contatti del relé durante la commutazione.
Con questo circuitino le accensioni sono sempre istantanee ed il termistore resta freddo!
Come potrete vedere dalle foto ho realizzato il circuito su una basetta millefori, ma le due linee di potenza sono state rinforzate saldando un cavo di rame di sezione adeguata stagnato per tutta la lunghezza.
Il relé utilizzato è per uso automobilistico (più propriamente usato sugli autocarri) 24V/80A, per essere sicuri di avere contatti che durino nel tempo.
Per coloro che non avessero la voglia o le competenze di farsi in casa questo circuitino, resto a disposizione.
Un doveroso ringraziamento a Gianni per la sua costante disponibilità e per la simpatia e la gentilezza che mi ha sempre dimostrato.
Questo è un video dimostrativo del funzionamento su quell'alimentatore da 15 ampére che non accendeva la lampada.
https://youtube.com/shorts/nOFJMxKhTqI
Dati dei produttori per resistenza NTC e transistor.
Resistenza NTC per alimentatore switching.pdf- (362.39 KiB) Scaricato 79 volte
- BD139.pdf
- (152.32 KiB) Scaricato 71 volte
