CAPITOLO 3: ACCENSIONE DI UNA LAMPADINA

Nella precedente lezione abbiamo eseguito i primi collegamenti tra due dispositivi, uno dei quali rappresentato da un generatore di tensione e l’altro rappresentato da uno strumento di misura, il voltmetro.

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Possiamo ora realizzare altri collegamenti interessanti, anticipiamo a tal proposito che nel corso delle lezioni successive analizzeremo e simuleremo i circuiti ed i collegamenti tipicamente impiegati negli impianti elettrici.

In questa lezione cominceremo ad entrare nel merito di tale argomento affrontando la realizzazione di un semplice circuito per l’accensione di una lampadina.

Tuttavia, prima di avviare questa serie di lezioni dedicata alla simulazione degli impianti elettrici per uso residenziale, è opportuno apprendere alcune sequenze di comandi di Proteus.

La prima sequenza di comandi da affrontare riguarda la “pulizia” del foglio di lavoro, andando dunque a cancellare tutti i dispositivi e collegamenti in esso presenti. Prenderemo come esempio il foglio di lavoro realizzato nella precedente lezione ed illustrato in Figura 54.

Per cancellare tutti gli oggetti presenti in tale foglio di lavoro, una prima possibilità consiste nell’accedere al menu «Edit» (passo 1 indicato in Figura 55) e selezionare la voce «Select All Objects» (passo 2 indicato in Figura 55).

In tal modo tutti i componenti del nostro circuito (inclusi i collegamenti) verranno colorati di rosso (passo 3 illustrato in Figura 56) ad indicare che sono stati selezionati.

Sarà quindi sufficiente premere il tasto «CANC» o «DEL» della tastiera per cancellare tutti i componenti ed i collegamenti del circuito.

Con questa operazione si ottiene dunque un foglio di lavoro pulito e pronto per una nuova esercitazione (Figura 57).

In particolare, avviamo questa nuova esercitazione inserendo nel foglio di lavoro un generatore di tensione in corrente continua da 12 Volt.

Figura 55: Avvio della sequenza di comandi per la pulizia del foglio di lavoro.

Figura 56: Completamento della sequenza di comandi per la pulizia del foglio di lavoro.

Figura 57: Aspetto del foglio di lavoro dopo la rimozione di tutti i dispositivi e collegamenti.

Non ripeteremo nel dettaglio la procedura di inserimento di tale dispositivo, dal momento che è stata ampiamente affrontata nella esercitazione precedente, tuttavia nelle figure seguenti sono illustrati i passi principali con i quali avete già familiarizzato.

Ricordiamo nello specifico che la tensione preimpostata da Proteus per la batteria a singola cella è pari a 1.5 V.  Dovendo inserire un generatore in corrente continua da 12 V, andiamo quindi a cliccare sul valore di tensione accanto al simbolo (passo 1 indicato in Figura 59) al fine di accedere al campo stringa che contiene il valore di 1.5 V (passo 2 indicato in Figura 59).

Figura 58: Selezione della batteria a singola cella.

Figura 59: Avvio procedura di configurazione della batteria.

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Modifichiamo tale valore inserendo la tensione di 12 V richiesta (passo 3 di Figura 60) ed infine clicchiamo sul tasto «OK» per confermare le modifiche apportate (passo 4 di Figura 60).

Figura 60: Modifica della tensione della batteria da 1.5 V a 12 V.

Una volta ultimata questa procedura, il foglio di lavoro avrà l’aspetto indicato nella Figura 61.

Non è necessario modificare la label associata al generatore di tensione e possiamo quindi proseguire con l’inserimento di un dispositivo ampiamente impiegato negli impianti elettrici: la lampadina.

Figura 61: Aspetto del foglio di lavoro dopo la selezione della batteria e sua configurazione con tensione di 12 V.

A tale scopo, come indicato in Figura 62, selezioniamo la voce «Pick Parts» dal menu «Library» o in alternativa dal foglio di lavoro premiamo direttamente la lettera «P».

Una volta aperta la scheda con l’elenco dei dispositivi, come illustrato in Figura 63, scegliamo la voce «Optoelectronics» dalla sezione «Category» (passo 1 di Figura 63) e successivamente selezioniamo «LAMP» dalla lista dei dispositivi che appare una volta sezionata la categoria «Optoelectronics» (passo 2 di Figura 63). Immaginiamo che non occorra spendere parole sul fatto che “Optoelectronics” sia il termine in inglese di “Optoelettronica” e “Lamp” sia il termine in inglese di “lampada”.

Un aspetto importante, riguarda il passo 3 di Figura 63 che indica la descrizione del tipo di lampada, «Animated Light Bulb», che riflette il fatto che la lampada simulata è una lampadina animata. Ci aspettiamo quindi che in simulazione possa in qualche modo indicare il suo stato (acceso o spento).

Sulla destra di questa schermata (passo 4 di Figura 63) vediamo il simbolo circuitale che sarà associato alla lampadina.

Non ci resta dunque che confermare la nostra scelta premendo il tasto «OK» come indicato dal passo 5 di Figura 63.

Figura 62: Avvio della procedura per la ricerca e l’inserimento di una lampadina nel foglio di lavoro.

Figura 63: Completamento della procedura di ricerca e inserimento della lampadina nel foglio di lavoro.

Terminate le operazioni di ricerca e inserimento della lampadina nel foglio di lavoro, quest’ultimo apparirà come indicato nella figura seguente.

Figura 64: Aspetto del foglio di lavoro dopo l’inserimento della lampadina.

Possiamo a questo punto procedere con la realizzazione delle connessioni dei dispositivi con il metodo già spiegato nelle precedenti sezioni. Partendo dalla batteria, con una serie di click saremo dunque in grado di tracciare le connessioni elettriche tra la batteria e la lampadina come indicato nelle due figure seguenti.

In tal modo arriveremo a realizzare il circuito finale che prevede il collegamento dei morsetti della batteria ai due terminali della lampadina.

Il circuito è così pronto per essere lanciato in simulazione (Figura 66).

Prima di avviare la simulazione notiamo come la lampadina al momento risulti spenta.

Figura 65: Disegno delle connessioni.

Figura 66: Aspetto del foglio di lavoro dopo aver tracciato le connessioni elettriche tra batteria e lampadina.

Per lanciare la simulazione premiamo l’apposito pulsante (punto 1 della Figura 67) e immediatamente vedremo la lampadina cambiare aspetto con una grafica sufficientemente chiara da indicare che la lampadina risulta accesa (punto 2 della Figura 67).

È importante osservare che accanto al simbolo della lampadina è presente la label «L1» che identifica univocamente il componente nel circuito. Accanto al simbolo della lampadina leggiamo anche un valore di tensione pari 12 V il quale indica che la lampadina usata nel circuito va alimentata a 12 V.

Figura 67: Avvio della simulazione del circuito batteria-lampadina.

Tuttavia nessuno ci vieta di poter inserire nel circuito un generatore di tensione differente da 12 V e risulta pertanto interessante andare a verificare come reagisce il simulatore a questa condizione.

Bene, per toglierci questa curiosità abbiamo riassunto in un’unica schermata 6 simulazioni differenti che partono da un generatore di tensione a 0 V per poi passare ad 1 V, 5 V, 10 V, 12 V ed infine a 120 V con la chiara intenzione di andare oltre il valore di tensione di alimentazione della lampadina (si veda Figura 68).

Notiamo che passando da 0 a 12 V, Proteus usa una grafica che chiaramente vuole simulare il diverso livello di intensità luminosa emessa dalla lampadina al variare della tensione di alimentazione. In particolare, la lampadina appare spenta con alimentazione a 0 V e appare con la sua massima luminosità quando viene alimentata con tensione pari a 12 V. Il simulatore non segnala, invece, alcuna anomalia quando la lampadina viene alimentata ben oltre la sua tensione nominale di alimentazione. Nei casi reali sappiamo bene che oltre un certo valore di tensione la lampadina viene danneggiata.

Figura 68: Simulazioni eseguite con diversi livelli di tensione di alimentazione applicati ad una lampadina da 12 V.

Con questa ultima osservazione concludiamo questa lezione lasciando ai più interessati la replica dei circuiti raffigurati in Figura 68.

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