Schemi Elettrici - Il ladro di Joule

Ladro di Joule realizzato su mille fori con l'aggiunta di un diodo e un condensatore per livellare la tensione in uscita.

Il Ladro di Joule è un circuito semplicissimo che permette di elevare la tensione in ingresso.

SCHEMA ELETTRICO

Schema elettrico preso direttamente da Wikipedia.

Schema Elettrico Ladro di Joule preso da Wikipedia.

Come si nota dallo schema elettrico il circuito in questione è semplicissimo in tal caso infatti è possibile realizzarlo su basetta millefori o semplicemente cablandolo in aria.

ELENCO COMPONENTI
Per realizzarlo occorrono pochissimi componenti, in particolare:

- 1 Toroide con nucleo in ferrite (Due avvolgimenti bifilari formati da 18--20 spire con diametro del filo di 0,15 mm )
- 1 Transistor tipo 2n2222 o simili ;
- 1 Resistore da 1khom ;
- 1 Led (Da connettere in uscita per verificarne il funzionamento );
- Alimentazione da 1,5 volt  ;

Il suo nome "Ladro di Joule" deriva dal fatto che la batteria che alimenta questo circuito tende ad essere scaricata fino al valore della tensione di soglia VceSat del transistor (Tensione tra Collettore ed Emettitore in saturazione) tipicamente 0.4 Volt.

DOVE REPERIRE I COMPONENTI

- 1 Toroide con nucleo in ferrite
Si trova nelle lampade a risparmio energetico, negli alimentatori per pc, nei filtri audio etc. Creare due avvolgimenti bifilari formati da 18--20 spire con diametro del filo di 0,15 mm, il filo contenuto nel doppino telefonico va benissimo ma si può utilizzare anche quello di rame con un diametro appropriato.

- 1 Transistor tipo 2n2222 o simili ;
I transistor si trovano in quasi tutti i circuiti elettronici, in questo caso basta trovare un transistor simile all' 2n2222 come riporta wikipedia: " Il transistor può essere un BC547B, 2SC2500, BC337, PN2222, 2N4401, MPSA06 o altri NPN. V_ceo = 30 V, P = 0,625 W " 

- 1 Resistore da 1kohm ; 
Si trova in tutti i circuiti elettronici, se non si possiede il valore esatto crearlo il più simile possibile tramite serie e parallelo tra resistori.

- 1 Led (Da connettere in uscita e verificarne il funzionamento) ;
I led ormai si trovano in tutti i circuiti dove è prevista un'indicazione luminosa.

- Alimentazione da 1,5 volt  ;
In questo caso va benissimo una normale batteria da 1,5 Volt.

FUNZIONAMENTO: 

Il transistor inizialmente non conduce è interdetto, successivamente alimentando la sua base attraverso la resistenza da 1 kohm e l'avvolgimento primario della bobina quest'ultimo passerà in saturazione. La corrente che scorre nel primario indurrà una corrente nel secondario, quando il BJT passerà in saturazione (dopo un tempo definito a seconda del transistor) questa corrente si interromperà bruscamente. A questo punto il BJT verrà interdetto perché la corrente che scorreva sulla sua base e che garantiva la saturazione si è bloccata a causa del brusco calo di corrente nel secondario che per induzione ha inciso anche sul primario. Tutto questo si ripete. La tensione che si genera sul primario si trasferisce al secondario e quindi al led in uscita che si accende anche se la sua tensione di soglia (LED verde) è di circa 2 Volt, quindi superiore alla stessa alimentazione del circuito.

MODIFICHE NON NECESSARIE AL FUNZIONAMENTO:

Nel progetto da me realizzato ho utilizzato un transistor recuperato dal quale non riesco a leggere la sigla per identificarne il datasheet, ma aggiungendo un condensatore in parallelo al led con un diodo a monte (componenti necessari per livellare la tensione in uscita che è ad alta frequenza ) posso misurare una tensione in uscita a vuoto pari ad una quarantina di volt con un ingresso di 3.3 volt. Con 1,5 V arriviamo ad una tensione di circa 30 volt. ATTENZIONE Il transistor da me utilizzato regge una tensione Vceo maggiore di 40 volt e non è tra quelli consigliati da Wikipedia la cui tensione Vceo indicata è pari a 30 V, non superare 1,5 volt in ingresso se si utilizzano i transistor consigliati precedentemente. ATTENZIONE Il condensatore che ho utilizzato è un elettrolitico idoneo a questo impiego perché ha una tensione massima applicabile ai sui capi molto maggiore di 30 o 40 volt avuti nei test (400 Volt). I condensatori elettrolitici sono pericolosi se utilizzati in maniera errata, non bisogna alimentarli mai senza rispettare la polarità o con una tensione ai capi superiore a quella massima sopportabile dagli stessi. In particolare: il positivo del condensatore indicato con il simbolo + va connesso con il catodo del diodo (si intende il catodo del diodo aggiunto a monte e non quello del LED riportato nello schema di figura precedente), mentre il negativo indicato con il simbolo - va connesso a massa insieme all'emettitore del transistor (Polo NEGATIVO della batteria). Il diodo a monte va connesso in questo modo: l'anodo con il collettore del transistor ed il catodo con il polo positivo (già visto prima) del condensatore elettrolitico. Il LED in uscita va connesso in parallelo con il condensatore in particolare: l'anodo del led va connesso con il polo positivo del condensatore, mentre il catodo del led va connesso a massa. 

TEST con transistor che supporta una Vceo maggiore di 40 V:

Ladro di Joule alimentato a 3.3 volt (alimentatore realizzato con LM317 su bradboard) che fornisce in uscita una tensione di 41 Volt a vuoto. Il led è stato disconnesso dall'uscita tagliando il terminale positivo.

FONTI: http://it.wikipedia.org/wiki/Ladro_di_Joule

N.B. 

Descrizione del progetto a puro scopo informativo l'autore non si assume nessuna responsabilità per danni a persone o cose riconducibili direttamente o indirettamente a questo articolo.


Alessandro