Un valido ed efficace interruttore crepuscolare

Livello di difficoltà    

L’interruttore crepuscolare è largamente usato per l’accensione e lo spegnimento di lampade in automatico nei condomini, aziende, giardini, per edifici e illuminazione pubblica.
Questo semplice circuito di interruttore crepuscolare, essendo composto da pochi componenti, può essere cablato anche dai principianti del nostro hobby, ed ha il fine di esporre il funzionamento, in particolar modo, dei seguenti componenti elettronici: il relè, il fotoresistore e il transistor.
Sono utilizzati in questa applicazione: il relè come servocomando, il fotoresistore in funzione di rilevatore di quantità luminosa, il transistor da interruttore.

Schema elettrico

Elenco componenti

D1 1N4007
K1 G2RA G2RA
LED1 LED rosso LED5MM
PH1 LDR Photosensor
Q1 BC237B TO92
R1 1,2K
R2 220K Trimmer orizzontale
R3 1K
X1 Connettore a vite 2 pin
X2 Connettore a vite 2 pin

Il circuito

Il relè è un interruttore comandato meccanicamente da una bobina che, al fluire della corrente in essa, genera un campo magnetico che sposta un contatto che chiudendosi aziona un carico più elevato in termini di corrente.
In commercio ne esistono di moltissime tipologie in quanto a forme, dimensioni e tensioni di funzionamento, pur avendo alla base sempre lo stesso principio. L’utenza lo sceglie in base alla potenza da commutare, tensione della bobina, le dimensioni meccaniche e il numero di contatti (Scambi).

La fotoresistenza o in inglese LDR (Light Dependent Resistor) non è altro che una resistenza fotosensibile, cioè il suo valore ohmico varia in base alla quantità di luce che rileva; il suo valore in presenza di luce è di poche decine di ohm, mentre in assenza di luminosità, il valore ohmico può valere circa ad 1 o più megaohm, in base al modello. Invece, il transistor può essere applicato sia come amplificatore, e sia come interruttore.

Il transistor utilizzato nel mio prototipo è un vecchio BC237B di recupero, esso funge da interruttore, chi decide il potenziale di base è il partitore resistivo formato da R1, R2 trimmer e fotoresistenza, in particolare agisce su interdizione o saturazione è la LDR, che esposta al buio assume un valore elevato (circa 1 megaohm). In tale condizione la Vbe raggiunge a mezzo R1e R2 il valore di circa 0,8v che consente al transistor di porsi nella condizione di saturazione eccitando la bobina del relè, e quindi accendendo la lampada. Il trimmer è utilizzato al fine di regolare la sensibilità alla luce della fotoresistenza. In questa condizione viene alimentato il diodo led rosso spia con relativa resistenza R3 di limitazione corrente.(Per approfondire vai alla lezione sui transistor).

Il diodo 1N4007 è posto in parallelo alla bobina del relè con funzione di smorzare l’energia immagazzinata dall’induttore stesso durante la fase di eccitazione, nella fase di rilascio la stessa bobina ci restituisce energia opposta che potrebbe rovinare il circuito, esso è collegato inversamente polarizzato allo scopo di protezione. (Per approfondire vai alla lezione sui diodi).

Cablaggio

Il progetto è stato cablato da me su breadboard ed è risultato perfettamente funzionante: essendo elementare, ha uno scopo puramente didattico e non vuole sostituirsi a dispositivi professionali e ben più complessi schematicamente, esso soffre dell’isteresi dei crepuscolari, cioè in ambienti esterni, di mattina, non si spegne con la stessa intensità di illuminazione di quando si sono accese la sera precedente, mentre in ambienti chiusi, passando rapidamente dalla luce al buio risponde con una cospicua velocità!
Successivamente, il mio amico Ciro IW8EZU ha realizzato con il suo CNC, il circuito stampato al fine di rendere il tutto più stabile da punto di vista circuitale e meccanico.

Inutile specificare che la resistenza fotosensibile deve essere montata lontano dalle lampade collegate al relè. Il circuito è alimentato a tensione continua di 12v ottenibile da qualsiasi alimentatore capace di erogare almeno 120 mA.

Download

Di seguito i file del progetto Eagle pronti da scaricare:

Conclusioni

Il progetto appena presentato è un valido esperimento per tutti coloro che da poco si sono avvicinati al mondo dell’elettronica. Essendo di facile realizzazione può rappresentare un buon inizio per mettere alla prova le proprie abilità con la saldatura e cominciare a familiarizzare con i componenti.