Intercettore di flussi d'aria

by Ciro Carbone

Questo semplice circuito è singolare nel suo genere: è un banale detector di flussi d'aria che utilizza, come sensore, un filamento di una lampadina ad incandescenza a cui viene rimosso il bulbo di vetro protettivo. Il sensore, come si appurerà, è proprio un filamento ad incandescenza di una comune lampadina da 40 Watt. Seguirà la descrizione sintetica del funzionamento e le relative immagini che ho prodotto durante la lavorazione.

Il circuito: come funziona

Il funzionamento si basa, come già anticipato, su una lampadina ad incandescenza (io ne ho scelto una da 220V – 40W) da interporre tra le resistenze del rimanente circuito elettrico. Il circuito elettrico completo è visibile nella figura sottostante:

Il principio si fonda sulla diminuzione della resistenza elettrica del filamento della lampadina quando quest'ultimo è attraversato da un qualsiasi flusso d'aria che ne provoca un lieve raffreddamento.
In realtà, per la piccola quantità di corrente attraversata, il filamento non si accenderà mai e non produrrà mai luce. Tuttavia, essendo attraversato da un piccolo valore di corrente elettrica, tenderà lievemente a riscaldarsi e, tale riscaldamento, provocherà un'inevitabile incremento della sua resistenza elettrica. Con i valori dimensionati nel circuito, a regime, la caduta di tensione sul filamento di una lampadina ad incandescenza di 40 Watt è di circa 6.5-7 Volt. Se il filamento è investito da una qualsiasi corrente d'aria, il valore di caduta di tensione si abbassa a circa 6-6.4V, conseguentemente al raffreddamento ed alla relativa diminuzione resistiva del filamento. Con un comparatore, realizzato tramite un amplificatore operazionale CA358, ho provato, quindi, a realizzare un semplice sistema di intercettazione di flussi d'aria che si avvale dell'indicazione luminosa di un led e di un avviso acustico prodotto da un buzzer in corrente continua.
In condizioni di normalità, la tensione ai capi del filamento, cioè al pin 3, deve essere superiore alla tensione di riferimento ai capi del trimmer. Essendo il pin 2 (ingresso invertente) di voltaggio inferiore all'ingresso non-invertente, l'uscita dell'operazionale sarà di livello alto, cioè circa 12Volt e, quindi, sia il led che il buzzer saranno spenti. Quando, per via di un flusso d'aria, il voltaggio al pin 3 si abbassa e diventa inferiore a quella del pin 2, prevale l'ingresso invertente e l'uscita dell'operazionale si porta al livello basso (circa 0Volt) consentendo l'accensione sia del led che del buzzer.

Essendo il CA358 un doppio amplificatore operazionale e non essendoci la necessità del secondo modulo operazionale, ho configurato quest'ultimo in un innocuo “inseguitore di tensione”, utile, magari, al rafforzamento del segnale in uscita al primo comparatore.
Per il pilotaggio del buzzer ho utilizzato un robusto transistor PNP: il BD138.
Un circuito integrato 7812 è indispensabile per stabilizzare il valore di tensione onde evitare variazioni di corrente elettrica nel filamento della lampadina.

Realizzazione

Per la realizzazione ho preferito utilizzare il classico board sperimentale da laboratorio ed utilizzato un semplice tester. L'unica manovra di taratura consiste nell'a calibrazione in un trimmer da 10Kohm sul pin 2 del CA358. Per tararlo al giusto valore si può patire da un'estremità che ne consente l'accensione del led e ruotarlo molto lentamente fino ad ottenere lo spegnimento. Il punto di taratura deve essere appena sotto la soglia di spegnimento del led. Tuttavia, è consigliabile tarare il dispositivo con un tester, comparando la tensione presente sul pin 3 e sul pin2: se, ad esempio, sul pin 3 è presente a regime un valore di circa 6.5, sul pin 3 fermeremo la taratura del trimmer per un valore di 6.3-6.4Volt. In base al valore di soglia impostato tramite la taratura del trimmer, potrete rendere il dispositivo più o meno sensibile.

La parte un po' più noiosa potrebbe essere costituita dalla rottura del bulbo di vetro della lampadina stando contemporaneamente attenti a non danneggiare il filamento. Tuttavia, con una morsa, del nastro adesivo trasparente e un taglierino ed osservando le istruzioni del breve filmato sopra, l'operazione richiede 2 minuti ed è semplicissima.

Il filamento può, poi, essere inserito ad hoc in uno di quei tubi di cartone utilizzati rotoli di carta assorbente da cucina.

Lista delle parti:

- n.1 circuito integrato LM7812

- n.1 circuito integrato CA358

- n.1 buzzer in corrente continua

-n.1 transistor BD138

-n.1 trimmer 10Kohm

-n.1 led

-n.2 resistenze da 150 ohm 1/4W

-n.2 resistenze da 6800 ohm 1/4W (oppure un'unica resistenza da 3300ohm 1/4W)

-n.1 resistenza da 220 ohm 1/4W

-n.1 resistenza da 680 ohm 1/4W

-n.2 resistenze da 1000 ohm 1/4W

-n.1 lampadina ad incandescenza da 40W