Alimentatore 5V con LM7805 -it

Prima o poi capiterà di dover alimentare Arduino con un circuitino fatto apposta, cosa che guarda caso avverrà in un prossimo articolo. Nel caso specifico tratteremo l’alimentazione a 5V, ma cambia poco nel caso della 3.3V o altri eventuali voltaggi. Per fare ciò andremo ad usare l’LM7805, un integrato a tre pin che fa da è regolatore di tensione e che permette di ricevere in ingresso una tensione compresa fra 7 e 20V fornendo in uscita una tensione costante di 5V con una corrente massima di 1A. In realtà esiste tutta una famiglia di integrati 78xx, dove xx viene appunto sostituito con il voltaggio d’uscita. Quindi LM7805 per uscite a 5V, LM7809 con usicta a 9V,etc. Intendiamoci, esistono in realtà soluzioni già pronte all’uso in cui non dobbiamo far altro che collegare la 230V alternata in ingresso ed otteniamo la 5V continua in uscita. Ne ho anche alcuni in casa, ma purtroppo solo a 9V mentre a me ne serve uno a 5V per alimentare Arduino.  Vi lascio comunque qui sotto un link con un esempio di un tipico alimentatore scatolato per pcb, pronto all’uso senza necessutà di tanta teoria e lavoro nel caso abbiate bisogno di qualcosa di pronto e funzionante. Sarà sufficiente collegare gli ingressi e le uscite e tutto sarà pronto all’uso. In questo caso potete saltare gran parte dell’articolo o potete tenerlo in considerazione per i vostri prossimi esperimenti. 

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Ora invece lasciamo stare la via più facile e vediamo come procedere per fare il lavoro da noi con l’uso dell’LM7805. Non ci basterà infatti possedere questo integrato, saranno infatti necessari alcuni altri componenti per completare il nostro circuito di alimentazione. La prima cosa che ci occorre è un trasformatore. Eh già, la 230V è comunque eccesiva anche per LM7805 per cui dobbiamo utilizzare un trasformatore per ridurre questa tensione. Non ha una grande importanza il tipo di trasformatore, l’importante è sopporti almeno un Ampere di corrente e ci fornisca una tensione compresa fra i 7 e 20V, anche se valori più bassi riducono poi la produzione di calore e dispersioni termiche. Vi invito comunque a leggere sempre il datasheet del vostro integrato, io faccio sempre riferimento a componenti presi online, ma potrebbe esserci sempre qualche differenza con quello in vostro possesso.

Vabbè, prendiamo il nostro trasformatore, facciamo finta che ci fornisca una tensione di 15V. Bene, il valore è corretto ma c’è un grosso problema. Si tratta infatti di una tesnione di tipo alternato, mentre l’LM7805 si attende in ingresso una tensione di tipo continuo. Dobbiamo “raddrizzare” la tensione e per farlo dobbiamo far riferimento al ponte di Graetz di cui abbiamo parlato in questo articolo. Ci sono perciò 4 diodi disposti nella giusta maniera (esistono anche i ponti già preassemblati) che permettono di raddrizzare le semionde negative. A questo punto siamo in grado di utilizzare il nostro LM7805, per farlo dobbiamo usarlo nel seguente modo:

Nello schema ho in ingresso ho segnato una tensione di 12V, ma questa dipende chiaramente dal trasformatore a monte e dall’assorbimento da parte dei diodi per cui ricordatevi che il trasformatore dovrà avere una tensione minima non di 7V, ma 7.7 visto che questà si ridurrà attraverso  il diodo di circa 0.7V. Come vedete i componenti da usare sono poch, si tratta di fatto di pochi condensatori. C2 sono dei condensatori ceramici da 100nF, quelli contrassegnati con la sigla 104 e che sappiamo dover mettere in ogni linea di alimentazione dei circuiti integrati, fisicamente il più vicino possibile ad essi. C1 e C3 sono invece condensatori elettrolitici dipendono invece un po’ dal carico massimo che intendiamo alimentare, C1 infatti dovrebbe essere di non meno di 100uF e di circa 100uF per ogni Ampere in uscita. Perciò per un’uscita di 1.5A dobbiamo usare un condensatore di non meno di 150uF, io in base a quanto ho in casa ne userò uno da 200uF. Attenzione che per superare l’Ampere di corrente è necessario installare un’aletta di raffreddamento sul nostro integrato. Bene e C3? Esso deve avere un valore non superiore a 1/3 rispetto C1, meglio però avvicinarsi a valori intorno a 1/10. Se seguiamo questa seconda strada possiamo anche eliminare il diodo di protezione D1, altrimenti lo dobbiamo inserire nel circuito per evitare che allo spegnimento la tensione in uscita superi quella in ingresso e possa rovinarsi l’LM7805. Userò perciò un condensatore da 22uF. Ora assembliamo tutto e verifichiamo il funzionamento con l’oscilloscopio.

 

Nella foto qui sotto potete vedere il circuito assemblato su una piastra millefori. Certo il risultato è un po’ grezzo, ma funziona alla perfezione. Sopra vi ho riportato invece la schermata dell’oscilloscopio che mostra la  tensione in uscita che come vedete è estremamente stabile. Ma questo è un risultato del tutto atteso senza alcun carico applicato. Le stesse misure dovremmo farle con un carico a valle ed infatti ho ripetuto le misurazioni con Arduino UNO collegato. Comunque sia “a vuoto” ho misurato una tensione compresa fra 4.965 e con un intervallo picco-picco di 187mV. La cosa interessante è stata che collegano Aduino come carico non è cambiato assolutamente nulla. Vi lascio qui sotto una foto che mostra Arduino acceso, collegato all’uscita dell’alimentatore che abbiamo preparato con in sede gli strumenti di misurazione.

Prima di concludere vorrei fare una piccola nota. Abbiamo detto che l’LM7805 fornisce in uscita una tensione di 5V, questo è vero, ma possiamo andare ad aumentare questo valore andando a modificare il riferimento sul pin centrale. E’ inoltre possibile utilizzare questo regolatore di tensione come un regolatore di corrente per fornire una determinata corrente con una tensione di 5V. Non ne parleremo in questa sede, ma trovo corretto almeno accennare a queste possibilità, magari in un altro progetto potremmo vedere qualche applicazione pratica. Bene, cosa ci manca? Ma ovvio, il video finale. Questa volta non è che ci sia molto da mostrarvi, le sole foto sono già in grado di mostrarvi tutti i componenti assemblati. Ho perciò deciso di far un video per i meno esperti, per coloro che hanno difficoltà anche con questi piccoli circuiti. Vi mostrerò brevemente come passare dallo schema elettronico al circuito, in particolare andiamo a guardare come collegare il trasformatore per evitare di invertire ingresso ed uscita, come polarizzare correttamente i condensatori elettrolitici, etc. Spero che anche questo articolo vi possa essere utile. Buona visione e come sempre siete invitati ad iscrivervi al mio canale youtube, riceverete anche i video di cucina, ma si sa….tra un circuito e l’altro dovrete pur mangiare anche voi.