Progetto di un semplice generatore di scintille. Viene utilizzato un oscillatore con 555 per generare la frequenza (intorno a 1 kHz) che pilota il finale di potenza collegato ad una bobina a blocco per automobili (accensione candele). Il circuito è abbastanza semplice, ma i risultati sono molto soddisfacenti.
Un po’ di teoria…
Le bobine a blocco per automobili sono composte da un avvolgimento primario molto corto, e un secondario lungo, in modo da avere un rapporto di trasformazione (K = N1 / N2) molto basso, quindi la forza elettromotrice indotta sul secondario è molto più alta della forza elettromotrice applicata al primario.
L’avvolgimento primario è visto come un corto circuito dalla corrente alternata a 50 Hz, in quando non ha una sufficiente impedenza. Aumentando la frequenza (circa 1 kHz) l’impedenza dell’avvolgimento aumenta, quindi è possibile pilotare la bobina, la quale non è altro che un trasformatore elevatore.
Di seguito è rappresentata la bobina in questione, recuperata da un meccanico:
I due cavetti a sinistra sono i capi del primario (infatti la resistenza tra di essi non supera l’unità di Ohm), i due connettori grossi a destra (quelli cilindrici) sono i capi del secondario, e tra di essi la resistenza è pari a 7,5 Kohm !
Schema e descrizione
Di seguito è riportata l’anteprima dello schema elettrico (cliccare su di essa per scaricare lo schema intero in PDF).
Il dispositivo viene alimentato a 230 Vac (ma è utilizzabile, bypassando la sezione di alimentazione, anche con una batteria da 12 v).
L’interruttore generale permette l’interruzione dell’alimentazione a tutto il sistema, ed è consigliato utilizzarne uno con luce di segnalazione integrata. Il trasformatore T1 trasforma la 230 Vac in 24 Vac, la quale viene raddrizzata dal ponte di diodi e filtrata dal condensatore C1. La corrente entra in U1, e viene stabilizzata a 12 V, e utilizzata come riferimento sulla base del transitor Q1 (2N3055). Il transistor funge da stadio di potenza, per superare il limite di 1 A imposto dal 7812. Il led D2 segnala il corretto funzionamento dell’alimentatore.
La tensione stabilizzata viene collegata alla scheda del generatore di frequenza (è stato scelto di usare due schede separate per motivi di modularità), basata sul noto NE555, configurato per generare un’onda quadra da circa 1 kHz, regtolabile con il trimmer R5.
Quindi il pin 3 del 555 (out) pilota il transistor Q3, che è il finale di potenza, interposto tra il negativo della bobina (lato BT) e la massa.
I due termistori da 39 V evitano che piccole sovratensioni possano danneggiare il transistor e/o il circuito.
Di seguito riporto la fotografia della realizzazione :
La scheda in fondo è l’alimentatore (il trasformatore per la 230 V è esterno), e quella davanti è il generatore di frequenza. Le due schede sono montate sul dissipatore, in modo da ottimizzare lo spazio. Il finale di potenza per la bobina è collegato con un connettore alla scheda, così in caso di guasto la sostituzione è semplice e veloce (a destra ci sono due finali cablati di ricambio). Davanti alle schede c’è la bobina, con in primo piano una bella scintilla viola.
N.B.: Rispetto allo schema, i pcb che ho realizzato io hanno alcune differenze non critiche, dovute alla disponibilità dei componenti. Ad esempio, invece del ponte di diodi ho montato 4 diodi separati, e invece della resistenza da 1 R / 1 W per il 2N3055 ne ho montate 5 in parallelo da 12 R (il valore totale è 2,4 R, ma va bene comunque).
La scintilla
Per la scintilla è necessario fare qualche precisazione (oltre al fatto che non dovete toccarla, ovviamente):
Per realizzare gli elettrodi, tra i quali scocca la scintilla, io ho utilizzato il metodo seguente:
1- Piegate due spezzoni di cavo rigido come nella seguente foto, per innestarli dei due connettori della bobina:
2- L’altra estremità degli spezzoni, collegatela a due morsetti mammut, i quali, dall’altra estremità, andranno collegati ad un cavo coassiale per antenne, di quelli con molto isolante, facendo attenzione a tenere la calza isolante lontano dall’anima interna, per evitare scintille non desiderate (il perché della necessità del cavo coassiale è spiegata alla fine del punto 3):
3- L’estremità finale del cavo coassiale verrà utilizzata per lo scocco della scintilla (consiglio: attorcigliate la calza attorno al cavo e fissateci sopra un pezzetto di cavo rigido nudo, il quale, modellandolo, permette di ottenere scintille di forme diverse):
Questa è la mia preferita, con due pezzi di cavo:
N.B.: Potete fermarvi anche al punto 1, e usare i due spezzoni direttamente come elettrodi, però nel caso in cui la distanza tra di essi fosse troppo elevata, e la scintilla non dovesse scoccare, il finale di potenza (BDX33C) brucierà quasi sicuramente, in quanto evidentemente la bobina funzionante a vuoto crea delle sovratensione (spike) molto elevate. Il cavo coassiale fa da carico, in quanto si comporta come un’impedenza capacitiva, quindi se la scintilla non scocca, la bobina ha comunque un “carico”. (io ne ho utilizzato uno di lunghezza 80 cm, e fa il suo dovere)
Distrurbi elettrici prodotti dalla scintilla
La scintilla provoca dei distrubi elettrici molto forti, soprattutto in radiofrequenza, infatti con un comune ricevitore FM è possibile sentire dei forti disturbi quando la scintilla è attiva.
E’ stata fatta una prova con l’oscilloscopio, ponendo la sonda ad una distanza di 5 cm dalla scintilla, ed è stato rilevato il seguente segnale:
Notare che il segnale è di ampiezza 0,6 Vpkpk, e ha una frequenza di quasi 1 kHz, la stessa impostata nel circuito.
ATTENZIONE !!! : Le scariche prodotte dall’avvolgimento secondario della bobina sono ad ALTA TENSIONE, nell’ordine delle decine di KV !!
L’alta tensione è pericolosa, può provocare gravi ferite e in casi estremi anche la morte. Fare sempre attenzione quando si maneggia qualsiasi tipo di circuito elettrico.
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