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SOTTOMANO


Introduzione

Quando si è al tavolo da lavoro, infervorati nel creare il nuovo progetto di elettronica o a modificarne uno esistente, regolarmente ci trova a dover trovare il giusto valore di una resistenza, di un condensatore, di un'induttanza piuttosto che di un circuito risonante. Colti da improvvisa amnesia, o in preda a dubbi atroci sulla formula da utilizzare, ci si butta alla ricerca dell'informazione: vecchi libri di scuola, articoli su riviste o, fortunati ai nostri tempi, a caccia su Internet. Tutto va bene...ma avere uno strumento unico per reperire il 90% di quanto serve sapere, sarebbe una bella cosa! Da qui nasce l'idea per questo programma: un comodo strumento per avere sempre sottomano quello che ci serve. Il programma prevede al momento (ma può crescere) 6 schede per altrettante funzioni.


Chiarimenti

Senza dubbio,la scheda più complessa è quella dei filtri. Ho scelto questo tipologia di filtri (multiple feedback ), indeciso fino all'ultimo se utilizzare i Sallen-Key, perche si prestano senza complicazioni ad assumere tutte e 3 le configurazioni più utilizzate (passa basso, passa-alto e passa-banda). Le formule utilizzate sono tutte reperibili su Internet, ma, purtroppo, non tutte insieme e mai presentate in maniera coerente tra loro. In particolare, per mia scelta precisa, volevo ottenere la possibilità di calcolo a partire dai parametri di funzionamento (frequenza di taglio, guadagno in zona non smorzata e fattore di merito Q) , ma anche l'opposto, cioè dati i componenti risalire ai parametri del filtro. Queste informazioni, ripeto, esistono, ma mai insieme; da qui l'uso di formule ricavate da fonti diverse e presentate in modo diverso (dove c'è una R1, dall'altra parte c'è una R3, e così via). Ho trovato discrepanze ed errori anche in fonti 'cattedratiche', per cui non escludo di aver male interpretato quello che ho trovato. Qualsiasi correzione, suggerimento o fonte completa ed attendibile sarà grandemente apprezzata.

Il programma è interamente frutto mio, nel bene e nel male, mentre le formule e alcune tabelle sono state prelevate in buonafede da Internet. Non credo e non mi risulta che ci siano copyright da rispettare, ma nel caso così non fosse, qualsiasi indicazione sarà benvoluta.



Descrizione generale

Programma per Windows realizzato e testato solo nella versione XP con Service Pack2; non posso fornire indicazioni di funzionamento sotto Vista. [Funziona anche con Windows 7 SP1 - è suggerito nella scheda 'Compatibilità' di spuntare la voce 'Disabilta temi visivi']
L'applicazione prevede solo 2 menu: menù Programma, usato solo per tornare a Windows, e il menù Resistenze che permette di scegliere la gamma di resistenze (nelle serie EIA), ovvero di precisioni, utilizzate in tutti i casi in cui sono coinvolti valori di resistenza.

Abbreviazioni

Le caselle di input per i valori di resistenza, capacità, induttanza e frequenza, prevedono di norma l'introduzione di valori nelle unità base - Ohm, Farad, Henry e Hz.
Si possono però utilizzare, è molto meglio, le abbreviazioni per i moltiplicatori più utilizzati, ovvero:
p = pico, n = nano, u = micro, m = milli, k = kilo, M = mega
Con l'ovvia eccezione di 'm' e 'M', l'uso di maiuscole o minuscole è indifferente.
Il separatore decimale può essere indifferentemente il punto o la virgola.

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Codici resistenze

Visualizza il valore di una resistenza dati i codici colori delle bande (2 o 3 per i valori, 1 per il moltiplicatore, 1 per la tolleranza e 1, opzionale, per il coefficiente di temperatura); con un click sui quadratini colorati si applica il codice relativo e si visualizza il valore calcolato (con un'indicazione se è un valore valido o no).


Codici resistenze



Calcolo condensatori

Per i condensatori è prevista un'area per la ricerca del miglior valore commerciale (nella serie comune E12) a partire dal valore ideale, con anche qui l'indicazione dell'errore percentuale e assoluto.
Il resto della scheda è utilizzato per varie tabelle che cercano di chiarire alcune delle indicazioni, in mezzo a un 'marasma' di scelte, sui codici valore e sulle tolleranze, sui coefficienti di temperatura e sulle tecnologie costruttive.


Calcolo condensatori




Calcolo resistenze

La scheda è suddivisa in 4 aree:
(1) ricerca del miglior valore all'interno delle serie abilitate e visualizzazione del relativo codice colore
(2) calcolo dei paralleli: dato un valore cercato viene visualizzata la migliore coppia di resistenze
(3) calcolo dei partitori: dato un rapporto di partizione (ed eventualmente, il valore della 1° resistenza - di default = 10Kohm), viene fornito il valore della 2° resistenza
(4) una semplice tabella che riporta i valori di resistenza, normalizzati, all'interno di ciascuna serie EIA

Per ogni valore calcolato viene fornito l'errore percentuale rispetto al valore ideale


Calcolo resistenze




Calcolo della risonanza

Altra area complessa, un mondo a se in elettronica, soprattutto per la sezione di calcolo delle induttanze in aria, visto l'enorme numero di formule approssimate esistenti su Internet.

Sulla sinistra si calcolano le impedenze di condensatori e induttanze alla frequenza voluta, e si calcolano frequenza, banda passante e fattore di merito per circuiti RLC con risonanza serie e parallela.


Calcolo risonanza




Calcolo filtri attivi 2° ordine

Come anticipato, questa sezione mi crea qualche dubbio non avendo disponibile uno strumento di verifica per tutte le 6 combinazioni di calcolo; potrà quindi essere corretta e rivista in futuro.

La finestra consiste in 2 aree per il progetto di filtri a partire dai parametri (a sinistra) o dai componenti (a destra).
Per ogni esecuzione di un calcolo (ma non per il passa-banda), viene mostrato il diagramma di Bode (attenuazione) relativo, con parecchie riserve sulla precisione e sulla qualità di resa. Anche qui servirebbe aiuto.


Calcolo filtri 2° ordine




Qui abbiamo un'utile tabella di conversione tra unità decimali e unità AWG per le sezioni di filo più comuni
Sulla destra, si può calcolare la resistenza di un filo metallico (in diversi materiali più o meno comuni) alla temperatura di 20° (To), oppure alla temperatura di funzionamento prevista (Tu).


Calcolo dei fili




Aggiornamento - Versione 1.2 aggiornata a Marzo 2015

Recentemente ho avuto la necessita di utilizzare il programma che giaceva addormentato sull'Hard Disk e ho notato qualche incongruenza e un pò di confusione.
L'ho quindi ripreso e ho sistemato le cose macroscopiche, con l'idea di rivederlo sul serio per aggiungere altro materiale.

  • la scheda Codici Resistenze è stata ampliata per inserire la funzionalità inversa, cioè rappresentare l'aspetto (colori) di una resistenza dato il valore conosciuto
  • su segnalazione di alcuni utilizzatori, ho eliminato la sezione del calcolo di induttanze in aria, primo perchè è argomento che non uso e non capisco, secondo perchè conteneva errori di calcolo
  • Nella scheda Calcolo di Resistenze ho inserito le immagini dei due semplicissimo circuiti per fornire un feeback visivo alle operazioni.
  • La scheda di calcolo dei filtri ha il diagramma totalmente non significativo; è interamente da rivedere alla prossima revisione.

Desiderata

  • Inserire il calcolo delle potenza nella sezione Resistenze
  • Ampliare i filtri con i Sallen-Key
  • Aggiungere schede relative ai PIC, quali colcolo dei Timer e del PWM (tutte soluzioni esistenti in rete, ma sparpagliate)




Versione 1.2 di Marzo 2015

Sottomano versione 1.2 (eseguibile)

Per mia scelta non pubblico i sorgenti, perchè il programma sicuramente dovrà essere rivisto e, soprattutto, per il grande impegno che a richiesto e per il quale non vorrei trovare in giro delle 'scopiazzature, come già successo in altri casi.
Chi fosse comunque interessato può contattarmi direttamente e, se sarà convincente !, vedrò cosa posso fare.