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Quanto illustrerò costituisce una delle tante
applicazioni nel campo del fermodellismo di un elementare componente
elettronico: il diodo.
Prima di entrare in argomento, sarà opportuno
analizzare con un esempio cos’è e come funziona una matrice di
diodi. Si abbiano a disposizione tre lampade che indichiamo con L1,
L2 ed L3 e due interruttori S1 ed S2. Se si desidera accendere con
l’interruttore S1 le lampade L1 ed L2 e con S2 le lampade L2 ed L3,
ci troviamo di fronte ad un problema che non possiamo risolvere con
le consuete tecniche circuitali, come mostrato in Fig. 1; infatti
entrambi gli interruttori (S1 ed S2) accendono sempre le tre lampade
contemporaneamente.
Per l’alimentatore utilizziamo una
corrente continua per i motivi che vedremo in seguito.
Fig. 1 - Secondo lo schema, gli interruttori
S1 ed S2 accendono entrambi le tre lampade contemporaneamente.
 Ora,
con riferimento alla Fig. 2, riportiamo nelle righe gli interruttori S1 ed S2 e
nelle colonne le lampade L1, L2, L3. Se
conveniamo di far corrispondere alla generica lampada accesa un
pallino pieno ed alla spenta uno vuoto, abbiamo costruito una
funzione della corrente che assume valore Pallino pieno = presenza
di corrente, Pallino vuoto = assenza di corrente. Pertanto, nelle intersezioni
delle righe con le colonne segniamo un cerchietto pieno se la lampada
deve accendersi in corrispondenza dell’interruttore in ordinata ed
uno vuoto in caso contrario. Abbiamo in tal modo costruito
quella che viene denominata tabellina della verità.
Fig. 2 - Tabellina della verità.
Il passaggio dalla Fig. 2 alla Fig. 3 è molto
semplice. Si costruisca una grata dove alle rette orizzontali
corrispondono gli interruttori ed alle verticali le lampade. Se
nella corrispondente intersezione della relativa tabellina della
verità vi è un pallino pieno, colleghiamo un diodo tra orizzontale e
verticale, se troviamo un pallino vuoto, non effettuiamo alcun
collegamento. A tale configurazione si da il nome di matrice di
diodi. Chiudendo l’interruttore S1 (Fig. 3a), avremo circolazione di
corrente attraverso D1 e D2 con conseguente accensione di L1 e L2.
La corrente in uscita da D2 incontrerà il diodo D3 in posizione di
non conduzione e quindi non potrà circolare attraverso D4 per
accendere L3. In modo analogo si ragiona per l’interruttore S2
chiuso.
Il problema può essere minimizzato nel seguente
modo: quando in una verticale si incontra un solo diodo, questo può
essere cortocircuitato sostituendolo con un semplice filo conduttore
(Fig. 3b). Praticamente abbiamo risolto il nostro problema con
l’impiego di due diodi soltanto.
Fig. 3a - Fig. 3b - Con l’inserimento
dei diodi, gli interruttori accenderanno, rispettivamente, S1 le
lampade L1 ed L2 e S2 le lampade L2 ed L3. In Fig. 3b è mostrato il
cablaggio semplificato descritto nel testo.
Applicazione pratica
Quanto detto finora trova utile impiego nel
comando unificato di più scambi o segnali. Un primo esempio di
applicazione lo si ha nel comando di un deviatoio a tre vie. Esso
sarà schematizzato come in Fig. 4.
Indicando con A0-A1, A0-A2, A0-A3 rispettivamente
i percorsi possibili da A0 e viceversa, e con 1c-1d, 2c-2d le bobine
che danno la posizione corretta e deviata degli aghi del deviatoio,
costruiamo la tabellina della verità per lo schema in questione. Con
procedimento analogo all’esempio fatto in precedenza si ottiene la
Fig. 5.
Fig. 4 -
Nello schema in figura i diodi
cerchiati in giallo possono essere cortocircuitati.
Fig. 5 - Tabella della verità dello schema di
Fig. 4.
Fig. 6 -
Schema elettrico completo per la
realizzazione della matrice delle Figg. 4 - 5.
Una regola generale da osservare, valida soprattutto
per circuiti complessi, è quella di realizzare la matrice di diodi
(va bene il tipo 1N4001) su una
piastrina per circuiti sperimentali (a bollini
ramati preforati) ed applicare i pulsanti necessari sul quadro di comando nel
luogo ritenuto più opportuno. La Fig. 6 è la trasposizione pratica
dello schema riportato in Fig. 5 dopo aver apportato la
minimizzazione indicata nel testo.
Come accennato all’inizio dell’articolo, la
matrice di diodi per funzionare necessita di un’alimentazione in
corrente continua. Una banale modifica permetterà di adoperare i
normali trasformatori da 15 Volt in corrente alternata per
l’alimentazione del circuito descritto, fermo restando che tutti gli
altri servizi possono essere alimentati dallo stesso alimentatore.
Essa consiste nell’aggiunta di un ponte raddrizzatore a diodi
e di un semplice filtro di livellamento costituito da un
condensatore elettrolitico da 1000 μF - 50 VL (vedi Fig. 6). Unica
avvertenza è di rispettare, nei collegamenti, la giusta polarità del
condensatore elettrolitico.
Dopo quanto detto, appare evidente che la
convenienza della matrice di diodi è tanto più valida quanto più
complesso è il circuito da realizzare e ciò per un duplice scopo:
minore impiego totale di pulsanti ed azionamento di uno solo di essi
per provocare l’instradamento preventivamente programmato, per
complesso che sia.
A titolo di esempio, riporto lo schema (impianto
binari e tavola di
verità) di una piccola stazione di testa a quattro
binari. Senza perderci in lunghe dimostrazioni,
verifichiamo uno dei possibili instradamenti programmati, ad es. B0-A1. Nella tabella della verità, seguendo la Fig. 7, occorre
posizionare il deviatoio 2 in maniera corretta ed i 3, 4 e 5
deviati; pertanto nelle relative intersezioni della tabella di
verità va segnato un puntino pieno (bobina da alimentare), per tutti
gli altri deviatoi segniamo un puntino vuoto (non alimentazione) in
quanto per l’instradamento richiesto essi non sono interessati.
Fig. 7 - Esempio di stazione di testa a
quattro binari e relativa tabella per realizzare la matrice di
diodi.
Il presente articolo, presentato in versione
riveduta e corretta,
fu pubblicato sulla rivista "Treni
e Plastici", n. 7 del settembre 1979.
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