Circuiti del piccolo elettricista

Difficoltà:
Tempo:

12/06/2004

Avvertenza! Per fare gli esperimenti utilizzate un alimentatore o una batteria. In nessun caso dovete utilizzare l'impianto elettrico di casa.

Warning! Children need a supervision of an adult. Use a battery or a low voltage power supply. Never use the mains line.

I circuiti che qui vi propongo possono essere realizzati utilizzando le basette per esperimenti presentate qui.
Si tratta di circuiti classici, alcuni dei quali potranno essere utilizzati anche per altri giochi.

The circuits that I will show you can be made using the breadboard for the experiments presented here. Those are classic circuits, some of them can be used also for other games.

Componenti

Components

B

Batteria

Battery

Fornisce energia ai circuiti; negli schemi non è indicato ma è pari a 12V

Gives energy to the circuits; the tension in the diagrams is not indicated, but is 12V

L

Lampadina

Lamp

Lampadina da 12V

12 V bulb

M

Motorino

Small motor

Piccolo motorino in corrente continua (CC)

Small DC motor

PL

Pulsante di lavoro

Normally open SPST pushbutton

Questo pulsante stabilisce il contatto quando viene premuto

Is a button that give contact when pressed

PR

Pulsante di riposo

Normally closed SPST pushbutton

Questo pulsante interrompe il contatto quando viene premuto

Is a button that break the contact when pressed

BZ

Buzzer

Buzzer

Il buzzer emette un suono se alimentato

The buzzer sounds by feeding it

D

Deviatore

SPDT

Il deviatore permette di effettuare la commutazione tra il contatto centrale ed uno degli altri due. Utilizzando solo il contatto centrale ed uno di quelli esterni può essere usato come interruttore

The SPDT can commute between the central contact and one of the other two. Can function as switch using the central and one of the external contacts

DD

Doppio deviatore

DPDT

Funziona come il deviatore singolo ma ve ne sono 2 meccanicamente collegati insieme (il collegamento meccanico è indicato dalla linea tratteggiata)

It works as a SPDT but is doubled (the mechanical connection is represented by the dotted line)

RL

Relè

Retay

Il relè non è altro che un doppio deviatore comandato da una bobina; infatti è sufficiente alimentare la bobina ed il relè commuta (si dice che si eccita); togliendo l’alimentazione, il relè torna allo stato di partenza (riposo)

A relay is an electrically operated switch. Current flowing through the coil of the relay creates a magnetic field which attracts a lever and changes the switch contacts. The coil current can be on or off so relays have two switch positions and they are double throw (changeover) switches

Per realizzare il circuito occorre utilizzare dei cavetti con un coccodrillo ad ogni estremità. Negli schemi seguenti è riportata anche la tabella dei collegamenti; serve come ausilio se non riuscite a realizzare da soli il circuito. La coppia di punti tra parentesi va collegata con un cavetto. Ad esempio (23,18) significa che occorre collegare il morsetto 23 al morsetto 18.

To build the circuit you need of two wires with crocodiles at the ends. In the following drawings you find also the connection table, that helps you in case of problems. The couple of points included between brackets must be connected by a wire: i.e. (23,18) mean that the terminal 23 must be connected with terminal 18.

1
Collegare una lampadina ad una batteria Connect a lamp to a battery
Per accendere una lampadina occorre collegarla come nella figura accanto. If you want lights on a lamp, connect it as you see here on side
	Tabella collegamenti / Connection table (+,17) (18, -)

2
Introdurre un pulsante di lavoro (PL) Using a normally open SPST pushbutton (PL)
Se vogliamo accendere a comando una lampadina, occorre introdurre per esempio un pulsante che chiude il circuito solo se premuto; tale pulsante lo chiamiamo pulsante di lavoro (PL). La lampadina sarà accesa solo per il tempo in cui premiamo il pulsante. If you want lights on a lamp by a control, you need to add a button PL that close the circuit when pressed. The lamp will lights only while button is pressed.
	Tabella collegamenti / Connection table (+,21) (22,17) (18, -)

3
Utilizzare un pulsante di riposo (PR) Using a normally closed SPST pushbutton (PR)
Col pulsante di riposo, i contatti sono sempre chiusi e si aprono solo per il tempo in cui premiamo il pulsante; pertanto la lampadina sarà sempre accesa e si spegnerà per il tempo in cui teniamo premuto il pulsante. The contacts are always closed and they open just for the delay in which the button is pressed; the lamp is always on and will be turned off for the time the button is pressed.
	Tabella collegamenti / Connection table (+,24) (23,18) (17, -)

4
L’ora dell’interruttore It’s time for switch
Collegando l’interruttore (2 fili del deviatore) posso accendere e spegnere la lampadina senza la necessità di tenere pigiato alcun pulsante poiché l’interruttore ha due posizioni stabili; si dice che è bistabile. I pulsanti invece sono monostabili. Connecting the switch (2 wires of SPDT) you can turn on and off the lamp without pressing any button since the switch is bistable; it has two steady positions. The buttons are monostable.
	Tabella collegamenti / Connection table (+,33) (35,18) (17, -)

5
Accendere e spegnere una lampadina da due punti diversi Turn on and off a lamp from two different points
Collegando i due deviatori come nello schema accanto è possibile accendere e spegnere una lampadina da due punti differenti. Connecting the two SPDT as in the drawing, the lamp can be switched on and off from two different points.
	Tabella collegamenti / Connection table (+,35) (33,36) (38,18) (17, -) (34,37)

6
AND logico Logical AND
Collegando i due interruttori come nello schema accanto è possibile accendere la lampadina solo se entrambi gli interruttori sono in posizione 1. Connecting the two switches as you see in the drawing, the lamp lights on only if both switches are in position 1.
	Tabella collegamenti / Connection table (+,35) (33,38) (36,18) (17, -)

7
OR logico Logical OR
Collegando i due interruttori come nello schema accanto è possibile accendere la lampadina se almeno un interruttore è in posizione 1. Connecting the two switches as in the drawing, the lamp lights on if at least one switch is in position 1.
	Tabella collegamenti / Connection table (+,35) (33,18) (17, -) (35,38) (33,36)

8
Collegamento in parallelo Parallel connection
Collegando le lampadine nel modo seguente, abbiamo fatto un collegamento in parallelo. Se una lampadina brucia, l’altra continuerà a funzionare regolarmente. Connecting the lamps as you see in the drawing, we have realized a parallel connection. If a lamp will burn, the other will continue to light normally.
	Tabella collegamenti / Connection table (+,17) (18, -) (17,19) (18,20)

9
Collegamento in serie Serial conncection
Collegando le lampadine nel modo seguente, abbiamo fatto un collegamento in serie. Se una lampadina brucia, l’altra si spegnerà. Connecting the lamps as you see, we realized a serial connection. If a lamp burns, the other will turn off.
	Tabella collegamenti / Connection table (+,17) (18,19) (20, -)

Accendere e spegnere una lampadina da tre punti diversi

Turn on and off a lamp from three different points

Collegando i due deviatori (D1 e D2) ed il doppio deviatore (DD1) come nello schema seguente è possibile accendere e spegnere una lampadina da tre punti differenti.

Connecting the two SPDT (D1 and D2) and a DPDT (DD1) as in the following drawing, the lamp can be turned on and off from three different point.

Tabella collegamenti / Connection table
(+,35) (27,31) (28,30)
(33,27) (34,28) (29,36)
(32,37) (38,18) (17, -)

Esercizio: prova a fare un circuito per accendere e spegnere una lampadina da quattro punti diversi. (suggerimento: ti serve DD2)

Exercise: Try to build a circuit to turn on and off a lamp from 4 different points (Suggestion: you need DD2)

Comando con relè

Command by relay

In questo schema il pulsante PL1 eccita il relè RL1 che chiude il contatto per accendere la lampadina L1.

In this drawing the relay RL1 is excited by a button PL1, which switch the contact to turn on the lamp L1.

Tabella collegamenti / Connection table
(+,22) (21,7) (8, -)
(+,2) (3,17) (18, -)

Commutazione di lampada con relè

Switching a lamp with relay

Con il relè a riposo la lampada accesa è L1; pigiando PL1, il relè RL1 si eccita, la lampada L1 si spegne e si accende la lampada L2.

In normal operation L1 is on; pressing the button PL1 the relay RL1 is excited, the lamp L1 will turn off and the lamp L2 will light.

Tabella collegamenti / Connection table
(+,22) (21,7) (8, -)
(+,2) (3,19) (20, -)
(2,4) (6,17) (18, -)

Commutazione di lampada con relè

Switching a lamp with relay

Questo schema realizza la stessa funzione del precedente ma utilizza soltanto uno scambio del relè.

This drawing operate the same functions that the former, but using only one SPDT of relay.

Tabella collegamenti / Connection table
(+,22) (21,7) (8, -)
(+,6) (4,17) (18, -)
(5,19) (20, -)

Domanda: cosa succede se si stacca il filo che collega il contatto del relè al polo positivo della batteria?

Question: what happened if I open the connection between relay and battery's positive pole?

Commutazione di lampada con relè

Switching a lamp with relay

Questo schema realizza la stessa funzione del precedente ed utilizza anch’esso soltanto uno scambio del relè.

This drawing operate the same functions that the former, but using only one SPDT of relay.

Tabella collegamenti / Connection table
(+,22) (21,7) (8, -)
(+,4) (5, -) (+,20)
(19,18) (17, -) (6,18)

Domanda: cosa succede se si stacca il filo che collega il contatto del relè alle lampade L1 e L2?

Question: what happened if I open the connection between relay and the lamps?

Ronzatore

Buzzer

Questo schema realizza la funzione di ronzatore; premendo il tasto PL1 il relè si mette a ronzare. Infatti il relè tenterà di muovere il proprio contatto ma così facendo si taglierà l’alimentazione che porterà nuovamente il contatto in posizione tale da rialimentare il relè … e così via all’infinito. Questo schema può essere usato anche come cicalino.

This drawing is a buzzer; pressing the button PL1 the relay RL1 begin to buzz. So the relay trys to open the connection but in this way the power in the relay goes off. Now the circuit connect again the relay and so on. This drawing can be also used as beeper.

Tabella collegamenti / Connection table
(+,22) (21,1) (3,7)
(8, -)

Flip-Flop

Pigiando il tasto PL1 si alimenta il relè RL1 che a questo punto resta eccitato anche se rilasciamo PL1; anche la lampadina L1 si accende. Se ora pigiamo il tasto PR1, togliamo l’alimentazione, il relè cade (si diseccita) ed il circuito torna allo stato iniziale. Il circuito appena visto è un circuito bistabile chiamato Flip-Flop. (nota: un relè che utilizza un proprio contatto di lavoro per autoeccitarsi viene detto in stick)

IF we press the button PL1, the relay RL1 is supplied and it remain excited also when PL1 is released; the lamp L1 lights on too. If then we press the button PR1, breaking the supply, the relay it switchs and the circuit will be back to the initial state. This circuit is bistable and is called Flip-Flop (note: a relay that use one of its contact to energize is called relay in stick)

Tabella collegamenti / Connection table
(+,24) (23,22) (21,7)
(8, -) (22,6) (5,7)
(17,21) (18, -)

Esercizio: realizza un circuito che mediante il Flip-Flop riesca a commutare due lampadine.
Esercizio: realizza un ronzatore attivato e disattivato da un Flip-Flop.

Exercise: build a circuit that, using the flip-flop, will switch two lamps.
Exercise: build a circuit that activate a buzzer using a flip-flop.

Alimentazione di un piccolo motore in CC

Supply a small DC motor

Gli schemi seguenti sono gli analoghi di quelli visti per la lampadina e funzionano nello stesso modo; in questo caso, invece di accendersi una lampadina, è un motorino a girare. Esiste anche un’altra differenza; il motorino ha un’inerzia maggiore della lampada, ovvero continua a girare per alcuni secondi anche dopo che abbiamo tolto l’alimentazione.

The drawings are similar to those created for the lamp; in this case, instead of turning on a lamp, the motor will run. There is another difference: the motor has inertia effect and it will rotate for some seconds also after we took off the supply.

Tabella collegamenti / Connection table
Per il primo / first (+,25) (26, -)
Per il secondo / second (+,22) (21,25) (26, -)
Per il terzo / third (+,24) (23,25) (26, -)

Arresto di un piccolo motore in CC

STOP a DC motor

Usando D1 possiamo accendere e spegnere il motorino a nostro piacimento; se utilizziamo però lo schema di destra noteremo una proprietà interessante: portando il deviatore D1 in posizione 0, il motorino si ferma quasi all’istante. Lo abbiamo usato come freno elettrico.

Using D1 we can start and stop a motor; the circuit on the right has an interesting characteristic: when the D1 switch is in position 0 , the motor will stop immediately. We have used it as an electric brake.

Tabella collegamenti / Connection table
Per il primo / first (+,33) (35,25) (26, -)
Per il secondo / second (+,33) (35,25) (34, - ) (26, -)

Inversione di rotazione di un piccolo motore in CC

Reverse the rotating sense of a small DC motor

Se allo schema precedente aggiungiamo DD1 collegato come nello schema seguente, riusciamo ad invertire il senso di rotazione del motorino; infatti per invertire la rotazione di un piccolo motorino in CC è sufficiente invertire la polarità della tensione ai suoi terminali.

If we add a DD1 to the circuit 18, connected as you see here, the motor will change its sense of rotation. To change the sense of rotation of a small DC motor, you only need to change the polarity of its terminals.

Tabella collegamenti / Connection table
(28,30) (27,31) (31, -)
(+,33) (34, -) (35,28)
(29,26) (32,25)

Esercizio: realizzare l’inversione mediante un Flip-Flop.

Exercise: reverse the rotating sense using a flip-flop.

Forza il primo!

The first win

Questo schema permette di scoprire chi ha pigiato per primo il pulsante; può essere utile nei giochi in cui due concorrenti devono prenotare la risposta. Se il giocatore 1 pigia il pulsante PL1, manda in stick RL1, accende la lampada L1 e taglia l’alimentazione al relè RL2 che non potrà più eccitarsi. Per resettare il circuito basta premere PR1. Analogo comportamento si ha se è il giocatore 2 a pigiare per primo il pulsante PL2; in questo caso si manda in stick il relè RL2, si accende la lampadina L2 e si taglia l’alimentazione al relè RL1 che non potrà quindi eccitarsi. Al solito basta pigiare PR1 per resettare il circuito.

With this circuit you can identify who pressed first the button, as for example in a game in which only the first two players can give an answer. If the player 1 press PL1, cause RL1 to go in stick, turn on the L1 lamp and cut the supply to the RL2 relay that will no more switch. To reset the circuit you need to press PR1. The same happens with player 2 that first press PL2. In this case the RL2 goes in stick, the lamp L2 will lights and the RL1 is no more supplied, so it will not switch. Again, pressing PR1 you will reset the circuit.

Tabella collegamenti / Connection table
(+,24) (23,1) (3,14)
(13,15) (16, -) (19,15)
(20,16) (21,5) (22,6)
(1,11) (9,6) (5,7)
(8, -) (17,7) (18,8)
(71,13) (72,14)

12/06/2004