Archetto

Il circuito elettrico Il principio di riscaldamento del filo è lo stesso dei saldatori a stagno. Applicando una certa tensione ad un apposito resistore, questo sviluppa una potenza che si trasforma in calore. La tensione va applicata ai due capi del filo ma sarà comodo, per poterla applicare al momento desiderato, disporre di un interruttore a pressione senza blocco, ossia in grado di chiudere il circuito solo se premuto. Per alimentare l'archetto utilizzeremo la tensione di rete a 220 Volts, debitamente ridotta tramite trasformatore. Prima di scegliere il trasformatore, è necessario fare due conti. Per chi non mastica elettronica od elettrotecnica in genere è bene precisare un paio di cose. Anzitutto, un circuito si dice chiuso quando applicando una certa tensione, si ha un passaggio di corrente elettrica (interruttore chiuso, per noi 'premuto'). Al contrario, si dice aperto quando non si ha passaggio di corrente (interruttore aperto, per noi 'rilasciato'). Solitamente il trasformatore è composto da due avvolgimenti chiamati primario e secondario. L'avvolgimento primario è quello contrassegnato dall'etichetta '220 V'. L'avvolgimento secondario di norma è quello che fornisce la tensione 'ridotta' (trasformata). Possiamo disporre di più avvolgimenti secondari, anche con tensioni diverse. Tali avvolgimenti producono tensioni separate utilizzabili singolarmente, oppure, collegando in serie due avvolgimenti, si ottiene una tensione che è pari alla somma delle tensioni. E' necessario però che gli avvolgimenti siano collegati 'in fase', un po come succede per le comuni batterie. Se vogliamo collegarle insieme, bisognerà formare una catena unendo il polo positivo con quello negativo della batteria che segue. Analogamente, collegheremo gli avvolgimenti secondari rispettando non più le polarità, in quanto trattasi di corrente alternata, ma le fasi. Nel nostro caso il trasformatore ha un doppio secondario da 24 Volts ed ha da un lato due fili di ingresso contrassegnati con '220 V' mentre dall'altro lato vi sono quattro fili di uscita (due per ogni secondario) contrassegnati come due coppie da 24 Volts.
Mentre per il lato a 220 Volts non esistono distinzioni tra i due fili (potete infatti infilare la spina nella presa in entrambe le posizioni), per quanto riguarda i secondari da 24 Volts i fili hanno colore diverso. Ad esempio il nostro trasformatore ha, per ogni coppia da 24 Volts, un filo bianco ed uno giallo. Questo perchè come detto poco fa, sebbene non faccia differenza il verso dei fili nel caso utilizziate solo un secondario da 24 Volts, (uno bianco ed uno giallo), la cosa cambia se decidete di sommare le due coppie per ottenere una tensione di 48 Volts.
Questa tensione si ottiene collegando 'in fase' i due secondari da 24 Volts. Colleghiamo quindi il filo bianco della prima coppia da 24 Volts con quello giallo della seconda. Per sapere se abbiamo bisogno di 48 Volts o se ne bastano 24, dobbiamo fare un piccolo calcolo. Il filo di nichel-cromo è in sostanza un resistore e produce calore al passaggio di una certa corrente; la temperatura deve essere sufficiente a tagliare il polistirene ma non troppo alta. Una temperatura troppo elevata fonderebbe una porzione di polistirene ben al di la della sezione del filo, ottenendo una superficie piena di irregolarità. Non potendovi indicare la corretta temperatura di lavoro del filo, vi indicheremo la potenza necessaria per raggiungerla. I ferri da stiro, come le stufe elettriche per esempio, esprimono la loro capacità di riscaldare in WATT, e non in gradi centigradi. La formula per calcolare la potenza necessaria è: W=V²/R dove W è la potenza espressa in Watt, V² è la tensione espressa in Volts al quadrato ed R è la resistenza, espressa in Ohm, del filo di nichel-cromo. Non spaventatevi, è molto semplice. Abbiamo effettuato varie prove di taglio che ci hanno mostrato che necessitiamo di una potenza tra i 60 ed i 70 Watt. Il trasformatore eroga una tensione di 24 o 48 Volts, a seconda di come lo colleghiamo. Il filo di nichel-cromo varia la sua resistenza al variare della lunghezza; in particolare più è lungo e maggiore è la sua resistenza. Il filo da noi utilizzato ha una sezione di 0,5 mm ed una lunghezza di circa 110 cm. La sua resistenza, misurata con un tester, è di circa 25 Ohm. A questo punto proviamo ad applicare la formula provando ad usare un solo secondario da 24 Volts: Watt=(24 Volts)² / 25 Ohm = 576 V² / 25 Ohm = 23 Watt. Troppo poco. Il filo si scalda ma non raggiunge la temperatura necessaria per il taglio. Ripetiamo il calcolo ipotizzando di collegare i due secondari del trasformatore per produrre una tensione di 48 Volts: W=(48 Volts)² / 25 Ohm = 2304 V²/25 Ohm = 92 Watt. Come ci aspettavamo, la potenza è aumentata, ma in questo caso la temperatura raggiunta fonderebbe eccessivamente il polistirolo, bruciandolo. Come fare per ottenere la giusta potenza e quindi la temperatura ottimale? Semplice. Conoscendo la potenza voluta e la tensione a disposizione, ricaviamo la resistenza del filo. Girando la formula, otteniamo che R= V² / W e quindi R= (48 Volts)² / 70 Watt = 32 Ohm. Ma se il filo è già lungo quanto serve, come facciamo ad aumentare la resistenza? Semplice. Prendiamo un altro pezzo di filo di nichel-cromo della stessa sezione, ne avvolgiamo alcune spire intorno ad un materiale isolante facendo attenzione che le spire non si tocchino tra loro. Con l'aiuto di un tester, controlliamo la resistenza di questo spezzone e verifichiamo che essa sia uguale alla differenza tra la resistenza totale (32 Ohm) e la resistenza del filo dell'archetto (25 Ohm). L'ideale è avvolgere più spire del necessario e 'pescare' il punto che ci serve di volta in volta tramite una pinzetta a coccodrillo per circuiti elettrici. In questo modo potremo sperimentare diversi valori di resistenza. Qui sotto è mostrato lo schema elettrico del circuito di alimentazione dell'archetto. L'interruttore permette il passaggio della corrente solo se tenuto premuto. La pinzetta, stabilisce il contatto nel punto in cui il filo ha una resistenza di 7 Ohm, che sommati ai 25 Ohm del filo dell'archetto costituiscono la resistenza necessaria per ottenere la potenza di circa 70 Watt.

Per quanto riguarda la parte elettrica dell'archetto, questo è quanto. Tenete conto che i valori sono indicativi e variano da filo a filo e dipendono dalla sua sezione. E' senza dubbio necessario munirsi di un tester sia per verificare i valori che i contatti. Un altro sistema per variare la potenza generata, senza aggiungere il rocchetto di spire supplementari e la pinzetta, è quello di inserire un variatore di velocità per trapani tra i contatti del trasformatore e la spina per la presa a 220 Volts. Questo equivale a possedere un trasformatore a tensione variabile.

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