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Valvola regolatrice di tensione

Valvola Regolatrice di tensione (RT)

Valvole regolatrice di tensione

La valvola regolatrice di tensione è un componente elettronico utilizzato come regolatore shunt per mantenere costante una tensione. Questo dispositivo è un tubo a scarica nel gas ed è più simile ad una lampada al neon che ad una valvola termoionica.

Questi dispositivi sono costruttivamente e visivamente molto simili ai tubi a vuoto ma hanno caratteristiche completamente diverse:

- Prima di tutto non sono tubi a vuoto ma sono riempiti di un gas.
- Non hanno un filamento e il catodo non è riscaldato, quindi NON sono valvole termoioniche.

A sinistra: Simbolo circuitale della valvola regolatrice di tensione. Il pallino nero a sinistra rappresenta la presenza di gas all'interno.

Dettaglio di funzionamento

Caratteristiva anodica di una valvola a scarica nel gas

In riferimento al disegno a sinistra, si possono trarre le seguenti considerazioni: dal punto di vista elettrico hanno delle similitudini con i diodi Zener ma il loro funzionamento è dovuto alla ionizzazione di un gas (come nelle lampade neon) che ha la caratteristica di ionizzarsi ad una ben determinata tensione. Per far partire il fenomeno occorre una tensione di innesco (V2) che di norma è il 15-20% più alta della tensione di uscita nominale del tubo (V1). Per il funzionamento di questo dispositivo occorre mantenersi dentro ben precisi parametri (fra i valori di I compresi fra I1 ed I2) di funzionamento altrimenti il valore della tensione in uscita non è garantito.

Quando una tensione di valore sufficientemente elevato viene applicata agli elettrodi, il gas ionizza e inizia la conduzione formando una scarica luminescente attorno al catodo. Il tubo RT funziona quindi come un dispositivo a resistenza negativa, ovvero all'aumentare della tensione si abbassa la resistenza interna. Questo è dovuto al fatto che all'aumentare della tensione aumenta la quantità di gas ionizzato e la resistenza del dispositivo si riduce. Praticamente il RT conduce corrente sufficiente per tenere la tensione ai morsetti al valore desiderato. Di solito in serie al RT viene posta una resistenza, la corrente che attraversa la resistenza è la somma di quella che passa nell'RT più quella che passa nel carico che è posto in parallelo all'RT.

Circuito applicativo regolatore di tensione

Nel disegno a lato è riportato lo schema applicativo base del Regolatore di Tensione. Ponendo Vi > Vu .

Calcolo di tutti i componenti tenendo conto che VRT=100 e Vi=200 e IRTmax=10mA (questi valori non reali sono stati scelti per semplicità di calcolo)

Tensione di innesco di RT= VRT+ VRT/100*20 = 120 Volt

Tensione VR1=Vi-Vu=100Volt

Resistenza R1=VR1/IRTmax=100/0,01=10Kohm

La resistenza di carico Rc può variare da infinito a 10KΩ non tenendo conto della corrente minima di mantenimento del RT.

Quando la tensione sufficiente è applicata attraverso gli elettrodi, il gas ionizza , formando una scarica luminescente intorno al catodo degli elettrodi. Il tubo VR agisce quindi come una resistenza negativa dispositivo, come la corrente attraverso il dispositivo aumenta, la quantità di ionizzazione aumenta, riducendo la resistenza del dispositivo di ulteriore flusso di corrente. In questo modo, il dispositivo conduce corrente sufficiente per tenere la tensione ai morsetti al valore desiderato.
Poiché il dispositivo sarebbe condotta una quantità quasi illimitata di-corrente, ci deve essere qualche mezzi esterni di limitare la corrente. Di solito, questa è fornita da un esterno resistenza a monte del tubo VR. Il tubo VR conduce poi qualsiasi parte della corrente che non scorre nel carico a valle, mantenendo una tensione costante di circa attraverso elettrodi del tubo VR.

I limiti di utilizzo di questi tubi RT come già accennato sono la corrente minima di mantenimento della ionizzazione, la corrente massima che attraversa il tubo (per ragioni di dissipazione termica e per pericolo di innesco di un arco elettrico distruttivo). Un altro limite di questi componenti è che generano del rumore dovuto al fatto che la ionizzazione non è un fenomeno continuo ma subisce delle piccole fluttuazioni che producono rumore elettrico sul carico. Tuttavia questo è facilmente ovviabile mettendo in parallelo al carico un condensatore.

Per problemi di tolleranze costruttive (non sono esattamente uguali) i RT non possono essere collegati in parallelo (per aumentare la corrente che passa nel circuito), ma se sono dello stesso tipo possono essere collegati in serie (per aumentare la tensione di uscita stabilizzata),

Molto di rado questi tubi vengono impiegati come mostrato nel circuito applicativo sopra, più spesso servono come riferimento di tensione per altre valvole negli alimentatori stabilizzati. Attualmente questi tubi sono stati sostituiti anche nei circuiti valvolari con componenti allo stato solido (Diodi Zener). Resistono solo nelle realizzazioni di costruttori che li usano ancora per motivi di coerenza.

Curiosità:Il colore della luce varia a seconda della miscela di gas usata per riempire i tubi.

Alimentatore stabilizzato a valvole

Esempio di alimentatore stabilizzato a valvole che impiega un diodo Regolatore di Tensione e un Triodo nella configurazione a inseguitore catodico. La particolarità di questo circuito è che la tensione di uscita è regolabile con il potenziometro Pot.1. Il condensatore C1 è stato messo allo scopo di eliminare il rumore prodotto dal regolatore di tensione.

La tensione in uscita è regolabile da 0 V a VR-Vgc dove VR è la tensione nominale della valvola VR e Vgc è la tensione di polarizzazione griglia-catodo, mentre la massima corrente in uscita è limitata solo dalle caratteristiche intrinseche del triodo e dei circuiti a monte dello stabilizzatore.

Alimentatore stabilizzato a valvole
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