Hobby e fai-da-te
La multipresa sms è una idea brevettata.
Ciò implica che la produzione a livello industriale del prodotto è vietata, a meno che eventuali Aziende interessate non ne contrattino la possibilità di sfruttamento commerciale col titolare del brevetto.
Fatta questa debita premessa, si concede volentieri ad appassionati di elettronica, elettrotecnica, automazione, domotica, etc..., la possibilità di cimentarsi nella costruzione di una multipresa sms, per uso personale e non commerciale, assumendosi le responsabilità di eventuali usi impropri dell'oggetto realizzato.
A supporto ed incoraggiamento di eventuali arditi, ho ritenuto opportuno fornire alcune dritte per realizzare una multipresa fai-da-te.
Cominciamo a procurarci...
Cominciamo dunque con una delle componenti principali dell'oggetto, ossia la parte elettrica e meccanica, costituita da una comune multipresa.
Negli ipermercati o nei negozi di elettricità se ne vendono di vari tipi, al costo di poche decine di euro.
Considerato che nell'oggetto andremo ad inserire un circuito elettronico ed alcuni altri componenti, vi consiglio di scegliere un modello non miniaturizzato, cioè che abbia un involucro ben più grande degli alloggiamenti che contengono le prese elettriche.
Le modifiche elettriche
Siete tornati dal negozio o state pensando di cannibalizzare la multipresa del computer dell'ignara sorellina? Qualunque sia la risposta, è giunta l'ora di aprire la multipresa e cominciare a modificarla.
Le multiprese si presentano generalmente come nello schema in figura: i due fili della tensione di rete (220Vac) e della terra sono collegati a tre piattine di rame, tre strisce larghe circa un cm a cui sono saldate le boccole (una specie di cilindretti) dove vengono infilate le spine degli elettrodomestici.
Tecnicamente le prese di corrente sono dunque in parallelo.
La prima cosa da fare è scegliere alcune di queste prese e renderle indipendenti dalle altre in quanto dovranno ricevere corrente non direttamente dalla rete elettrica, come ora, ma dal circuito elettronico che decodifica gli sms (vedremo poi in che modo).
Procediamo dunque al taglio delle piattine di rame, in alcuni unti strategici, come in figura:
I relè
Ma come faranno a ricevere corrente le prese se abbiamo tagliato i fili? Ci serviremo di un componente elettromeccanico chiamato relè.
Questo componente è una specie di interruttore comandato da una corrente elettrica continua: quando la corrente scorre nei suoi terminali, aziona una elettrocalamita interna che attira una lamella che chiude il circuito.
Il relè potrà essere acquistato in un comune negozio di componentistica elettronica (oppure vedi la categoria "kit di componenti", nella sezione E-Shop), dovrà avere un circuito di ingresso pilotabile a 5 o 6Vcc ed essere adatto a sopportare la tensione di 220Vac ed una corrente di diversi ampere (dipende dal carico, per motivi di sicurezza meglio scegliere la portata massima di 10A).
Con questi dati potremo alimentare elettrodomestici che assorbono sino a 2000watt ed utilizzando un relè che regge i 16A anche 3500watt.
In questo secondo caso però i relè sono più grossi, hanno il primario a 12Vcc e, a differenza dei tipi da 10A, si trovano raramente in versioni miniaturizzate o ribassate (tenete conto che andranno inseriti nella multipresa).
Concentrandoci un momento sul circuito d'uscita del relè (quello a 220Vac), vediamo dallo schema in basso che esso ha tre terminali detti "comune" (1), "normalmente aperto" (2) e "normalmente chiuso" (3).
A riposo, i pin 1 e 3 sono collegati a formare un circuito chiuso ed i pin 2 e 3 sono scollegati tra di loro.
Quando viene applicata corrente al circuito di ingresso (ancora non disegnato), la lamella si sposta (come rappresentato dalla freccia rossa che indica il movimento di chiusura) e la situazione si inverte: il pin 1 si scollega dal pin 3 e si collega al pin 2.
Seguendo il percorso delle righe blu, che altro non sono che spezzoni di filo di qualche mm di sezione che dovrete collegare come in figura a completamento del circuito, vedrete che in questo secondo caso (relè attivato o come si dice tecnicamente "eccitato") la corrente elettrica arriva anche in quei punti che avevamo avuto cura di tagliare precedentemente.
Per i più pignoli, i più esperti e/o i perfezionisti, tra i terminali 1 e 2 si potrà collegare un varistore 250Vrms, ad esempio il V250LA10A (o LA40A più potente ma di diametro maggiore) che potrete anche acquistare su RS-Components (codici 238-930 e 238-946).
Senza dilungarci troppo nei dettagli, questo componente allunga la vita del relè in quanto è in grado di assorbire l'eccesso di energia scaturita dagli archi elettrici che si formano nelle fasi di apertura e chiusura dei contatti elettrici dello stesso.
La sezione pilota
La sezione pilota è la parte elettronica della multipresa sms.
Quando un sms di comando viene decodificato dal modulo sms, una delle sue uscite si attiva o disattiva secondo quanto programmato.
Poichè il circuito elettronico a microprocessore non può fornire la corrente (piuttosto notevole) assorbita dai relè, occorre utilizzare dei transistor come componenti ausiliari di potenza. Va bene un qualsiasi npn in grado di erogare circa 80-90ma, ad es. il 2n1711, il 2n1613, il bc302... Hanno case metallico costituito da un cilindretto di un centimetro di diametro, evitare quelli in contenitore plastico (piccini e a forma semicilindrica) che possono bruciarsi e portare i 5Volt dei relè sulle uscite del micro, causandone la distruzione. Per ogni relè dovrà essere realizzato un circuito simile allo schizzo in figura. Si tratta di uno schema esemplificativo, nella realizzazione reale occorre prevedere una resistenza tra l'uscita del pic e la base del transistor, il cui valore va calcolato in base al guadagno del transistor (o in modo empirico provando valori da 4,7k a decrescere).
L'uscita del modulo sms viene collegata alla base del transistor: quando il suo stato logico diventa alto il transistor va in conduzione ed eccita il relè, chiudendo il circuito di alimentazione del carico (a 220Vac), quando è allo stato logico basso, il transistor non conduce ed il relè si apre.
La tensione fornita al relè è inferiore ai 6Vcc che nominalmente servirebbero per pilotarlo, ma per fortuna 5Vcc vanno bene lo stesso per innescarlo. Se però si preferisce usare un relè a 12Vcc occorre usare tale tensione e da essa ricavare i 5Vcc per alimentare il modulo sms.
Uno schema più raffinato è sicuramente il seguente, dove le funzioni del transistor sono svolte da un fotoaccoppiatore (ad es. TLP521 o 627). L'uscita del micro in pratica non manda in conduzione direttamente la base di un transistor ma attiva un foto-diodo. Quest'ultimo, emettendo una radiazione luminosa, attiva un foto-transistor che va in conduzione pilotando il relè. Il pregio di tutto ciò è che lo stato di ingresso (microprocessore e foto-diodo) sono disaccoppiati elettricamente dallo stadio d'uscita (foto-transistor e relè), così qualsiasi problema elettrico sorga all'uscita (ad es. come detto, la fusione del transistor), non arriva a danneggiare lo stadio d'ingresso (ed il modulo sms).
Per quanto riguarda il modulo sms, il microcontrollore viene programmato ad-hoc e racchiude tutto il software di elaborazione necessario.
E'l'unico componente che non è possibile descrivere in modo semplicistico e che richiede competenze piuttosto avanzate.
Per fortuna su questo sito viene fornito già montato e pronto da collegare (vedi la categoria "moduli pic-sms" nella sezione E-Shop)!
L'alimentatore
La tensione di funzionamento dei pic-sms è di 5Volt continui ed è ricavata da una tensione più alta grazie ad un integrato stabilizzatore; i relè spesso sono alimentati alla tensione di 12V (dipende dal modello di pic-sms) ed il modello più adeguato al pic-sms verrà fornito automaticamente in fase d'ordine. Per alimentare il sistema pic-sms + scheda relè, occorre utilizzare un alimentatore di valore adeguato (dunque con uscita a 12V se tale è la tensione richiesta dai relè). In commercio sono disponibili alimentatori "universali" a basso costo, che consentono di commutare su più valori di tensioni d'uscita e con vari tipi di connettori o spinotti: gli alimentatori stabilizzati sono da preferire perchè hanno una tensione d'uscita costante, mentre quelli non stabilizzati, più economici, hanno una tensione reale che si aggira attorno a quella dichiarata, variando in funzione del carico.
Occorrerà poi comprare l'equivalente "maschio" dello spinotto, ossia la boccoletta dove si inserisce lo spinotto dell'alimentatore.Si consiglia un modello da pannello, in modo da poterla inserire sulla multipresa e realizzare un montaggio semi-professionale (almeno nell'aspetto).
Rispolverando la valigetta del piccolo meccanico
Modificata internamente la multipresa, assemblati i contatti elettrici, collegati i relè, realizzati gli stadi pilota a transistor e collegati al modulo a microcontrollore, resta da fare solo qualche buco sull'involucro della multipresa per far posto alla porta seriale a cui connettere il cavo dati del cellulare e la presa per l'alimentatore.
Suggerisco di cominciare con buchi piccoli, da allargare gradualmente, così si evita di fare delle patacche che rovinano l'estetica dell'oggetto.
Magari si potrà procedere fondendo la plastica con la punta del saldatore (specie se il tipo di involucro è di quelli che si scheggiano se forati col trapano). Se avete qualche problema scrivetemi ma sono sicuro che sarete bravissimi, così buon lavoro e...fatemi sapere com'è andata.
Non solo multiprese
I moduli-sms sono nati originariamente per la multipresa sms ma si sono evoluti nel tempo assumendo dignità propria.
Se volete sperimentare applicazioni differenti, potete segnalare il vostro lavoro e condividerlo con i lettori di questo sito. Segnaliamo a tal proposito un sito amico amatoriale dove è presentato un interessante studio sulle onde convogliate, una buona base di partenza per chi volesse cimentarsi nell'integrazione sms-onde convogliate (clicca questo link).