L’importanza di un buon alimentatore per il radioamatore
L'alimentazione di una stazione radioamatoriale non si limita a fornire i requisiti di base per il funzionamento delle apparecchiature. In generale merita più attenzione! Gli alimentatori sospettosamente economici spesso non sono all'altezza delle promesse riportate nei loro dati tecnici. Un alimentatore di qualità superiore ha il suo prezzo. Non vale la pena risparmiare sull'alimentatore! Al contrario, si tratta di un solido investimento nell'attrezzatura della stazione.
A casa nello shack
Per il funzionamento di una stazione radioamatoriale a casa, è disponibile la rete 230 AC. Gli amplificatori di potenza a valvole e alcuni ricetrasmettitori più grandi dispongono di un alimentatore incorporato, che di solito è collegato a un cavo di rete con una spina IEC. Negli amplificatori di potenza a valvole, l'alimentatore genera le alte tensioni necessarie per il funzionamento, mentre nei ricetrasmettitori e negli amplificatori di potenza a transistor le basse tensioni per la tecnologia dei semiconduttori. La maggior parte dei ricetrasmettitori con una potenza di uscita standard di 100 W senza alimentatore integrato sono progettati per essere collegati direttamente a un alimentatore esterno a bassa tensione.
In viaggio in auto o in barca
Le attività in mobile con una stazione radio in un'auto o a bordo di un'imbarcazione comporta requisiti particolari per l'alimentazione. Questo vale soprattutto se la radio non è solo una radio VHF, ma un ricetrasmettitore KW con una potenza di trasmissione di 100 W. Una dipende da una batteria di bordo (accumulatore) con capacità sufficiente, di cui deve essere garantita la ricarica continua. Una batteria vecchia raggiunge rapidamente i suoi limiti con l’assorbimento aggiuntivo. Dopo un funzionamento prolungato della radio a veicolo fermo e a motore spento, una batteria molto scarica spesso non è più in grado di avviarlo.
L'accendisigari non è assolutamente adatto per il collegamento alla rete di bordo a 12 V. Il suo cavo di alimentazione ha una sezione troppo piccola per correnti di circa 20 A.
La linea di alimentazione in un'automobile deve quindi essere collegata direttamente dal ricetrasmettitore al polo positivo della batteria e a un punto centrale di messa a terra attraverso il percorso più breve.
Naturalmente, gli stessi criteri si applicano al collegamento all'impianto elettrico di una moto d'acqua. È più facile installare una seconda batteria separata a bordo di un'imbarcazione da diporto che in un'automobile, alla quale è collegata solo la radio come assorbimento. Tuttavia, nel caso di un semplice collegamento in parallelo alla batteria di bordo esistente, l'alternatore deve essere in grado di erogare la corrente di carica supplementare. Per la carica controllata di una seconda batteria separata, è necessario un regolatore di carica esterno.
Se la rete di bordo non è in grado di fornire la tensione richiesta, uno stabilizzatore di tensione offre la possibilità di innalzare costantemente la tensione di esercizio a 13,8 V in caso di una riduzione a 9 V, anche con un assorbimento di corrente fino a 30 A.
Riferimento alle specifiche del produttore dell'intervallo di tensione di ingresso
Il manuale del ricetrasmettitore contiene un riferimento ai limiti di tolleranza ammissibili della tensione di esercizio secondo le specifiche del produttore.
Importante
Qual è la potenza richiesta da una stazione radioamatoriale?
Il fabbisogno di corrente di una tipica stazione radioamatoriale è di 20-30 A a una tensione nominale di 13,8 V, +/- 15 %. L'uscita della tensione di esercizio deve essere pulita, stabile e a prova di cortocircuito. La potenza massima erogata deve essere in ogni caso superiore al consumo massimo della stazione con una riserva sufficiente. Dopotutto, anche gli accessori esterni devono essere alimentati!
Che cosa si deve considerare quando si sceglie e si utilizza l'alimentatore?
Oltre alla distinzione tra alimentatori a trasformatore convenzionali e alimentatori a commutazione, vi sono altri aspetti importanti. Ad esempio, le dimensioni e il peso di un alimentatore determinano se è adatto all'uso portatile o fisso.
Indipendentemente dal principio di funzionamento utilizzato, ogni alimentatore ad alte prestazioni deve essere raffreddato. Che si tratti delle perdite nel nucleo del trasformatore o nel raddrizzatore ad alte prestazioni, della generazione di calore sui transistor in serie di uno stabilizzatore di tensione costruito con componenti discreti o della perdita di calore sui transistor di un alimentatore switching. Questo compito è svolto principalmente da un dissipatore di calore sufficientemente dimensionato. Purtroppo, la maggior parte degli alimentatori non può fare a meno delle ventole. Purtroppo, il rumore della ventola, alla lunga nel caso di ventilazione forzata continua, è percepito come un fastidio dalla maggior parte dei radioamatori. In questo caso un avvio e uno spegnimento temporizzato della ventola a temperatura controllata è più gradevole.
Un display analogico o digitale per la corrente e la tensione è presente in tutti gli alimentatori di grandi dimensioni, siano essi a trasformatore o a commutazione.
Gli alimentatori convenzionali con un trasformatore che trasforma la tensione di rete da 230 V a bassa tensione sono particolarmente adatti per le applicazioni radio, dove è importante evitare segnali di interferenza aggiuntivi nello spettro di frequenza da ricevere. Poiché operano in modalità analogica, sono "puliti" e non generano segnali di disturbo. Purtroppo, i trasformatori di grandi dimensioni sono componenti costosi e pesanti. Per l'uso portatile, sono già troppo grandi e pesanti per i requisiti di potenza di un ricetrasmettitore da 100 W. Se si vogliono evitare i problemi di interferenza di un alimentatore switching e non si temono i costi più elevati, un alimentatore a trasformatore per uso fisso è una buona scelta.
Gli alimentatori digitali a commutazione hanno un design più piccolo e un peso significativamente inferiore. Gli alimentatori switching consentono correnti di uscita fino a 100 A laddove gli alimentatori a trasformatore convenzionali non sono più disponibili per motivi di costo e peso. In relazione alle dimensioni e al peso, gli alimentatori a commutazione hanno quindi un'efficienza maggiore rispetto agli alimentatori a trasformatore. Questo li rende più adatti all'uso portatile, per una giornata sul campo o da portare in vacanza, rispetto a un alimentatore con trasformatore.
Gli alimentatori con un'ampia gamma di tensione di uscita variabile sono più adatti all'uso come alimentatori da laboratorio. In linea di principio, tuttavia, un tale alimentatore può essere utilizzato per il funzionamento di una stazione radio, a condizione che sia in grado di erogare la corrente massima richiesta a 13,8 V.
Tuttavia, l'utilizzo di questi alimentatori comporta dei rischi. Se, ad esempio, il regolatore è stato regolato in modo errato o se si è provato a fare qualcosa che richiedeva una tensione più alta, successivamente non bisogna dimenticare di riportarlo a 13,8 V. Altrimenti, il costoso ricetrasmettitore e le sue periferiche moriranno in un giorno a causa di una tensione di esercizio troppo alta. E dover controllare che la tensione sia corretta ogni volta che si accende la stazione può essere una seccatura.
Per l'alimentazione di una stazione radioamatoriale, quindi, si va sul sicuro solo con un alimentatore a tensione fissa.
Alimentatore con Trasformatore
grande e pesante
Alimentazione switching
compatta e leggera
Quali sono i possibili problemi dell'alimentazione? E cosa fare al riguardo.
Nel funzionamento pratico di una stazione radioamatoriale, possono verificarsi problemi e malfunzionamenti se
- L'alimentatore è progettato in modo troppo leggero; il cablaggio per il trasporto della corrente è progettato in modo inadeguato e presenta troppi collegamenti a spina.
- L'apparecchiatura è protetta in modo incompleto a causa di fusibili mancanti.
- L'alta frequenza entra nell'alimentatore attraverso il cablaggio della stazione o per irradiazione diretta.
Purtroppo, la conversione digitale della tensione genera uno spettro di interferenze che può influire il segnale ricevuto. Gli alimentatori a commutazione di alta qualità si riconoscono dal fatto che sono state adottate tutte le misure circuitali possibili per ridurre al minimo questo problema o, idealmente, per evitarlo del tutto. Il "primo soccorso" è costituito da un regolatore che consente di modificare la frequenza di clock dell'alimentatore a commutazione e di "spostare" dalla frequenza di ricezione attuale i segnali di disturbo eventualmente generati, i cosiddetti birdies. Gli alimentatori switching che possono fare a meno di questa misura di protezione e sono privi di interferenze nell'intero spettro radio, sono naturalmente più vatnatggiosi per i radioamatori.
Un buon alimentatore a trasformatore convenzionale funziona con un raddrizzamento a ponte e dispone di una catena di filtri dimensionata in modo ottimale per mantenere il ripple il più piccolo possibile. Per quanto riguarda le specifiche relative all'assorbimento di corrente, è necessario distinguere tra la corrente massima ammessa solo per un breve periodo di tempo e l'assorbimento di corrente ammesso in modo permanente. Il controllo della tensione deve avere un campo di regolazione sufficiente a mantenere costante la tensione di uscita al variare del carico di corrente.
Se la tensione si abbassa notevolmente sotto carico e il display a LED e l'illuminazione dello strumento si affievoliscono, l'alimentatore ha un problema serio. O l'alimentazione è fondamentalmente troppo debole o si verificano elevate cadute di tensione sulle resistenze di contatto. Per questo motivo, la linea a bassa tensione verso il ricetrasmettitore, così come verso altri dispositivi esterni, deve essere mantenuta il più corta possibile. Inoltre, anche per la potenza di uscita standard del ricetrasmettitore di 100 W, una sezione del cavo di 4 mm² o 6 mm² è abbastanza appropriata. I cavi non devono contenere più connettori dello stretto necessario. In ogni connettore inserito si verifica una caduta di tensione, a seconda della sua qualità.
Di norma, nella linea di alimentazione dei ricetrasmettitori e di molti altri accessori viene inserito un portafusibile con un fusibile nel filo positivo. Nel frattempo, è diventata prassi comune inserire un fusibile anche nel filo negativo (vedere anche le FAQ). Si consiglia di installare a posteriori un cosiddetto "monitor di tensione", una protezione elettronica contro le sovratensioni che disattiva la tensione di alimentazione al superamento di 13,8 V e protegge l'apparecchiatura dalla "morte per sovratensione". I monitor di tensione e di corrente si spengono in presenza di una sottotensione definita, ad esempio di 9 V, e quando viene superata la tensione nominale di esercizio di 13,8 V, e proteggono la stazione, oltre al fusibile esistente, che reagisce più lentamente. Anche se i ricetrasmettitori sono dotati di un diodo di protezione contro l'inversione di polarità per la tensione di esercizio, una protezione esterna aggiuntiva contro l'inversione di polarità non può far male. Alcuni pannelli di distribuzione offrono la funzione di monitoraggio della sovratensione e della sottotensione contemporaneamente.
Oggi non è più così rilevante, tuttavia non vogliamo lasciarlo inosservato. La resistenza alle radiazioni (RF). Con l'aumento della potenza di trasmissione, anche la resistenza alle radiazioni è un criterio importante per ogni alimentatore. Questo include un alloggiamento metallico chiuso, ad eccezione della ventilazione, l'uso di bobine di arresto e condensatori a filtro all'uscita dell'alimentatore, nonché un efficace filtro di rete all'ingresso da 230 V. In un alimentatore di alta qualità, queste attenzioni sono già implementate nel prodotto dalla fabbrica. Con successive modifiche, tuttavia, questi problemi possono essere eliminati anche esternamente con semplici precauzioni. Infine, la linea di alimentazione della stazione radioamatoriale deve essere mantenuta il più corta possibile, non solo per la caduta di tensione, ma anche per evitare radiazioni nell'alimentatore.
Cosa osservare nella distribuzione della tensione nello shack?
Se si è alle prime armi, si può gestire il problema dell’alimentazione in modo meno complesso nella propria stazione iniziale, ma con l'aumentare del numero di dispositivi aggiuntivi è necessario distribuire la tensione per mettere ordine nel crescente "groviglio di cavi". WiMo offre un'ampia gamma di soluzioni intelligenti per questo scopo.
Non bisogna accorciarli alla lunghezza minima richiesta, ma lasciarli più lunghi e legarli insieme con delle fascette per formare una treccia. L'esperienza insegna che la disposizione degli accessori non è mai definitiva. Dopo una risistemazione, i cavi di collegamento sono solitamente troppo corti. È bene avere una ricchezza nella lunghezza del cavo!
Mancia
Il vecchio connettore a banana non è adatto al collegamento di un ricetrasmettitore. Il contatto è troppo debole ed è facile che si disconetta anche involontariamente. Inoltre, la sezione del cavo richiesta non può essere collegata a questi connettori. La soluzione con spine multiple è in effetti l'alternativa migliore. Sono adatti per correnti più elevate in caso di uso temporaneo. Tuttavia, non si tratta di una soluzione permanente. In una stazione fissa, il ricetrasmettitore deve essere sempre collegato ai terminali del polo removibili dell'alimentatore tramite un collegamento che non può essere staccato spontaneamente utilizzando capicorda ad anello o terminali a crimpare.
Un'alternativa consigliabile, sia per l'uso fisso che portatile, sono le connessioni con connettori Anderson PowerPole. Si tratta di spine, prese e connettori standardizzati e robusti, con dimensioni e capacità di corrente diverse, disponibili in altri colori oltre al rosso e al nero. Le parti elettricamente conduttive, i cosiddetti "contatti", vengono crimpati sull'estremità del cavo con uno speciale strumento di crimpatura e viene inserita la guaina isolante, che si blocca in posizione - finito. Per chi non si fida della crimpatura, i contatti sono disponibili anche per la saldatura. Nel frattempo, alcuni alimentatori e radio sul mercato sono già dotati di connessioni nello standard PowerPole.
Il ricetrasmettitore deve sempre essere collegato direttamente all'alimentatore con il proprio cavo. Oltre ai cavi di connessione specifici per ogni ambito, WiMo nel suo catalogo ha anche cavi di connessione per ricetrasmettitori utilizzabili in modo universale. Per bassi assorbimenti, come gli accessori esterni, vengono alimentate con cavi di collegamento dedicati. Con il numero crescente di apparecchiature esterne, il loro collegamento all'alimentatore raggiunge rapidamente il suo limite. Il collegamento degli accessori non è un problema grazie alle strisce di distribuzione posizionate dietro la stazione. A questo scopo è possibile utilizzare anche un secondo alimentatore separato con una potenza inferiore. La lunghezza delle linee di alimentazione degli accessori, su cui di solito scorrono solo pochi 100 mA, non è così critica.
Le strisce di distribuzione sono disponibili in versioni semplificate, con un differente numero di connessioni, nelle versioni a banana, a presa telefonica, a connettore circolare o PowerPole. Nel caso più semplice, un portafusibile con fusibile viene inserito nel filo positivo della linea di alimentazione bifilari. I modelli meglio equipaggiati dispongono di un fusibile integrato nella striscia o addirittura di fusibili separati per ogni connessione, di un voltmetro per l'indicazione della tensione e persino di un'elettronica integrata per la limitazione della corrente e la protezione dall'inversione di polarità.
Non bisogna accorciarli alla lunghezza minima richiesta, ma lasciarli più lunghi e legarli insieme con delle fascette per formare una treccia. L'esperienza insegna che la disposizione degli accessori non è mai definitiva. Dopo una risistemazione, i cavi di collegamento sono solitamente troppo corti. È bene avere una ricchezza nella lunghezza del cavo!
Alimentazione per portatili in movimento
Che si tratti di fieldday, IOTA (Island on the air), SOTA (summits on the air), tutte queste attività richiedono un'alimentazione autosufficiente. Semplici pacchi di batterie e accumulatori sono adatti solo per le operazioni QRP. Un ricetrasmettitore HF "completo" con una potenza di trasmissione di 100 W richiede una fonte di alimentazione di capacità superiore.
Le batterie rendono mobile l'energia
I valori di capacità tipici delle batterie al piombo sono compresi tra 30 e 50 Ah per le automobili e fino a 180 Ah per la batterie dei camion. Tuttavia, questi ultimi sono fuori questione per le attività portatili a causa delle loro dimensioni e del loro peso. Le batterie per auto di piccole dimensioni, che oggi vengono offerte solo in versioni chiuse e quasi prive di manutenzione, sono più adatte. Compatte, leggere e prive di manutenzione, sono le cosiddette batterie al piombo-gel. Se il fabbisogno energetico non è troppo elevato, possono essere l'alternativa migliore ai portatili. Un'idea particolarmente pratica per le radio portatili sono le custodie per batterie portatili chiamate MegaBox e PowerBox. Con esse, le batterie LiPo o LiFePo4, così come le batterie al piombo-acido e al piombo-gel con capacità rispettivamente fino a 40 o 50 Ah ora, diventano una fonte di energia portatile con possibilità di connessione universali, per attività radio in movimento.
Suggerimento per gli OM afflitti dal "rumore artificiale": il funzionamento di una stazione radioamatoriale fissa con batterie ricaricabili o pile, anche quando è disponibile la rete elettrica a 230 V, può eliminare in gran parte le interferenze provenienti direttamente dalla rete.
Mancia
Produrre elettricità con i pannelli solari - anche a casa propria
Naturalmente, anche a casa, presso la stazione base, una batteria di riserva eventualmente disponibile per l'alimentazione di emergenza può essere costantemente ricaricata con un pannello solare. Si tratta di una misura ragionevole da adottare all’ultimo durante un'interruzione di corrente. Normalmente, le unità fisse vengono ricaricate tramite un caricabatterie dalla rete elettrica a 230 V. Nei portatili, la ricarica della batteria con un pannello solare diventa interessante per rimanere autosufficienti in termini di alimentazione. È necessario solo un regolatore di corrente di carica tra il pannello solare e la batteria. Il POWERmini2 è progettato per batterie da 12 V e una corrente di carica massima di 10 A ed è dotato di tutte le funzioni di monitoraggio necessarie per il processo di carica.
Inoltre, il modulo PowerGate con funzionalità estese è adatto a questa necessità. Raggruppa le fonti di tensione dell'alimentatore, del pannello solare, della radio e della batteria e ne regola la carica o l'alimentazione dei carichi (dispositivi).
L'alimentazione di emergenza tramite una batteria di backup può essere elegantemente combinata con un pannello solare utilizzando lo switch di un PowerGate UPS. Nel funzionamento normale, la stazione radio riceve l'alimentazione dalla rete elettrica o dal pannello solare. Se non c'è carico o c'è solo un carico ridotto, la batteria di riserva viene caricata. Se l'unità di rete si guasta, ad esempio a causa di un'interruzione di corrente, la batteria subentra come fonte di alimentazione di emergenza. Il passaggio dal funzionamento normale a quello di emergenza è automatico e ininterrotto.
Che siate alla ricerca di un alimentatore, di accumulatori o di sistemi solari, dagli alimentatori plug-in agli alimentatori ad alte prestazioni, sia analogici con trasformatore che digitali a commutazione, nonché di accumulatori di varie classi di prestazioni e capacità, alla WiMo troverete il know-how e la consulenza per un'ampia gamma di prodotti.
