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Trovare una presa di corrente ai capi della quale trovare una tensione perfettamente sinusoidale a 50Hz con ampiezza di 230V, è un'impresa assai difficile, anzi impossibile! Prima di tutto l'ampiezza varia continuamente più o meno velocemente, poi oltre alla sinusoide a 50Hz ci sono moltissime altre "onde", con ampiezza minore ma con frequenze che possono arrivare fin ben oltre il MHz. In più, in concomitanza con l'accensione o spegnimento di apparecchiature elettriche si possono creare degli spikes, cioè brevi ma intensi impulsi. Le variazioni "lente" di ampiezza non sono facili da controllare se non con un apparecchio che riproduce un' onda sinusoidale con un'ampiezza stabilizzata; queste apparecchiature costano parecchio, anche se ultimamente se ne trovano a prezzi davvero interessanti. Il problema della presenza di armoniche a frequenza molto superiore ai 50Hz (e degli spikes) è parzialmente risolvibile con i filtri di rete; questi filtri sono piuttosto economici e si possono facilmente trovare nei negozi di elettronica, e funzionano! Naturalmente ne esistono di vari tipi: ci sono quelli per carichi "pesanti" o "leggeri", con frequenza di taglio alta o bassa, con filtraggio sulla linea di terra..... Insomma, quale comprare? A questa domanda non si può rispondere se non ipotizzando il tipo di carico da collegarci. I filtri che sopportano alte correnti sono generalmente a frequenza di taglio piuttosto alta proprio perchè sono necessarie induttanze con conduttore di grosso diametro e quindi....è la solita coperta corta (come diceva il mio amico Fulvio). A questo punto decisi di costruirmelo prendendo spunto da quelli commerciali.
Ah già, dimenticavo: ma perchè complicarmi la vita con questi filtri se poi alimento i miei circuiti con un bello stabilizzatore? Allora è necessario tener presente che gli stabilizzatori elettronici stabilizzano si a bassa frequenza, ma se in ingresso gli arriva un segnale a frequenza "alta", questo passa quasi indisturbato! Un buon stabilizzatore infatti è realizzabile solo se vengono utilizzati dispositivi eccellenti, e in più capacità altrettanto di qualità proprio per "bypassare" le componenti a alta frequenza. Un altro aspetto da tener presente è che, per esempio il PSRR (power supply rejection ratio) di un operazionale arriva fino a diverse decine di dB, ma anche quì a bassa frequenza! Se diamo un'occhiata ai data sheet, possiamo notare come il PSRR sia inversamente proporzionale alla frequenza (es. il TL081 ha PSRR @ 10Hz di circa 125dB, mentre a 1MHz è circa 40dB, per +Vcc; per -Vcc si ha 90dB a 10Hz, mentre a 1MHz è circa 0dB!!!), quindi se alimentiamo un operazionale in modo errato, troveremo in uscita segnali indesiderati. Dato che lavoriamo con operazionali, teniamo presente questi devono essere reazionati quindi un rumore presente in uscita, viene riportato in ingresso generando sicuramente distorsione di intermodulazione.
Attenzione: la tensione di rete a 230V può uccidere! Quindi se non si è sicuri di quello che si fa, comprate un filtro bello e pronto!
Adesso passiamo alla realizzazione del filtro: ecco lo schema.
Gli induttori utilizzati hanno un alto valore e di conseguenza sopportano piccole correnti (1A max); comunque per molte applicazioni 200W sono sufficienti. Importante notare è che le due induttanze sono avvolte su un toroide in modo tale da attenuare le correnti a modo comune, spesso dovute a interferenze a radio frequenza (RFI). I condensatori da utilizzare per questi filtri sono di tipo Y2 tra fase / neutro e terra, X2 tra fase e neutro; io ho utilizza gli Arcotronics e li ho comprati su RS a un buon prezzo. Il deviatore sulla linea di terra, è a tre posizioni: una mantiene la normale connessione a terra; una isola completamente la terra (ATTENZIONE: adesso l'apparecchiature connesse non hanno più la connessione a terra!); la terza posizione mette in serie una rete che spesso permette di eliminare di eliminare fastidiosi ronzii. Questa rete fa si che alle frequenze radio il cavo di terra connesso all'apparecchiatura non diventi un'antenna, e nello stesso tempo elimina i loop e mantiene la protezione per possibili dispersioni. Ho utilizzato il deviatore perchè le problematiche legate ai ronzii possono essere diverse e quindi è possibile che in un impianto sia necessario avere la terra collegata, mentre in un altro no.
L'intero filtro l'ho integrato nel mio piccolo (250W) UPS della APC, collegandolo sulla spina di uscita. In questa maniera sfrutto in filtro di rete dell'UPS per filtrare le correnti a modo comune, mentre con il mio circuito filtro le correnti a modo differenziale ( ho collegato l'induttore in maniera "opposta" a quello dell'UPS). In più ho aggiunto una capacità di 1uF 250V direttamente in uscita tra fase e neutro.
Per chi fosse interessato a filtri di rete un po' più complessi, può leggere diversi articoli su TNT-Audio.
