Ci si ritrova spesso a dover alimentare qualche dispositivo con una differenza di potenziale stabile, indipendentemente dalle pretese del dispositivo stesso. Ad esempio potremmo voler alimentare una vecchia pennetta MP3 utilizzando la presa dell’accendisigari invece della pila a stilo da 1.5V; oppure la nostra sveglia (3 Volts) ci ha dato buca per l’ennesima volta perché le batterie si sono scaricate e vorremmo collegarla ad un alimentatore esterno (12 Volts) etc.

Per risolvere il problema spesso non basta fare un partitore di tensione – cioè collegare delle resistenze insieme al nostro dispositivo affinché ai suoi capi ci sia la differenza di potenziale desiderata – perché, soprattutto nel caso del lettore MP3, la resistenza del dispositivo cambia a seconda che sia stato appena attivato o che sia suonando o che sia in attesa di comandi. Poiché con il metodo del partitore di tensione la differenza di potenziale ai capi del dispositivo dipende dalla sua resistenza interna, rischieremmo di distruggerlo o di non farlo funzionare affatto.
Dobbiamo allora complicare un po’ le cose costruendo un regolatore di tensione rudimentale:

L’amplificatore operazionale, che possiamo scegliere in base alla tensione massima di alimentazione (ad esempio un TL081 regge fino a 36V o ±18V), è il cuore del sistema. Se la tensione sull’ingresso (-) è maggiore rispetto a quella sull’ingresso (+) l’operazionale provvede a ridurre la sua uscita; viceversa, l’operazionale aumenta il potenziale d’uscita. La resistenza R1 (240 Ω) è una protezione che può essere omessa. I due transistor mettono in pratica la regolazione: il BC337 (Q1) serve solo a pilotare il BD139 (Q2) che può gestire correnti più alte. La scelta dei transistor non è vincolante: l’unica precauzione è che Q2 possa gestire correnti più sostenute. R2 è un trimmer (100 KΩ) che consente di alzare la tensione di uscita fino (o quasi) al valore massimo mentre il minimo della tensione di uscita è il riferimento (REF). Se si vuole che l’uscita sia sempre uguale al riferimento si può eliminare R2 e collegare l’ingresso (-) direttamente all’uscita.

La cosa fondamentale del circuito è che per funzionare ha bisogno sempre di una tensione di riferimento da collegare a REF. Senza scomodare i diodi zener (noti riferimenti di tensione) si può costruire un riferimento da poco più di un volt usando un led rosso, alimentato attraverso una resistenza opportuna (1 KΩ a 12 V) e ulteriormente stabilizzato con un condensatore (100 nF).
Il riferimento fisso è sempre necessario, anche quando vogliamo essere indipendenti dal carico. Un po’ come nella vita bisogna sempre avere dei valori, dei riferimenti immutabili e innegabili dai quali far dipendere poi tutto il resto. Senza un riferimento esterno a noi, possiamo fare ben poco: possiamo solo illuderci di poter distinguere un potenziale più alto da uno più basso pretendendo di essere al centro. C’è bisogno di qualcosa o qualcuno che apporti un valore fisso di riferimento per le nostre azioni affinché il nostro giudizio sia valido.

Ieri mi è stata regalata una schedina Arduino, un dispositivo davvero interessante per la sua versatilità ed il numero, praticamente illimitato, di progetti che possono essere realizzati secondo la propria creatività. Basta scrivere poche righe di codice informatico e collegare qualche sensore per avere già delle interessanti applicazioni.

Un primo progetto che mi viene in mente può essere la costruzione di una piccola stazione meteorologica casalinga. Potrei collegare un trasduttore di rotazione ad una pala per determinare la direzione del vento; potrei fare un rudimentale anemometro con dei bicchieri di plastica fissati con un paio di bastoncini all’alberino di un motore elettrico per risalire alla velocità del vento dalla differenza di potenziale prodotta; potrei misurare la pressione collegando un vecchio trasduttore che ho estratto da un frigorifero; potrei determinare l’umidità dell’aria misurando la capacità di un condensatore che usi proprio l’aria come dielettrico etc.

Pensando a tutti questi dati e come elaborarli ho però realizzato che tutte le mie misure sarebbero state locali. Avrei certo conosciuto la situazione meteorologica fino all’ultimo dettaglio e con la precisione che desideravo, ma tutto quel che avrei potuto dire sarebbe stata solo la situazione nei miei dintorni. Anche se misuro un abbassamento di pressione o un cambiamento del vento, non posso prevedere se pioverà o se ci sarà il sole domani finché mi limito ai miei soli dati. Ho bisogno di sapere com’è la situazione anche in altri luoghi per ricostruire l’aspetto globale della situazione e avere la speranza di capire realmente come sta cambiando il tempo.

Quando la gente giudica si comporta, certe volte, come una stazione meteorologica isolata: basa il suo giudizio su un singolo aspetto, su un’informazione che riguarda un punto, e non estende la sua analisi a tutto il resto. Alcuni si concentrano su un picco di pressione in un punto pensando che la situazione sia la stessa ovunque, senza notare che magari tutto intorno al loro ristretto puntolino la pressione è molto più bassa. Evitiamo le generalizzazioni ed evitiamo soprattutto di giudicare qualcosa basandoci solo sul caso particolare o sull’eccezione che ce lo mostra per ciò che non è.