Speciale danneggiamenti elettronica: Sbalzi elettrici e perdita di dati

1. Introduzione

Qualsiasi tipo di dispositivo dispone di una serie di misure volte ad evitare alterazioni elettriche provenienti dalla fonte d'alimentazione, al fine di evitare danneggiamenti o malfunzionamenti dello stesso. Però, come qualsiasi misura di protezione, solo potrà proteggerlo da incidenti racchiusi dentro i propri limiti.

Le società che somministrano elettricità devono controllare che il voltaggio e la frequenza del segnale somministrato sia in perfetto stato.

Nonostante tutto, ci sono molteplici motivi per cui, effetti indesiderati, producano un'alterazione di questi valori.

I principali effetti che producono questi danni ai nostri dispositivi per causa elettrica sono i seguenti:

Variazioni lente della tensione
Riduzioni e y aumenti della tensione
Sovratensioni e impulsi di poca durata
Cambi di frequenza

2. Cause che producono guasti elettronici

Le cause per le quali si producono questi guasti sono varie:

Passaggi ad altre società elettriche.
Intervento di dispositivi di protezione delle reti.
Cortocircuiti.
Entrata / Uscita di scariche induttive.
Intervento di macchine di gran potenza.
Alterazioni prodotte da dispositivi connessi alla stessa rete.
Scariche elettrostatiche.
Trasferimento di energia (gruppi elettrogeni).
Cause naturali, principalmente i fulmini.

La caduta di un fulmine diretto vicino a una linea di rete elettrica, produce vari effetti sulla linea stessa, come una aumento di tensione e un aumento della rete collegata a terra dove sono connessi i dispositivi. La corrente generata da un fulmine, può toccare valori tra i 5 ed i 120 KA, con un tempo di salita da 0,1 a 5 millisecondi.

Queste scariche, se arrivano fino all'entrata dei nostri dispositivi elettronici, non possono essere assorbite dai sistemi installati contro questo tipo di fenomeno per il suo assorbimento. Per farla breve, se abbiamo un fusibile nella fonte d'alimentazione che ritarda un tot a tagliare l'entrata quando si produce sovratensione, questa elettricità sarà già arrivata a tutti i componenti del dispositivo.

Le scariche elettrostatiche sono una causa molto importante che causa guasti ai nostri dispositivi elettronici. I suoi effetti sono meno "Spettacolari" rispetto a quelli causati dalle tempeste elettriche, però non per questo meno dannose. Alcuni dati, confermano una cifra tra l'8% ed il 33%, di dispositivi "persi" per le scariche elettrostatiche.

Il fenomeno di scarica si produce quando si toccano due corpi che si incontrano a differente livello elettrico, e in questo contatto, trasferendosi elettroni, equivalgono la loro potenza. Per farsi una idea, su quanto possa essere dannoso questo tipo di dislivello, basta pensare che: Camminando su una moquette possiamo raggiungere i 35.000V, e quando lo facciamo sopra le mattonelle 12.000V, una busta di plastica può toccare i 20.000V, che al toccarla, produce questa scarica di cui abbiamo parlato.

Durante il 2006, il 16.5% dei dispositivi che sono entrati nel nostro laboratorio, hanno sofferto questo tipo di guasto, situandosi come il secondo danneggiamento più frequente.

3. Misure

Possiamo prendere alcune precauzioni per proteggerci di fronte a questi guasti:

Una delle poche cose buone che hanno le tempeste, è che normalmente sono previdibili, e possiamo disconnettere i nostri dispositivi dalle prese della corrente. Diciamo di staccarli, perchè spengerli non è sufficente, perchè comunque il picco di tensione entrerà nei circuiti del dispositivo, distruggendo tutto quello che è sul suo cammino.

Se d'altro canto, il suo dispositivo necessità di una fonte energetica h24, possiamo usare un limitatore di tensione, o un SAI.

3.1. Limitatori di tensione

Il limitatore è un circuito che permette, attraverso una serie di resistenze e diodi, eliminare tipi di tensioni che non vogliamo arrivino sul circuito elettronico del dispositivo. Attraverso un limitatore, possiamo stabilire che un determinato circuito gli arrivino solo determinate tensioni, positive o solo negative, nonostante questo tipo di "lavoro" può essere fatto semplicemente con un diodo, facendo un rettificatore di onde, in modo da limitare gli accessi ai circuiti.

Trimmer non polarizzato

Immaginiamo che, come nel caso illustrato precedentemente, a noi non interessa che al circuito che stiamo proteggendo gli arrivino tensioni superiori a 0.7 V, tanto positive come negative. Montando i due diodi e la resistenza limitatora come mostrato nella figura, otteniamo che, qualsiasi tensione superiore ai 0.7 V, o diminuisce di 0.7 V, sia tagliata fuori dai diodi stessi. Bisogna tenere in conto, che la resistenza limitatora (Rlim) è molto meno potente della resistenza di carica (RL), in questo modo, la resistenza limitatrice è praticamente nulla, e possiamo disperderla.

Anche se la resistenza limitatora può sembrare una parte inutile, è importante capire invece che è la parte imprenscindibile del limitatore, perchè, se non fosse connessa, al polirizzarsi, uno dei due diodi passerebbe direttamente l'elettricità senza controllarla.

In questa maniera, se la tensione in entrata, è superiore ai 0.7 V, il diodo D1 resterà polarizzato direttamente e taglierà l'eccesso di tensione. Nella stessa maniera, quando la tensione d'entrata è di -0.7 V, il diodo D2 resterà polarizzato direttamente e taglierà l'eccesso di tensione.

Molte volte, non ci interessa che i diodi taglino la tensione di entrata ai 0.7 V e -0.7 V. Per esempio, può darsi che quello che cerchiamo è che in entrata non arrivi tensione superiore ai 10 V o inferiore ai -10 V, in questo caso ovviamente non possiamo usare il circuito menzionato, ora si che abbiamo bisogno di un trimmer polarizzato. L'unica differenza rispetto al precedente, è che in questo caso polarizziamo i diodi con batterie, perchè necessitiamo una tensione in entrata maggiore di 0,7 V, in modo che i diodi si polarizzino direttamente.

Questo è l'esempio se vogliamo che la tensione di carica non sia maggiore ed inferiore a 10 V.

Vediamo come funziona il circuito:

Cuando la tensione si mantiene dentro i suoi limiti, tra i 10 V ed i -10V, nessuno dei diodi entra in azione.

Nel momento in cui, la tensione è superiore ai 10.7 V, (10 V della batteria + i 0.7 V della barriera del diodo) il diodo D1 resta polarizzato direttamente, e comincia a condurre, in questo modo non permette che la tensione non aumenti.

Se la tensione in entrata va sotto i -10.7 V, è il diodo D2 che polarizza direttamente e comicnai a condurre, non permettendo che la tensione si abbassi fino a livelli pericolosi.

3.2 SAI

Un SAI (Sistema di alimentazione ininterrotta) è un dispositivo che, grazie alla grandezza e capacità della sua batteria, può dare energia elettrica al verificarsi di un blackout a tutti i dispositivi elettrici connessi al SAI. Altra funzione, è quella di regolare i flussi elettrici, controllando gli aumenti e gli abbassamenti di tensione nella rete elettrica. Solitamente sono connessi a dispositivi che necessitano elettricità continua, come apparati medici, industriali o informatici, che hanno il bisogno di essere sempre in funzione ed operativi. Questi dispositivi sono conosciuti anche con la denominazione di UPS (Uninterrupted Power Supply).

SAI continui

Le cariche connettate ai SAI, richiedono un alimentazione di corrente continua, per questo trasformeranno la corrente alterna della rete commerciale in corrente continua, che useranno per alimentare la sua carica e immagazzinarla nelle sue batteria.

Lo schema tipico di questo tipo di SAI, conta due moduli principali: Quello di rettifica, che serve a rendere la corrente continua, e quella di'immagazzinamento d'energia.

SAI di alternativa

Questi SAI, hanno alla loro uscita un segnale alterno, per questo necessitano un convertitore per trasformare il segnale continuo che proviene dalle batterie in segnalalterno.

Tipi

Passive standby: Se hai un alimentazione, la carica ottiene l'energia direttamente dalla rete commerciale, e allo stesso tempo di stanno caricando le batterie. In caso di guasto dell'alimentazione elettrica, la carica cambia, e ottiene l'energia dalle batterie.
Line-interactive: si hai bisogno di un convertitore bidirezionale. Mentre si ha a disposizione alimentazione dalla rete, le batterie si caricano; quando si ha un guasto in questa alimentazione energetica, la alimentazione stessa si ottiene dalle batterie con lo stesso processo di come si carica.
Double-conversion: Questo è il tipo più comune di SAI. Primo si rettifica il segnale della rete commerciale e si alimenta la battieria, dopo la segnale della rete va verso la carica attraverso un convertitore.

Modi di funzionamento

Online: L'uscita del SAI proviene direttamente dalle batterie, ed esse sono continuamente connesse con la corrente elettrica ricaricandosi. Per questo, quando c'è un blackout, i dispositivi restano connessi, e in nessun caso notano la differenza. Sono la migliore scelta, e, inoltre, stando le batterie continuamente connesse ed alimentate, si convertono nel miglior filtro di voltaggio che possiamo avere per il nostro dispositivo. L'unica nota negativa è il suo prezzo elevato, il quale si può tranquillamente avvicinare ad il prezzo di un computer.
Offline: Cuando trova un guasto elettrico, si connettono le batterie per continuare a mandare elettricità. Ha solo un problema, che tra il momento in cui c'è il blackout, ed il momento in cui entra in funzione, c'è un taglio d'energia di quasi un secondo, necessario a far riavviare il nostro dispositivo. Sicuramente non adatto per attrezzature informatiche.

Fonti: Recovery Labs e Wikipedia.