Montaggio elettrico

Come montare e collegare ogni componente, uno per uno. Schemi: schema a blocchi e schema elettrico. Elenco e funzione dei componenti in Elettronica e controllo.

Regole generali

• Lavorare sempre con l'alimentatore scollegato.
• Nel basamento c'è solo 24 V in continua: nessun cavo di rete entra nella giostrina.
• Colori consigliati: rosso +24 V, nero massa, arancio +5 V, giallo +3,3 V, altri colori per i segnali.
• Sezioni: 1 mm² per 24 V e motore, 0,75 mm² per i LED, 0,25 mm² per i segnali.
• Tutte le masse si uniscono in un solo punto, sulla morsettiera d'ingresso.
• Non collegare né scollegare mai il motore con il driver alimentato: il driver si brucia.

Dove stanno i componenti

1. Alimentatore

1. Sceglierne uno da tavolo, 24 V, almeno 3,75 A, con marcatura CE e uscita SELV.
2. Lasciarlo fuori dalla giostrina, in un punto ventilato e non coperto.
3. Tagliare lo spinotto d'uscita solo se necessario; meglio usare una presa da pannello 5,5 × 2,5 mm sulla fascia del basamento.
4. Controllare la polarità con il tester prima di collegare: positivo al centro.

2. Pulsante d'arresto

1. Montare il fungo (contatto NC, normalmente chiuso) nella sua scatola.
2. Interrompere il solo filo +24 V fra alimentatore e giostrina e collegarne i due capi ai morsetti NC.
3. Prova: a fungo premuto, sulla presa della giostrina il tester deve leggere 0 V.

3. Ingresso 24 V e protezioni

Sulla scheda, nell'ordine in cui passa la corrente:

1. Morsettiera d'ingresso a 2 poli.
2. Fusibile F1 da 5 A ritardato, in portafusibile, sul positivo.
3. Diodo Schottky da 10 A in serie sul positivo, con la fascia verso il carico: protegge dall'inversione di polarità.
4. Interruttore generale sul positivo.
5. Da qui partono tre rami: F2 3 A ritardato verso il driver, F3 2 A rapido verso i LED, e il ramo del DC-DC.

4. Convertitore DC-DC 24 V → 5 V

1. Collegare IN+ e IN− al 24 V dopo l'interruttore.
2. Prima di collegare l'ESP32, alimentare il modulo e regolare il trimmer finché il tester legge 5,0–5,1 V in uscita.
3. Bloccare il trimmer con una goccia di smalto.
4. Collegare OUT+ al piedino VIN (5V) dell'ESP32 e OUT− alla massa.

5. ESP32

1. Montarlo su una basetta millefori con due strisce di connettori femmina, così si può sfilare.
2. Alimentazione: 5 V su VIN, massa su GND.
3. Non alimentarlo insieme dalla USB e dal DC-DC: per programmare a giostra accesa usare un cavo USB senza il filo dei 5 V, oppure scollegare il DC-DC.
4. Caricare il firmware prima di collegare driver e LED.

6. Driver del motore (TMC2209)

Collegamenti del modulo:

1. Saldare un condensatore elettrolitico da 100 µF 50 V fra VM e massa, il più vicino possibile al driver.
2. Incollare il dissipatore sul chip.
3. Tarare la corrente a motore scollegato: alimentare, misurare con il tester la tensione fra il trimmer e la massa (Vref) e regolare. Indicativamente Vref ≈ 1,41 × corrente rms, quindi circa 2,4 V per 1,7 A. La formula cambia da un produttore all'altro: controllare la scheda del proprio modulo.
4. Spegnere, poi collegare il motore.

7. Motore

1. Individuare le due bobine: con il tester in ohm, due fili che danno circa 0,9 Ω appartengono alla stessa bobina. Nel modello di riferimento sono nero–verde e rosso–blu.
2. Collegare una bobina ad A1–A2 e l'altra a B1–B2.
3. Se la giostra gira al contrario, invertire i due fili di una sola bobina, oppure cambiare SENSO_ORARIO nel firmware.
4. Fissare il cavo con una fascetta alla culla, lasciando un'ansa.

8. Orologio (DS3231)

Inserire la pila prima di alimentare. Alimentarlo a 3,3 V e non a 5 V: l'ESP32 non tollera 5 V sui piedini.

9. Sensore di giro (Hall) e magnete

1. Fissare il sensore sul piano del basamento, a 250 mm dal centro, sul lato sinistro, con la faccia sensibile verso l'alto. Deve stare sotto i 10 mm di spazio fra basamento e piattaforma.
2. Incollare il magnete Ø8 × 3 mm in una sede fresata sotto il disco inferiore, allo stesso raggio, a filo.
3. Distanza fra magnete e sensore: 3–5 mm. Provare entrambe le facce del magnete: una sola fa scattare il sensore.
4. Collegare: VCC a 3,3 V, GND a massa, uscita a GPIO34.
5. Aggiungere una resistenza da 10 kΩ fra l'uscita e 3,3 V e un condensatore da 100 nF fra l'uscita e massa.
6. Usare cavo schermato, con lo schermo a massa solo dal lato della scheda, lontano dai fili del motore.

Prova: girando la piattaforma a mano, sul monitor seriale il conteggio dei passi torna a zero a ogni passaggio.

10. Dimmer dei LED (MOSFET)

Con un modulo MOSFET già pronto:

Con un MOSFET sciolto (IRLZ44N): source a massa, drain al negativo della strip, gate a GPIO32 con 220 Ω in serie e 10 kΩ verso massa; positivo della strip al +24 V.

11. Strip LED nel cappello

1. Incollare la strip nel profilo di alluminio, in due archi, uno per semi-cappello.
2. Saldare 30 cm di cavo a ciascun arco e unirli con un connettore a 2 poli sul giunto: il cappello deve potersi smontare.
3. Chiudere con il diffusore opale.
4. Dal cappello scende un solo cavo a 2 poli dentro la colonna, accanto al tirante, fino alla scheda.
5. Proteggere il cavo con guaina dove attraversa la flangia e il fondo del cappello.
6. Rispettare la polarità segnata sulla strip.

12. Comandi

Prima accensione, in quest'ordine

1. Senza ESP32 e senza driver: alimentare e misurare 24 V in ingresso e 5 V all'uscita del DC-DC.
2. Inserire l'ESP32 già programmato: la spia lampeggia e sul monitor seriale compare lo stato.
3. Collegare orologio e sensore: girando la piattaforma a mano il conteggio si azzera.
4. Collegare i LED: si accendono in dissolvenza.
5. Spegnere, inserire il driver già tarato e il motore, riaccendere: la piattaforma parte in rampa.
6. Premere il fungo: tutto si ferma.
7. Trattenere la piattaforma: dopo un giro mancato il motore si ferma e la spia lampeggia veloce.
8. Dopo 30 minuti e dopo 2 ore toccare motore e driver.

Da verificare

• Il firmware non è stato compilato né provato su scheda.
• La corrente di 1,7 A è vicina al limite del TMC2209: controllare la temperatura a basamento chiuso. Se scalda troppo, scendere a 1,4 A.
• L'impianto va controllato da un elettricista prima dell'uso in negozio.