Le apparecchiature moderne, salvo casi eccezionali, sono tutte alimentate a 12V, quindi per poter operare con la corrente di rete richiedono un alimentatore. In più, dato che normalmente nello shack¹ si utilizzano più apparecchiature alimentate a bassa tensione, è utile pensare anche ad una linea di distribuzione della bassa tensione.

Come regolarsi? La tensione degli apparati è normalmente di 13.8V nominali, adatta ad essere usati in auto. In genere l’intervallo di alimentazione è più ampio, ma è sempre buona norma controllare il manuale dell’apparato per sapere queli sono le tensioni ammesse. Nelle specifiche è indicato anche l’assorbimento in corrente, che è l’altro elemento importante per dimensionare opportunamente il sistema di alimentazione. In linea di massima gli apparati QRP assorbono meno di 5A, quelli con potenza 100W hanno picchi intorno ai 20A. L’alimentatore dovrtà fornire la tensione nominale, con una corrente pari o maggiore del massimo assorbimento dell’apparato (o degli apparati) da alimentare.
La scelta del modello giusto deve partire da alcune considerazioni di base

Gli alimentatori

Gli alimentatori possono essere raggruppati in due grandi macrofamiglie.

La prima è quella degli alimentatori lineari. La tensione di rete viene ridotta da un trasformatore a bassa frequenza (50Hz in Europa) e portata ad una tensione di poco superiore a quella richiesta. Questa tensione alternata viana prima raddrizzata e filtrata, diventato continua, ma non stabilizzata. Il circuito di regolazione opera attraverso uno o più transistor – o circuiti integrati – che operano come una sorta di resistore variabile, variando continuamente e linearmente la sua conduttività per mantenere stabile la tensione di uscita. Se ben progettato questa tipologia ha una bassa impedenza di uscita e rumore pressochè nullo. Lo svantaggio è nelle dimensioni dei componenti, principalmente trasformatore e dissipatori di calore, dato che la regolazione dissipa in calore l’energia contenuta nella differenza fra la tensione non regolata e quella di uscita per la corrente richiesta. Questo incide anche sull’efficienza dell’alimentatore, che è relativamente bassa.

La seconda è quella degli alimentatori switching. In questi la tensione di rete viene raddrizzata e filtrata direttamente, e poi commutata ad alta frequenza, da uno o più transistor pilotati da un’onda quadra, a decine o centinaia di kHz. L’onda quadra può esser assimiliata a due stati, nel primo (0) il transistor non conduce, nel secondo (1) conduce. Il circuito di regolazione misura la tensione di uscita e modifica il rapporto fra la durata dei due stati, quanto più è lungo lo stato ad 1, tanto più è alta la tensione di uscita. Questa tensione viene fatta passare attraverso un trasformatore ad alta frequenza, molto più piccolo e leggero di quello a bassa frequenza, e poi raddrizzata e filtrata.  I vantaggi sono l’alta efficienza, dimensioni e peso dell’alimentatore. Lo svantaggio è che la commutazione genera rumore ed armoniche che se non sono adeguatamente filtrate e soppresse possono portare disturbi sia in radiofrequenza che in campo audio.

Negli ultimi anni il trend tende molto chiaramente verso gli alimentatori switching, ma nell’uso in ambito radioamatoriale è utile sapere che la scelta deve tenere in considerazione la rumorosità dell’alimentatore in gamma radio. Se i filtri EMI degli alimentatori switching sono ben realizzati, è raro che si creino problemi. Se sono mal realizzati, o addirittura assenti (come capita non raramente con gli alimentatori per LED) l’alimentatore si comporta come una sorgente di disturbo a larga banda, e il cavo di alimentazione come una antenna. Considerate che l’onda quadra ideale ha una serie infinita di armoniche; nella realtà i fronti di salita e discesa non sono mai istantanei e questo limita la larghezza di banda effettiva, ma un alimentatore switching mal costruito può creare effetti drammatici e rendere alcune bande – specie quelle basse – del tutto inutlizzabili.
La rumorosità di un alimentaore è comunque facilmente verificabile, anche usando una semplice radiolina in onde medie – banda in cui ricadono le armoniche più basse della frequenza di switching.

Per alcuni servizi che gestiscono segnali molto deboli, come ad esempio i preamplificatori di antenna, è opportuno evitare comunque di usare alimentatori switching, viste anche le basse correnti in gioco, e preferire alimentatori lineari con un ottimo filtraggio.

Connettori

Se è vero che nulla vieta di collegare gli apparati direttamente alle fonti di alimentazione, senza usare connettori, il mio suggerimento è quello di evitare questo approccio ed usare sempre connettori polarizzati. Non è un vezzo: è una misura di affidabilità, sicurezza e continuità operativa.

Il primo obiettivo è quello di evitare inversioni di polarità, un errore che è la causa più comune di guasti. Se l’apparato non è protetto – e non tutti gli apparati lo sono – si rischia seriamente di distruggere un apparato di valore. Con un connettore non polarizzato (tipo faston singoli, banana, morsetti volanti, jack improvvisati) è oggettivamente troppo facile sbagliare in un momento di fretta, buio, pioggia, contest, field day, ecc. La polarizzazione meccanica fa sì che un inserimento errato sia fisicamente impossibile.

Il secondo è quello di ridurre gli errori, sempre possibili quando si va di fretta o quando più persone gestiscono la stessa attrezzatura. In radiantismo spesso si lavora in gruppi di protezione civile, contest, field-day, spedizioni, installazioni condivise.  Con connettori polarizzati è possibile agire senza preoccuparsi.

Il terzo è quello di avere compatibilità tra apparati diversi: raramente il cavo di alimentazione di un apparato va bene per un altro, se si usano gli stessi connettori polarizzati, puoi collegare qualunque apparato a qualunque fonte senza rischi.

Ecco perché in radio è sempre stato fondamentale usare connettori polarizzati per tutte le linee di alimentazione, soprattutto quelle sopra i 5–10 A. L’errore umano è inevitabile, quindi il connettore deve impedire fisicamente l’errore. Non serve un esperto che “sta attento”: serve un sistema che non permette di sbagliare, punto. XT60, Powerpole, Anderson SB, Molex Mini-Fit, (etc..)
qualunque cosa polarizzata è un deciso passo avanti rispetto alle soluzioni improvvisate.

Powerpole

In ambito amatoriali ha preso molto piede il connettore Anderson PP15/30/45 Powerpole.

Oggi è diventato quasi uno standard de facto per 12–13,8 V DC. Ha molti vantaggi:

• Polarità non invertibile se montati correttamente.
• Bassissimo rischio di cortocircuito a connettore scoperto – i contatti sono incassati.
• Reggono corrente elevata (30–45 A senza problemi).
• Innesto rapido, ottimi in mobile, contest, field-day, set-up veloci.
• Componentistica diffusa, economica, robusta.
• E’ un connettore ermafrodita: lo stesso modello funziona come spina e come presa

A me personalmente non piace molto, soprattutto per le dimensioni, per cui per il mio ecosistema di distribuzione a bassa tensione uso i connettori XT60

• Piccoli e leggeri, molto compatti
• Nominali 60 A di picco, nella pratica gestiscono tranquillamente 30–40 A senza surriscaldarsi.
• Perfetti per apparati HF ad alta potenza, amplificatori, batterie LiFePO₄, inverter, ecc.
• Le lamelle dorate e l’inserimento molto “dritto” riducono resistenza e caduta di tensione rispetto ai DC-jack e spesso anche ai Powerpole.
• Solido accoppiamento meccanico: una volta inseriti, NON si scollegano mai accidentalmente.
• Molto apprezzati in field-day, SOTA, POTA, contest e mobile “vero”.

Dato che però può capitare di interfacciarsi con il mondo esterno, ho sempre in borsa degli adattatori powerpole-xt60, che mi garantiscono una facile interoperabilità.
E’ un setup che mi garantisce il meglio dei due mondi.

E quando non posso usarli?

Ci sono situazioni in cui non puoi usare il tuo connettore di fiducia. Ad esempio, quando devi collegarti con le pinze alla batteria di un’auto, o se devi usare un alimentatore con le classiche boccole. Ma anche in questi casi basta un po’ di previdenza per evitare disastri.

Io utilizzo una soluzione molto semplice, ma che più di qualche volta mi ha consentito di evitare errori grossolani.

Nei raccordi che terminano con soluzioni non polarizzate – come le banane nella foto – uso un led di stato, che mi indica quando la polarità è corretta. Se è acceso, la polarità è corretta, e c’è tensione. Se è spento, c’è qualcosa che non va: controllare prima di connettere altro. Il led va collegato, ovviamente, inserendo in serie una resistore adeguato (>= 820 ohm)

Maggiori informazioni qui.

Il cavo

In ultimo, ma non certo per importanza, c’è la scelta del cavo. Gli apparati QRP lavorano con correnti relativamente basse, ma i ricetrasmettitori da 100 e più Watt raggiungono e superano i 20A, che è un valore di tutto rispetto. I cavi, quindi, vanno dimensionati opportunamente. C’è una regola empirica che suggerisce di utilizzare una sezione di 1 mm² ogni 4A di assorbimento, ma più che le approssimazioni è meglio fare riferimento a calcoli più razionali, visto che c’è un valore importante da considerare: la lunghezza.
Per semplificare le cose ho predisposto un semplice calcolatore, in cui inserendo i parametri viene suggerito la sezione commerciale che soddisfa i parametri dati.

Anche per i cavi è sempre buona regola usare cavi che consentano di identificare subito visivamente la polarità: nello specifico il classico cavo rosso (positivo) e nero (negativo)

L’immagine del titolo è di Chepry, da wikimedia commons