KOIL
Design: Pietro Trattino | Anno: 2026 | Categoria: Design & Science Communication
Il progetto KOIL è un'applicazione pratica della legge di Faraday-Neumann-Lenz, che rende visibili e udibili fenomeni fisici altrimenti invisibili. L’avvolgimento primario di una bobina alimentata in corrente continua genera un campo magnetico costante: il movimento di un nucleo di ferro al suo interno genera una variazione del flusso magnetico concatenato con l’avvolgimento secondario, che produce una forza elettromotrice indotta. Il sistema amplifica il segnale in modo che ogni minima variazione del flusso magnetico venga rilevata con precisione. In modo proporzionale un LED permette di osservare una luce che sfuma in intensità a seconda della velocità con cui viene mosso il nucleo, dimostrando che l'intensità della corrente indotta dipende dalla rapidità della variazione del flusso. Contemporaneamente, viene modulata una nota acustica, trasformando così un principio fondamentale dell'elettromagnetismo in un'esperienza sensoriale completa e inclusiva!
Lo schema
1. Alimentazione della Bobina Primaria
Questo blocco si occupa di alimentare l'avvolgimento primario generando la corrente necessaria a creare il campo magnetico di partenza utilizzando un Modulo DC-DC Step-Down (regolatore switching) che garantisce un'alta efficienza senza surriscaldare il circuito. In uscita troviamo un condensatore elettrolitico di livellamento e in parallelo un diodo di ricircolo per smorzare eventuali picchi inversi di tensione generati dall'induttanza del primario.
2. Le Bobine
Questo è il nucleo fisico dell'esperimento, dove avviene il fenomeno dell'induzione.
- P (Bobina Primaria): Genera un campo magnetico costante.
- S (Bobina Secondaria): Concentrica alla primaria, è il rivelatore. Ai suoi capi è posto un condensatore per filtrare disturbi ad alta frequenza o oscillazioni indesiderate.
- Nucleo di ferro: Quando il nucleo di ferro viene inserito o estratto dalle bobine, varia la riluttanza del circuito magnetico e di conseguenza la variazione di flusso (ΔΦ/Δt) genera sulla bobina secondaria (S) una forza elettromotrice indotta.
3. Regolazione Lineare
Questo blocco fornisce un'alimentazione stabile attraverso il regolatore integrato 7808 per gli stadi di amplificazione successivi, isolandoli dai disturbi del regolatore switching del Blocco 1.
4. Stadio di Pre-amplificazione (CE)
Il segnale generato dalla bobina secondaria è molto debole e richiede di essere amplificato.
- Condensatore di disaccoppiamento: Posto all'ingresso del blocco, fa passare solo la componente alternata del segnale indotto (il movimento del traferro) bloccando la corrente continua di polarizzazione del transistor.
- Transistor npn BC337 (Configurazione a Emettitore Comune): È il cuore dell'amplificatore.
- Polarizzazione per retroazione di collettore: La resistenza collegata tra collettore e base fornisce una retroazione in continua che stabilizza il punto di lavoro del transistor, portando la tensione sul collettore a circa metà della tensione di alimentazione, ideale per amplificare la massima dinamica del segnale. Se per un aumento di temperatura il transistor tendesse a condurre più corrente, la tensione sul collettore scenderebbe; ma scendendo, invierebbe meno corrente alla base costringendo il transistor a stabilizzarsi nuovamente attorno al punto di lavoro a riposo.
5. Regolazione della sensibilità e visualizzazione
Lo stadio finale riceve il segnale amplificato, permette di regolare la sensibilità del circuito e pilota il LED.
- Potenziometro multigiro: Configurato come partitore di tensione, permette di prelevare una frazione del segnale d'uscita del Blocco 4. Serve come regolatore di sensibilità del sistema.
- Secondo Transistor BC337 (Configurazione a Inseguitore di emettitore): Questo transistor funge da buffer di corrente. Offre un'alta impedenza d'ingresso (per non caricare e distorcere il segnale del preamplificatore) e una bassa impedenza d'uscita per erogare la corrente necessaria a illuminare il LED. L'intensità luminosa del LED fluttuerà proporzionalmente all'ampiezza del segnale elettrico, che a sua volta dipende direttamente dalla velocità con cui l'utente muove il nucleo di ferro nella bobina.
6. Il Voltage Controlled Oscillator
Questo stadio si occupa della generazione e modulazione del segnale acustico.
- Il cuore di questo blocco è il circuito integrato NE555, configurato come VCO (Voltage Controlled Oscillator). Il pin Vc (Voltage Control) che controlla direttamente i comparatori interni del 555, è collegato al collettore del primo BC337 trasformando la variazione di flusso in un cambio di tonalità acustica garantendo l'accessibilità dell'esperimento anche a persone non vedenti o ipovedenti.