ITNA990021A1

ITNA990021A1 - ELECTROSTATIC REGULATOR.

Info

Publication number: ITNA990021A1
Application number: IT1999NA000021A
Authority: IT
Inventors: Lucio Falace
Original assignee: Lucio Falace
Priority date: 1999-05-11
Filing date: 1999-05-11
Publication date: 2000-11-11
Also published as: IT1311187B1

Description

Descrizione dell’invenzione industriale evente per Titolo: Description of the industrial invention by Title:

REGOLATORE ELETTROSTATICO ELECTROSTATIC REGULATOR

Riassunto Summary

Dispositivo atto ad ottenere la regolazione graduale della potenza negli apparecchi utilizzanti detto dispositivo basato sul principio dell 'elettrostatica. Device suitable for obtaining the gradual regulation of the power in the apparatus using said device based on the principle of electrostatics.

Descrizione del dispositivo Description of the device

L’esigenza di poter regolare la potenza dei carichi utilizzatori, è sempre stata molto sentita fin dai primordi dell’avvento dell’elettricità. Agli inizi, venivano adoperate batterie di resistori, adoperate in serie al carico, ma ciò.era molto dispendioso, ai fini deL consumo, infatti molta energia veniva in tal modo perduta per effetto Joule. In seguito vennero adoperati trasformatori con inserzioni graduali di avvolgimenti tramite un cursore variabile (Variac). Tali dispositivi consentono un’ottima regolazione, ma presentano delle caratteristiche che commercialmente sono di limitato impiego, dato l’altissimo costo, peso e dimensioni. The need to be able to regulate the power of user loads has always been strongly felt since the beginning of the advent of electricity. At the beginning, resistor batteries were used, used in series with the load, but this was very expensive, for the purposes of consumption, in fact a lot of energy was thus lost due to the Joule effect. Later transformers were used with gradual insertion of windings by means of a variable cursor (Variac). These devices allow excellent adjustment, but have features that are commercially of limited use, given the very high cost, weight and size.

Con l’avvento dell’elettronica, sono stati realizzati dei variatori di potenza (Dimmer,. Varialuce, ecc) che presentano notevoli vantaggi rispetto ai precedenti, ma non sono in grado di aggiungere potenza al carico. Infatti questi dispositivi hanno la caratteristica., della regolazione in discesa (per sottrazione di energia). With the advent of electronics, power variators (dimmers, dimmers, etc.) have been created which have significant advantages over the previous ones, but are unable to add power to the load. In fact these devices have the characteristic of downward regulation (by subtraction of energy).

Il regolatore elettrostatico oggetto, del presente brevetto ha la caratteristica di poter aggiungere oltre che sottrarre energia, in modo da regolare gradualmente da un minimo ad un massimo di potenza che si desidera raggiungere con il semplice uso del principio elettrostatico (capacitivo), per addizione o sottrazione di detta capacità, come meglio verrà descritto in seguito. The electrostatic regulator object of this patent has the characteristic of being able to add as well as subtract energy, so as to gradually adjust from a minimum to a maximum of power to be reached with the simple use of the electrostatic (capacitive) principle, by addition or subtraction of said capacity, as will be better described below.

Come si è detto quindi, allo stato attuale esistono i -regolatori elettronici (Dimmer) che hanno però la proprietà di sottrarre energia al carico utilizzatore, mentre per poter anche aggiungere si deve ricorrere ai regolatori elettromagnetici (Variac) che come si è. detto risultano ingombranti, pesanti e costosi. As we have said, therefore, at present there are electronic regulators (Dimmer) which however have the property of subtracting energy from the user load, while in order to be able to add one must also resort to electromagnetic regulators (Variac) which as it is. said they are bulky, heavy and expensive.

Il presente brevetto illustra come è possibile ottenere analoghe caratteristiche con un equivalente dispositivo elettrostatico, ove si ricorre analogamente alla sottrazione o aggiunta di spire per dette regolazioni, (nel caso del Variac) agendo invece con il presente ritrovato (in questo caso Regolatore elettrostatico) sulla superficie delle armature del condensatore. Tale concetto è tradotto in pratica con l’equivalente. This patent illustrates how it is possible to obtain similar characteristics with an equivalent electrostatic device, where the subtraction or addition of turns for said adjustments is similarly used, (in the case of the Variac) by acting instead with the present invention (in this case electrostatic regulator) on the surface of the capacitor plates. This concept is translated into practice with the equivalent.

inserimento di elementi capacitivi, in serie, in parallelo, in serie-parallelo. O in una unica soluzione di elemento capacitivo con varie uscite, la cui analogia con il Variac che porta le varie uscite affiancate, permetterà una regolazione similmente lineare e costante, con la proprietà che tale circuito è più leggero a parità di potenza e non presenterà perdite per effetto Joule, correnti di Foucolt, ecc.. Le commutazioni potranno essere striscianti, a scatto e indipendenti, e le separazioni elettriche saranno affidate a diodi semiconduttori che svolgeranno i diversi compiti di sommatoli, separatori e raddrizzatori. II dispositivo presenta una entrata E ed una uscita U, come meglio descritto in seguito. L’entrata potrà essere collegata direttamente alla rete di alimentazione, mentre l’uscita sarà, utilizzata dalla apparecchiatura designata, preferibilmente per cariche resistivi, ma anche per motori fornti di collettori e spazzole es.: trapani domestici, aspirapolvere ecc.. insertion of capacitive elements, in series, in parallel, in series-parallel. Or in a single solution of capacitive element with various outputs, whose analogy with the Variac that brings the various outputs side by side, will allow a similarly linear and constant regulation, with the property that this circuit is lighter at the same power and will not have losses by Joule effect, Foucolt currents, etc. The commutations can be sliding, snap action and independent, and the electrical separations will be entrusted to semiconductor diodes that will perform the various tasks of summing, separators and rectifiers. The device has an inlet E and an outlet U, as better described below. The input can be connected directly to the power supply, while the output will be used by the designated equipment, preferably for resistive charges, but also for motors equipped with collectors and brushes eg: domestic drills, vacuum cleaners, etc.

Il regolatore elettrostatico in oggetto si presenta in varie forme e soluzioni, inoltre potrà lavorare in sequenza ad un comune Dimmer o sostituire tale elemento con funzioni proprie, ed apportando quella quantità maggiore di potenza, che il Dimmer non potrà mai dare, anzi è in grado di integrare le perdite intrinseche del Dimmer stesso. Come già. descritto il dispositivo in questione può essere realizzato nelle varie forme circuitali, in Fig. 1 vi è la realizzazione di un condensatore toroidale ove le varie uscite formano 1 contatti stessi del commutatore, la Fig. 2 schematizza meglio la funzione elettrica di Cr e C , nonché DI, D2, D3, D4, dove i diversi componenti svolgono i seguenti compiti; la. tensione alternata di rete viene raddrizzata dai diodi DI ÷D4, Fig. 3. Il commutatore Cr inserisce gradualmente sezioni o pezzi di armatura di un. condensatore. Se ogni sezione corrisponde ad es.: 10 μF e quando il cursore sarà in posizione 1 si avrà una inserzione di 10 μF nel circuito, e in uscita si avrà una componente pulsante su un. valore di componente continua. Quando il cursore Cr sarà in posizione 2 avrà inserito le prime due armature equivalenti a 2 condensatori da 10 μF in parallelo, e quindi, si avrà in uscita una forma d’onda come in Fig. 5, tale forma genererà una componente continua superiore alla percentuale precedente, ma sempre in relazione al carico di uscita, si osserverà quindi alla base delle semionde un mancato ritorno allo 0 Volt con un conseguente incremento della potenza nel carico. The electrostatic regulator in question comes in various forms and solutions, moreover it can work in sequence on a common Dimmer or replace this element with its own functions, and bringing that greater amount of power, which the Dimmer will never be able to give, indeed it is able to integrate the intrinsic losses of the Dimmer itself. As already. described, the device in question can be realized in the various circuit forms, in Fig. 1 there is the realization of a toroidal capacitor where the various outputs form the contacts themselves of the commutator, Fig. 2 better schematises the electrical function of Cr and C, as well as DI, D2, D3, D4, where the various components perform the following tasks; there. AC mains voltage is rectified by diodes DI ÷ D4, Fig. 3. The switch Cr gradually inserts sections or pieces of armature of a. capacitor. If each section corresponds for example: 10 μF and when the cursor is in position 1 there will be an insertion of 10 μF in the circuit, and at the output there will be a pulsating component on a. continuous component value. When the cursor Cr is in position 2 it will have inserted the first two armatures equivalent to 2 capacitors of 10 μF in parallel, and therefore, a waveform will be output as in Fig. 5, this shape will generate a continuous component greater than the the previous percentage, but always in relation to the output load, it will therefore be observed at the base of the half-waves a failure to return to 0 Volt with a consequent increase in the power in the load.

L’equivalente del circuito di nuova concezione è realizzabile anche con condensatori indipendenti come in Fig. 6, la configurazione circuitale anche se. è apparentemente diversa, in realtà è fisicamente collegata come in Fig. 1 e 2 dove l’unico condensatore assolve alla funzione del parallelo dei condensatori in Fig. 6 con gli stessi risultati elettrici e circuitali, cioè la somma dei singoli condensatori che di volta in volta saranno collegati in parallelo. Questa prima configurazione circuitale darà origine quindi ad un circuito di controllo a potenza variabile, ottenibile con elementi capacitivi in parallelo. Una seconda soluzione del regolatore elettrostatico oggetto del presente brevetto è quella di un controllo con capacità in serie, in modo da raggiungere gli analoghi risultati. La Fig. 7 illustra quindi che con lo spostamento di Cr si avrà per esclusione l’aumento della capacità, e l’equivalente quindi corrispondente in uscita U ciò che si osserva nei diagrammi 4 e 5. Nella figure 6 e 7 vengono rappresentati a livello dimostrativo, alcune inserzioni di condensatori, la fig. 6 mostra come attraverso l’inseritore vengono sommati, e in questo caso vale la nota formula Ct = Cl C2 C3 C4, mentre per la Fig. 7 il commutatore esclude dalla serie i condensatori, e quindi vale la seguente The equivalent of the newly developed circuit is also achievable with independent capacitors as in Fig. 6, the circuit configuration even if. is apparently different, in reality it is physically connected as in Fig. 1 and 2 where the single capacitor performs the function of the parallel of the capacitors in Fig. 6 with the same electrical and circuit results, i.e. the sum of the individual capacitors which time will be connected in parallel. This first circuit configuration will therefore give rise to a variable power control circuit, obtainable with capacitive elements in parallel. A second solution of the electrostatic regulator object of the present patent is that of a control with capacitance in series, so as to achieve the same results. Fig. 7 therefore illustrates that with the displacement of Cr there will be an increase in capacity by exclusion, and the equivalent therefore corresponding in output U what is observed in diagrams 4 and 5. Figures 6 and 7 are represented at level demonstrative, some insertions of capacitors, fig. 6 shows how they are added through the inserter, and in this case the known formula Ct = Cl C2 C3 C4 applies, while for Fig. 7 the switch excludes the capacitors from the series, and therefore the following applies

E’ da precisare che l’effetto elettrostatico dovuto all’incremento capacitivo compensa la potenza efficace, è noto che in elettrotecnica la potenza efficace di una resistenza alimentata in corrente continua è la reale potenza in gioco, es.: 100W sono equivalenti a 100W, in corrente alternata il valore medio efficace è dato dagli N punti da OW a 200W, il cui risultato equivale a 100W. It should be noted that the electrostatic effect due to the capacitive increase compensates the effective power, it is known that in electrical engineering the effective power of a resistor fed in direct current is the real power involved, e.g .: 100W are equivalent to 100W, in alternating current the mean effective value is given by the N points from OW to 200W, the result of which is equal to 100W.

In questo caso è possibile agire sul valore efficace partendo da una base continua a nostro piacimento come diagramma di Fig. 2, questo effetto ci consente un valore efficace relativo ad una potenza variabile posizionata in un punto superiore come da diagramma 4 oppure 5. E’ possibile quindi ottenere un valore efficace ad es.. 110W pur non raggiungendo i 200W per ovvia compensazione ottenuta dal circuito in questione. Inoltre i valori sono puramente indicativi ed i calcoli sono ovvi e riguardano la parte più elementare dell’elettrotecnica, mentre è da considerare che un regolatore elettrostatico può fornire circa 1W per μF a 220 Volt e ciò determinerà il valore di potenza di esso. Ma se ad un Variac costituito da avvolgimenti e ed es. di potenza da 100W, si applica un carico da 1000W esso inevitabilmente brucerà, mentre per un regolatore elettrostatico ciò è ininfluente, infatti l’elemento capacitivo ceduto le proprie cariche accumulate, termina il suo compito e non è sottoposto all’effetto Joule come avviene per le spire degli apparecchi elettromagnetici. Come si è visto nelle precedenti configurazioni circuitali, il presente regolatore elettrostatico grazie alla proprietà di aggiunta e/o sottrazione capacitiva come da Fig. 1 da cui si evince che ciò è ottenibile anche con un unico mezzo capacitivo, (condensatore elettrolitico o di qualsiasi altro genere) o dalle altre configurazioni Fig. 6 e Fig. 7 con mezzi capacitivi indipendenti, è possibile ed a proprio piacimento e a seconda delle esigenze adoperare 1, 2 . N condensatori con commutatori striscianti o a scatto, come si vedrà in seguito con comandi sostitutivi a relè o elettronici in qualità di inseritori. Queste configurazioni ammettono variazioni ai carichi utilizzatori in salita o in discesa nell’ambito della potenza che si vuole controllare, partendo dalla potenza già conosciuta. Infatti se si ha un carico direttamente collegato alla rete Fig. 8 dove la E è equivalente ad una normale tensione di rete di alimentazione es.: 220 Volt c.a. e R è un carico qualsiasi di qualsiasi potenza, la tensione applicata in Fig. 9 al carico R farà circolare una corrente I in Fig. 10 ed il carico assorbirà una potenza P in Fig. 11. Se allo schema in Fig. 8 si interpone una serie di diodi Fig. 12 e quindi la tensione alternata diviene raddrizzata Fig. 13, la corrente Fig. 14 e la conseguente potenza Fig. 15 saranno equivalenti alle rispettive configurazioni in Fig. 9, 10, 11 pertanto ai fini pratici il circuito D in Fig. 12 non apporterà nessuna variazione al carico R che sarà equivalente a quello in Fig. 8 che se ad es. è di 100W anche l’equivalente carico di Fig. 12 avrà la stessa potenza pur essendo percorso diversamente dalla corrente. 11 presente regolatore elettrostatico fin qui descritto avrà solo la possibilità di aggiungere ai 100W (presi ad esempio) aliquote di potenza superiori ai 100W ma non inferiori a questa potenza. Inoltre il circuito ammette diverse soluzioni come verranno descritte in seguito, in modo tale da poter creare un dispositivo atto al controllo integrale da 0 a 100W come da esempio attraverso un classico Dimmer Fig. 16. Tale configurazione classica come già detto all’inizio della descrizione ha una notevole limitazione, infatti, come si può osservare essendo in serie al circuito ha solo la possibilità di un controllo passivo e dipendente come anche il carico dalla rete, infatti se la rete per un calo di tensione fornisce ad es. 200 Volt anziché 220 V la R in qualità di carico, sarà influenzata diminuendo la resa, il Dimmer in questo caso non avrà nessuna possibilità di integrare, ma consentirà da questo massimo relativo, di ridurre la resa fino a zero. Il circuito di regolazione elettrostatico oggetto del presente brevetto è in grado anche di reintegrare la potenza perduta, e all’ occorrenza è possibile aggiungere a proprio piacimento e a seconda dell’esigenza potenze ulteriori, ottenibili diversamente con altri mezzi più costosi, (elettromagnetici, stabilizzatori, ecc.) ingombranti e pesanti. Tali mezzi sono però necessari ed usati in genere nel campo dell’arte ove vi è l’esigenza di regolazioni di tonalità ed intensità di corpi illuminanti (lampade, riflettori, ecc.) ad es. usati in teatro, studi fotografici, cinematografici, televisivi, ecc.. E’ possibile quindi la riduzione ad un solo dispositivo come illustrato in fig. 17, in cui sarà incluso il circuito citato in fig. 16 con regolatore D e fig. 7 con regolatore R. L’unione di questi due circuiti darà la possibilità di un nuovo tipo dì regolazione che potrà essere ad es.: da 0 a 100% con commutatore Cl, C2 in A, B, in cui il Dimmer viene collegato tra alimentazione E e carico U, mentre la commutazione Cl, C2 in A, B1 escludendo D ed inserendo R darà la possibilità di continuare oltre il 100% a seconda del dimensionamento di detto circuito R, e di conseguenza aggiungendo anche il 10, 20, 30% ecc. di potenza ove si ritenesse necessario e possibile tale somministrazione. La configurazione circuitale in fig. 17 in cui R rappresenta il circuito in fig. 7, potrà essere sostituito con ogni altra configurazione già descritta in riferimento alle fig. 1, 2 e 6. L’esigenza di poter ottenere una buona regolazione inferiore al 100% e superiore al 100% eliminando gli elementi più costosi ed ingombranti riducendone i costi al minimo, viene soddisfatta dal circuito in fig. 18, in cui compaiono 16 diodi (da D1 a D16), un commutatore C ed un condensatore Cl. E’ da precisare che il costo complessivo di 16 diodi (es, IN 4007) non superano il costo di un condensatore elettrolitico (10 μF /400V). Come si può osservare con 5 commutazioni di cui 2 riguardano la regolazione inferiore al 100% (commutatore C in posizione 1 e 2) mentre la posizione 3 è pari al 100% e le posizioni 4 e 5 superiori al 100%. L’effetto è notevole se si pensa che 5 punti di regolazioni sono sufficienti se si vuole adoperare il dispositivo per l’ottenimento delle variazioni luminose riguardanti l’effetto biodinamico, tale da simulare le varie fasi dell’illuminazione naturale; alba, mattina, mezzogiorno, pomeriggio, tramonto. (L’esigenza della stimolazione di una ghiandola attraverso la temperatura colore che colpisce la retina, comporta una secrezione ormonale che regola l’orologio biologico degli esseri umani, denominato bioritmo che è necessario per la sequenza delle funzioni parasimpatiche assimilabile nella dinamica delle funzioni, lo squilibrio di questo sistema determina gravi conseguenze all’organismo, quali spossatezza, caduta delle difese, immunitarie con riduzione degli anticorpi dovuta all’errata produzione ormonale.) Negli ultimi tempi la bioarchitettura cerca di sensibilizzare gli utenti ad un uso più corretto delle luci in modo tale che non interferiscano sul naturale ciclo biologico a cui l’essere umano , è stato abituato nel corso della propria evoluzione negli ambienti naturali. Gli attuali studi cercano di riprodurre artificialmente questi ambienti per ottenere una buona qualità della vita, l’esempio del circuito in fìg. 18, sfrutta le proprietà incrociate di 3 elementi: corrente alternata c.a., semiconduttori (diodi), capacità elettrostatica CI (condensatore). Il commutatore C determina di volta in volta tali combinazioni come meglio illustrato nella tabella 1 e i relativi diagrammi in fìg. 19, 20, 21, 22, 23. In this case it is possible to act on the RMS value starting from a continuous base as we like as the diagram in Fig. 2, this effect allows us an RMS value relative to a variable power positioned at a higher point as in diagram 4 or 5. It is It is therefore possible to obtain an effective value for example 110W even though it does not reach 200W due to the obvious compensation obtained from the circuit in question. Furthermore, the values are purely indicative and the calculations are obvious and concern the most elementary part of electrical engineering, while it must be considered that an electrostatic regulator can provide about 1W per μF at 220 Volts and this will determine the power value of it. But if to a Variac consisting of windings e and es. of 100W power, a 1000W load is applied it will inevitably burn, while for an electrostatic regulator this is irrelevant, in fact the capacitive element yielded its accumulated charges, ends its task and is not subjected to the Joule effect as happens for the coils of electromagnetic devices. As seen in the previous circuit configurations, the present electrostatic regulator thanks to the capacitive addition and / or subtraction property as shown in Fig. type) or from the other configurations Fig. 6 and Fig. 7 with independent capacitive means, it is possible and at will and according to the needs to use 1, 2. N capacitors with sliding or snap-on switches, as will be seen below with replacement relay or electronic commands as inserters. These configurations allow variations in the user loads up or down in the range of the power to be controlled, starting from the power already known. In fact, if you have a load directly connected to the mains Fig. 8 where the E is equivalent to a normal mains voltage eg: 220 Volt AC. and R is any load of any power, the voltage applied in Fig. 9 to the load R will circulate a current I in Fig. 10 and the load will absorb a power P in Fig. 11. If the diagram in Fig. 8 is interposed a series of diodes Fig. 12 and therefore the alternating voltage becomes rectified Fig. 13, the current Fig. 14 and the consequent power Fig. 15 will be equivalent to the respective configurations in Fig. 9, 10, 11 therefore for practical purposes the circuit D in Fig. 12 will not bring any variation to the load R which will be equivalent to that in Fig. 8 that if for example is 100W also the equivalent load of Fig. 12 will have the same power even though the current flows differently. The present electrostatic regulator described up to now will only have the possibility of adding to the 100W (taken as an example) power rates higher than 100W but not lower than this power. Furthermore, the circuit admits different solutions as will be described below, in such a way as to be able to create a device suitable for integral control from 0 to 100W as for example through a classic Dimmer Fig. 16. This classic configuration as already mentioned at the beginning of the description has a considerable limitation, in fact, as can be observed being in series with the circuit, it only has the possibility of a passive and dependent control as well as the load from the network, in fact if the network for a voltage drop supplies eg. 200 Volts instead of 220 V the R as load, will be influenced by decreasing the yield, the Dimmer in this case will have no possibility to integrate, but will allow from this relative maximum, to reduce the yield down to zero. The electrostatic regulation circuit object of this patent is also able to reintegrate the lost power, and if necessary it is possible to add additional powers as desired and depending on the need, obtainable differently with other more expensive means, (electromagnetic, stabilizers, etc.) bulky and heavy. However, these means are necessary and generally used in the field of art where there is a need to adjust the tone and intensity of lighting bodies (lamps, reflectors, etc.) eg. used in the theater, photographic, film, television studios, etc. .. It is therefore possible to reduce them to a single device as illustrated in fig. 17, in which the circuit mentioned in fig. 16 with regulator D and fig. 7 with regulator R. The union of these two circuits will give the possibility of a new type of regulation which can be for example: from 0 to 100% with switch Cl, C2 in A, B, in which the Dimmer is connected between power supply E and load U, while switching Cl, C2 into A, B1 excluding D and inserting R will give the possibility to continue over 100% depending on the dimensioning of said circuit R, and consequently also adding 10, 20, 30 % etc. of power where such administration is deemed necessary and possible. The circuit configuration in fig. 17 in which R represents the circuit in fig. 7, can be replaced with any other configuration already described with reference to figs. 1, 2 and 6. The need to be able to obtain a good regulation below 100% and above 100% by eliminating the most expensive and bulky elements, reducing costs to a minimum, is satisfied by the circuit in fig. 18, in which 16 diodes appear (from D1 to D16), a commutator C and a capacitor Cl. It should be noted that the total cost of 16 diodes (eg, IN 4007) does not exceed the cost of an electrolytic capacitor (10 μF / 400V). As can be seen with 5 commutations, 2 of which concern the adjustment below 100% (switch C in position 1 and 2) while position 3 is equal to 100% and positions 4 and 5 are greater than 100%. The effect is remarkable if you think that 5 adjustment points are sufficient if you want to use the device to obtain the light variations concerning the biodynamic effect, such as to simulate the various phases of natural lighting; sunrise, morning, noon, afternoon, sunset. (The need for the stimulation of a gland through the color temperature affecting the retina, involves a hormonal secretion that regulates the biological clock of human beings, called biorhythm which is necessary for the sequence of parasympathetic functions that can be assimilated in the dynamics of functions, the imbalance of this system determines serious consequences to the organism, such as fatigue, loss of defenses, immune with reduction of antibodies due to incorrect hormone production.) In recent times, bio-architecture tries to sensitize users to a more correct use of lights in a way such that they do not interfere with the natural biological cycle to which the human being has been accustomed during his evolution in natural environments. Current studies try to artificially reproduce these environments to achieve a good quality of life, the example of the circuit in fig. 18, takes advantage of the crossed properties of 3 elements: alternating current a.c., semiconductors (diodes), electrostatic capacitance CI (capacitor). The commutator C determines from time to time such combinations as better illustrated in table 1 and the relative diagrams in fig. 19, 20, 21, 22, 23.

La tabella in questione è esclusivamente orientativa, in quanto il circuito ammette qualsiasi potenza e qualsiasi valore di tensione o capacità. Mentre per i calcoli relativi ad ogni particolare esigenza riguardano alcuni capitoli della più elementare elettrotecnica. Quando il commutatore Cr in fìg. 18, è in posizione 0 il circuito è spento, portando il commutatore in posizione 1 l’uscita come da diagramma in fìg. 19 attraverso il diodo D15 in fìg. 18 riceve una sola semionda, di conseguenza se si ha una carico nominale di una lampada da 40W, questa perde circa il 67% della propria resa luminosa. In posizione 2 il commutatore attraverso il D16 impegna il condensatore Cl, come si vede nel diagramma in fìg. 20 la scarica di quest’ultimo fornisce al circuito una percentuale (differenza tra 67% e 22%) pari a circa il 45% di resa maggiore data dalla componente continua che si stabilisce alla base della semionda. La posizione 3 impegna D13 e DI 4 mentre il condensatore non partecipa perché isolato, in quanto il circuito si chiude su D5 e D6 come da diagramma in fìg. 21. The table in question is purely indicative, as the circuit admits any power and any voltage or capacity value. While for the calculations relating to each particular requirement they concern some chapters of the most elementary electrical engineering. When the switch Cr in Fig. 18, is in position 0 the circuit is off, bringing the switch to position 1 the output as shown in the diagram in fig. 19 through the diode D15 in fig. 18 receives only one half wave, consequently if you have a nominal load of a 40W lamp, it loses about 67% of its light output. In position 2 the commutator through D16 engages the capacitor Cl, as can be seen in the diagram in fig. 20 the discharge of the latter provides the circuit with a percentage (difference between 67% and 22%) equal to about 45% of the higher yield given by the continuous component that is established at the base of the half-wave. Position 3 engages D13 and DI 4 while the capacitor does not participate because it is isolated, since the circuit closes on D5 and D6 as shown in the diagram in fig. 21.

La posizione 4 impegna D9 e D10 con la chiusura in D1 e D2 e come dal diagramma in. fìg. 22 si avrà una carica di una sola semionda, D7 e D8 che aggiunge il 43% di resa, mentre in posizione 5 si avrà la conduzione di D11, D12 con chiusura in D3, D4 e la carica di Cl su tutte e due le semionde con un totale guadagno del 66% come da diagramma in fìg. 23. La compatibilità del circuito rappresentato in fìg. 18 con i precedenti circuiti ne moltiplica le possibilità, mentre lo stesso circuito ripetuto N volte ne raffina le percentuali di resa, mentre lo stesso principio descritto può essere ripreso m modo ridotto come in fig. 32 ove non si voglia adoperare un commutatore in linea, ma un commutatore a diverse sezioni separate, effettuando la sequenza; con i commutatori S 1 ÷ S4. La similitudine tra i circuiti si otterrà nel modo illustrato nella tabella 2 Position 4 engages D9 and D10 with the closure in D1 and D2 and as in the diagram in. fig. 22 there will be a charge of only one half wave, D7 and D8 which adds 43% of yield, while in position 5 there will be the conduction of D11, D12 with closure in D3, D4 and the charge of Cl on both half waves with a total gain of 66% as shown in the diagram in fig. 23. The compatibility of the circuit represented in fig. 18 with the previous circuits multiplies the possibilities, while the same circuit repeated N times refines the yield percentages, while the same principle described can be taken up in a reduced way as in fig. 32 if you do not want to use an in-line switch, but a switch with several separate sections, carrying out the sequence; with switches S 1 ÷ S4. The similarity between the circuits will be obtained as shown in table 2

I risultati quindi, sono simili a quelli citati nel circuito in fìg. 18, il minor numero dei diodi implica come si vede un commutatore differenziato e più complesso, anche in questo caso è possibile l’aggiunta di circuiti uguali e sequenziali, o in associazione ad altri circuiti precedenti. Per l’ottenimento di valori intermedi si può agire anche creando delle cadute di tensioni come descritto all’inizio nel citare i primordi delle regolazioni in cui si fa uso di resistori inseriti in serie o ricorrendo a resistori variabili come in fig. 24 e 25. Infatti la ΔV ai capi di RC fìg. 24, come si stabilisce dalla legge di Ohm riduce In tensione ai capi di U quando ad esso viene applicato il carico utilizzatore, lo stesso avviene ai capi di AV in fig. 25 ma con. la possibilità di regolarne i valori. Come si. è detto queste soluzioni non sono ottimali e le perdite in questi elementi RC ed RV creano problemi di ovvia dissipazione (effetto Joule), con inutile spreco di energia. Pertanto rimanendo nella filosofia del regolatore elettrostatico anche questi circuiti che verranno adoperati e/o inseriti nei precedenti descritti, subiranno una trasformazione, giacché il regolatore è adatto a funzionamento in corrente alternata. Si ricorre quindi alla sostituzione di tali elementi come in. fig. 26 e 27.. Per. il calcolo della capacità da adoperare per ottenere la resistenza che offrirà tale elemento capacitivo come in fig. 26, The results are therefore similar to those mentioned in the circuit in fig. 18, the smaller number of diodes implies, as we see, a differentiated and more complex switch, also in this case it is possible to add identical and sequential circuits, or in association with other previous circuits. To obtain intermediate values, you can also act by creating voltage drops as described at the beginning in citing the beginnings of the adjustments in which resistors inserted in series are used or by resorting to variable resistors as in fig. 24 and 25. In fact the ΔV at the heads of RC fig. 24, as established by Ohm's law reduces the voltage at the ends of U when the user load is applied to it, the same happens at the ends of AV in fig. 25 but with. the ability to adjust its values. How to. it is said these solutions are not optimal and the losses in these RC and RV elements create problems of obvious dissipation (Joule effect), with useless waste of energy. Therefore remaining in the philosophy of the electrostatic regulator also these circuits that will be used and / or inserted in the preceding ones described, will undergo a transformation, since the regulator is suitable for operation in alternating current. We therefore resort to the replacement of these elements as in. fig. 26 and 27 .. For. the calculation of the capacity to be used to obtain the resistance that this capacitive element will offer as in fig. 26,

si ricorrerà alla nota formula mentre riguardo alla ZV in fig. 27 l’esempio the well-known formula will be used while with regard to the ZV in fig. 27 the example

è puramente indicativo, perché per i valori che verranno adoperati non esiste un variabile appropriato, ma si ricorrerà all’inserimento di più elementi con commutatore come già precedentemente descritto. E’ da precisare che questa soluzione non presenta perdite, in. quanto a differenza delle impedenze induttive e resistive che sono costituite da elementi soggetti a perdite, l’impedenza capacitiva restituisce alla linea tutto ciò che non verrà. utilizzato dal carico, e le perdite sono cosi trascurabili tali da non essere considerate, a differenza di quanto avverrebbe adoperando i circuiti classici come in fig. 24 e 25. Come si può osservare in fig. 18 in posizione 1 del commutatore Cr, la corrente viene utilizzata nell’uscita U attraverso il DI 5, in questo caso il circuito come da tabella 1 e diagramma in fig. 19, viene alimentato con una sola semionda della sinusoide, ma questa potenza di resa inferiore del 67% viene vincolata a tale caratteristica inderogabile. E’ possibile però ottenere potenze con più bassi valori di resa introducendo il concetto espresso con gli esempi dei rimedi classici in. fig, 24 e 25,. trasformati, in fig. 26 e 27 come, ulteriori, regolatori elettrostatici capacitivi. La fig. 28 illustra quindi il commutatore Cr di fig. 18 che viene riportato integralmente, ma per semplicità senza il circuito annesso. Come si può osservare la partenza del commutatore Cr in posizione 1 sarà modificata come in fig. 29, la riduzione sarà effettuata con CX e la fig. 19, modificata con l’aggiunta del condensatore come indicato in fig. 30. D sistema è multiplabile aumentando i punti del commutatore, e quindi facendo riferimento alla. fig. 27.. Ciò è possibile nel modo descritto in fig. 31 in cui tutti i punti da 1 a 5 scalano di due posti permettendo due regolazioni (calcolabili come precedentemente descritto) con partenze inferiori, e/o prossime allo zero. In questo caso quindi l’aggiunta di CX1 e CX2 di appropriato valore, darà la possibilità al circuito di una regolazione più. accurata. Queste conformazioni circuitali ove si ritenessero necessarie potranno essere assorbite da tutti i circuiti già descritti ammettendo N spezzettamenti , di valori a propria scelta e/o esigenza Inoltre possono essere incluse delle resistenze di alto valore in parallelo ai condensatori al solo scopo di ottenerne la scarica nel caso in cui il dispositivo venisse inserito e paidisinserito senza il carico, ciò riguarda tutte le figure in cui compare l’uscita U. Inoltre i dati e i calcoli citati, , sono puramente indicativi e non restrittivi, in quanto facendo uso dL elementari calcoli di elettrotecnica, è possibile predisporsi all’ottenimento di qualsiasi soluzione riguardante la tensione di entrata, il numero di commutazioni, le potenze in gioco e le potenze desiderate. Come si è visto fin qui, l’applicazione di un mezzo capacitivo, come illustrato in fig.. 1, è necessario ove si voglia raggiungere un. notevole risultato in potenza, con il minimo ingombro e la massima possibilità di regolazione. Il cursore Cr ed i contatti che si susseguono sulla parte superiore,, hanno la stessa funzione dell’elemento simile e corrispondente denominato Variac, ma che diversamente funziona secondo la proprietà dell 'elettromagnetismo. Come si è visto fin qui, avendo la possibilità di ottenere risultati analoghi, con elemento e circuito adatto, ma basandosi su un. principio diverso: e cioè elettrostatico, dove le armature di un condensatore sono analoghe alle spire di rame, ed. avendo la proprietà di basso costo, spazio e peso ridotto e pressoché nessuna perdita, è chiaro che nei vari circuiti dove è possibile, sarà opportuno l’uso di tale elemento, al posto dei vari condensatori in contenitori diversi. L’esperienza nell’aver sperimentato i vari prototipi nelle varie forme, suggerisce delle applicazioni anche miniaturizzate, ove i contatti dei cursori essendo delicati hanno bisogno di piccole variazioni di assorbimento. Pertanto come si può osservare in fig. 33, si raffigura un circuito in salita, in cui tutti i condensatori sono alimentati rispettivamente, da D2 a D4, quindi il passaggio di posizione del cursore non trova il condensatore scarico, e ne determina una diversa azione dei condensatori a seconda della posizione del cursore Cr. Infatti in posizione 1 non vi sono elementi capacitivi inseriti, ma solo l’uscita proveniente da D, come da diagramma fìg. 21. Quando il cursore è in posizione 2, avrà, la minima capacità, in quanto CI C4 sono in serie, ma anche alimentati, il cursore in posizione 3 esclude CI aumentando il guadagno in uscita li, ed il tutto avviene come precedentemente descritto, ma senza sovraccaricare i contatti da 2 ÷ 5, del commutatore Cr. Il circuito effettuato con vari, elementi capacitivi funziona quindi, per sottrazione o esclusione di ognuno di essi. E’ possibile realizzare l’equivalente circuito in parallelo, ove il commutatore Cr in. fig. 34, effettua le inclusioni sommando le capacità in. successione da CI ÷ C4. La configurazione in fig. 34 ha lo scopo quindi, di ottenere gli stessi risultati come descritto per la fig. 33. E’ inoltre possibile attraverso l’azione diun. commutatore Cr fig. 35, inserire di volta in volta, con un sistema combinatorio a diodi, tale da formare con pochi elementi, capacitivi, innumerevoli valori, e quindi innumerevoli livelli. it is purely indicative, because for the values that will be used there is no appropriate variable, but we will resort to inserting more elements with a switch as previously described. It should be noted that this solution does not have losses, in. as unlike the inductive and resistive impedances which are made up of elements subject to losses, the capacitive impedance returns to the line everything that will not come. used by the load, and the losses are so negligible that they are not considered, unlike what would happen using the classic circuits as in fig. 24 and 25. As can be seen in fig. 18 in position 1 of the switch Cr, the current is used in the output U through the DI 5, in this case the circuit as in table 1 and diagram in fig. 19, is powered with a single half-wave of the sinusoid, but this power with a lower yield of 67% is linked to this mandatory feature. However, it is possible to obtain potencies with lower yield values by introducing the concept expressed with the examples of classical remedies in. fig, 24 and 25 ,. transformed, in fig. 26 and 27 as, further, capacitive electrostatic regulators. Fig. 28 therefore shows the switch Cr of fig. 18 which is reported in its entirety, but for simplicity without the attached circuit. As can be seen, the start of the switch Cr in position 1 will be modified as in fig. 29, the reduction will be carried out with CX and fig. 19, modified with the addition of the capacitor as indicated in fig. 30. The system can be multiplied by increasing the switch points, and then referring to. fig. 27 .. This is possible in the way described in fig. 31 in which all points from 1 to 5 decrease by two places allowing two adjustments (which can be calculated as previously described) with departures lower, and / or close to zero. In this case, therefore, the addition of CX1 and CX2 of appropriate value, will give the circuit the possibility of a more adjustment. accurate. These circuit conformations, where deemed necessary, can be absorbed by all the circuits already described by admitting N fragments, of values of one's choice and / or requirement. if the device is inserted and paid off without the load, this concerns all the figures in which the output U appears. , it is possible to prepare oneself for obtaining any solution concerning the input voltage, the number of switchings, the powers involved and the desired powers. As we have seen so far, the application of a capacitive means, as shown in Fig. 1, is necessary if you want to achieve a. remarkable result in power, with the minimum encumbrance and the maximum possibility of regulation. The cursor Cr and the contacts that follow one another on the upper part have the same function as the similar and corresponding element called Variac, but which otherwise works according to the property of electromagnetism. As we have seen so far, having the possibility of obtaining similar results, with a suitable element and circuit, but based on a. different principle: that is electrostatic, where the plates of a capacitor are similar to the coils of copper, and. having the property of low cost, space and low weight and almost no loss, it is clear that in the various circuits where it is possible, it will be appropriate to use this element, instead of the various capacitors in different containers. The experience in having experimented with the various prototypes in various forms, suggests even miniaturized applications, where the contacts of the sliders being delicate require small variations in absorption. Therefore, as can be seen in fig. 33, an upward circuit is shown, in which all the capacitors are powered respectively, from D2 to D4, therefore the passage of the cursor position does not find the discharged capacitor, and determines a different action of the capacitors according to the position of the cursor Cr. In fact, in position 1 there are no capacitive elements inserted, but only the output coming from D, as shown in the diagram fig. 21. When the cursor is in position 2, it will have the minimum capacity, since CI C4 are in series, but also powered, the cursor in position 3 excludes CI by increasing the output gain li, and everything happens as previously described, but without overloading the 2 ÷ 5 contacts of the switch Cr. The circuit carried out with various capacitive elements therefore works by subtracting or excluding each of them. It is possible to create the equivalent circuit in parallel, where the switch Cr in. fig. 34, make the inclusions by adding the capacities in. succession from CI ÷ C4. The configuration in fig. 34 therefore has the purpose of obtaining the same results as described for fig. 33. It is also possible through the action of a switch Cr fig. 35, insert from time to time, with a combinatorial system with diodes, such as to form with a few capacitive elements, innumerable values, and therefore innumerable levels.

La figura mostra 3 elementi capacitivi, ed a questi daremo dei valori per poter, descrivere, il calcolo che è puramente dimostrativo; perché come tutti i casi precedentemente descritti non vi sono limitazioni , per numero di componenti,, ne per i valori da adoperare. E’ da precisare che per il sistema combinatorio se con 3 elementi capacitivi, si hanno 7 combinazioni, come in tabella 3, con 4 elementi capacitivi, si disporrà di ben 15 combinazioni, realizzabili come da tabella 4. The figure shows 3 capacitive elements, and to these we will give values to be able to describe the calculation which is purely demonstrative; because like all the cases previously described there are no limitations, for the number of components, nor for the values to be used. It should be noted that for the combinatorial system, if with 3 capacitive elements, there are 7 combinations, as in table 3, with 4 capacitive elements, there will be no less than 15 combinations, achievable as in table 4.

La tabella 4 quindi, rende più evidente come con l’aggiunta di un solo componente agli altri 3, crea le 15 combinazioni Table 4 therefore makes it more evident how by adding only one component to the other 3, it creates the 15 combinations

Giacché per la presente dimostrazione non è necessario indicare alcun valore, ai μF vengono sostituite le lettere dell’ alfabeto. Va considerato che. le tabelle sono relative all’inizio dell’inclusione degli elementi capacitivi, mentre in realtà come precedentemente descritto manca per semplicità il collegamento diretto come indicato precedentemente, con il 100% e manca il riferimento in discesa <-100%, perché ciò sarà di seguito ampliato. Va precisato che le tabelle.3 e 4 si riferiscono all’utilizzo delle due semionda della sinusoide, le combinazioni si raddoppiano se come precedentemente descritto, si agisce sulla separazione delle semionde, come da tabella 1, in cui viene incluso il risultato del controllo delle semionde. La fig. 36 illustra la possibilità di controllo e. di azione combinata o indipendente, attraverso l ausilio dei dìodi. La fig. 36 illustra quindi, le forme d’onda di cui si può ottenere la risultante e di cui si può usufruire di una sola azione, alcune o tutte, a seconda del dimensionamento e la comodità applicativa dei valori capacitivi a disposizione. Come già- descritto precedentemente l’azione della semionda A fig. 36 e della pulsante B, ai fini pratici non danno nessuna variazione al carico che ne ammette la possibilità, pertanto la possibilità di ottenere le variabili sul tipo di alimentazione, sarà indipendente dalle variazioni ottenute con il sistema combinatorio. E’ chiaro che al sistema combinatorio fin qui descritto, è inclusa l’aggiunta di tali variabili dato che il sistema è sinusoidale. Infatti, analizzando la fig. 36 e riportando i concetti precedenti in relazione ad essa, si avrà la seguente Tabella 5, in. cui. compariranno le modalità di impiego dei circuiti precedentemente descritti, e con precisione: in A si osserva la forma sinusoidale della, corrente alternata, in B il passaggio della semionda negativa nel quadrante superiore positivo, e ciò come detto non implica nessuna variazione, se non una ed una sola riguardante il primo stadio acceso/spento, o intermedio 100%, che è pur sempre un punto da considerare, come del resto il C in cui compare 1 sola semionda, ed anche esso è da considerare uno stadio diverso da tutti glL altri, mentre in fase D, si può già considerare la inclusione delle tabelle precedenti ad es.: il combinatorio in tabella 4 che potrà essere impegnato in E, F, dando adito ad una serie di 3 combinazioni per 15 posizioni più 2 intermedie B e C, con un totale di 15 x 3 2 = 47 combinazioni effettuabili o a libera scelta, in quanto alcune daranno risultati molto, ravvicinati e se si vuole ottenere una regolazione grossolana, non hanno ragione di essere realizzate, mentre risulteranno. molto utili in un sistema ad alta precisione. Since for this demonstration it is not necessary to indicate any value, the letters of the alphabet are substituted for μF. It should be considered that. the tables are relative to the beginning of the inclusion of the capacitive elements, while in reality, as previously described, the direct connection as indicated above is missing for simplicity, with 100% and the reference in descent <-100% is missing, because this will be below expanded. It should be noted that tables 3 and 4 refer to the use of the two half-waves of the sinusoid, the combinations are doubled if, as previously described, the separation of the half-waves is acted upon, as per table 1, which includes the result of the control of the half waves. Fig. 36 illustrates the possibility of control and. of combined or independent action, through the aid of diodes. Fig. 36 therefore illustrates the waveforms of which the resultant can be obtained and of which a single action can be used, some or all, depending on the sizing and the ease of application of the capacitive values available. As already described above, the action of the half-wave A fig. 36 and of button B, for practical purposes they do not give any variation to the load that allows it to be possible, therefore the possibility of obtaining the variables on the type of power supply will be independent of the variations obtained with the combinatorial system. It is clear that the addition of these variables is included in the combinatorial system described so far since the system is sinusoidal. In fact, analyzing fig. 36 and reporting the previous concepts in relation to it, we will have the following Table 5, in. which. the methods of use of the previously described circuits will appear, and with precision: in A we observe the sinusoidal shape of the alternating current, in B the passage of the negative half-wave in the upper positive quadrant, and this as said does not imply any variation, if not a and only one concerning the first stage on / off, or intermediate 100%, which is still a point to be considered, as indeed the C in which only 1 half-wave appears, and it too is to be considered a stage different from all the others , while in phase D, the inclusion of the previous tables can already be considered, for example: the combinatorics in table 4 which can be used in E, F, giving rise to a series of 3 combinations for 15 positions plus 2 intermediate B and C , with a total of 15 x 3 2 = 47 possible or free choice combinations, as some will give very close results and if you want to obtain a rough adjustment, they have no reason to be made, while re will sulter. very useful in a high precision system.

In fig. 37 si può - osservare un diverso controllo delle variabili in entrata, agenda direttamente su tutta la semionda, infatti l’inserimento del condensatore, come precedentemente descritto, riduce la forma in entrata, come si può osservare in fig. 38 A, corrispondente al commutatore Cr di fig. 37, su posizione 1 collegata al condensatore Cl. Nella posizione 2 del commutatore, si può osservare incremento in B di fig, 38 mentre inizia in posizione 3, del commutatore Cr di fig. 37, l'inserimento dei diodi, che come si è visto nei precedenti circuiti, l’azione combinatoria su una sola semionda. In fig. 37 you can - observe a different control of the input variables, agenda directly on the whole half wave, in fact the insertion of the capacitor, as previously described, reduces the input shape, as can be seen in fig. 38 A, corresponding to the switch Cr of fig. 37, on position 1 connected to capacitor Cl. In position 2 of the switch, it is possible to observe an increase in B of fig, 38 while starting in position 3, of the switch Cr of fig. 37, the insertion of the diodes, which, as seen in the previous circuits, the combinatorial action on a single half wave.

Come si osserva dal circuito in fig. 37 e diagramma in fig. 38, mentre in fig. 39 si sintetizzano le variabili ottenibili con la miscelazione dei componenti già noti. As can be seen from the circuit in fig. 37 and diagram in fig. 38, while in fig. 39 summarizes the variables that can be obtained by mixing the already known components.

Come si può notare le 5 posizioni, sono esclusivamente riguardanti i controlli in entrata, che come descritti precedentemente, assorbiti e. combinati con. i precedenti, danno la. flessibilità di una o più ampia scelta nel poter ottenere le regolazioni necessarie per ogni specifica esigenza. Come si è potuto notare, tutte le regolazioni fin qui, sono di natura, manuale, in quanto le variazioni ottenibili attraverso il posizionamento del commutatore Cr, come citato in ogni schema, richiede una azione volontaria e ragionata da parte, di una persona, che dovrà manualmente agire sul commutatore e scegliere la posizione, voluta. E’ possibile però preventivamente, supporre quale sia il desiderio del'operatore o utente o esigenza del carico utilizzatore per poter posizionare automaticamente il commutatore nella posizione desiderata. O per meglio dire, il commutatore resta come concetto, ma sarà essenzialmente sostituito da elementi attuatori di tali contatti, in sequenza e non, e tali contatti potranno essere elettromeccanici (relè) oppure commutatori allo stato solido SCR, TRI AC, Transistors, mentre i comandi potranno essere analogici o digitali. La reazione del circuito può essere programmato o programmabile nonché può autoregolarsi con il principio di retroazione, ed avere la. funzione di stabilizzatore oltre che essere un semplice regolatore autoprogrammato. Le funzioni divengono quindi molteplici nel momento in cui il dispositivo di regolazione, elettrostatica assorbe in se elementi di automatismi e programmazione. As can be seen, the 5 positions are exclusively related to incoming controls, which as described above, absorbed and. combined with. the previous ones give the. flexibility of one or more wide choice in being able to obtain the necessary adjustments for each specific need. As it has been noted, all the adjustments up to now are of a manual nature, since the variations obtainable through the positioning of the switch Cr, as mentioned in each diagram, require a voluntary and reasoned action by a person, who he will have to manually act on the switch and choose the desired position. It is possible, however, in advance, to assume what the operator's or user's desire or the user's load requirement is in order to automatically position the switch in the desired position. Or rather, the switch remains as a concept, but will essentially be replaced by actuator elements of these contacts, in sequence or not, and these contacts may be electromechanical (relays) or solid state switches SCR, TRI AC, Transistors, while the commands can be analog or digital. The circuit reaction can be programmed or programmable as well as self-regulating with the feedback principle, and have the. stabilizer function as well as being a simple self-programmed regulator. The functions therefore become multiple when the electrostatics regulating device absorbs elements of automation and programming.

Le regolazione elettrostatica quindi, data la sua economicità, dimensioni e peso ridotti, sipresta a sostituire dove è possibile, il sistema tradizionale di stabilizzazione dando la possibilità alla maggior parte degli apparecchi funzionanti con l’energia elettrica, di rimanere nel proprio giusto regime di resa. Il regime di resa è quel punto di equilibrio tra la possibile risposta con la massima resa ed.il. minimo consumo, e ciò è quello che si cerca di avere da qualsiasi apparecchio, o per meglio dire, è la natura stessa che ci insegna tali principi; lo studio della cibernetica nel suo nascere ha dettato tali principi, oltre che quelli psicologici da applicare alla macchina. Ci troviamo quindi dinanzi ad entrambi i principi, infatti, da un lato si userà il regolatore elettrostatico, in modo tale da. soddisfare i bisogni psicologici attraverso una giusta regolazione, dall’altro si cercherà con gli automatismi di autoregolazione, ed autocontrollo, di attuare quel punto di massimo rendimento delle apparecchiature. Saranno affrontate le due questioni qui di seguito, separatamente ed in modo pragmatico ed analitico, tale da rendere l’invenzione^ facilmente riproducibile e comprensibile. The electrostatic regulation therefore, given its low cost, reduced dimensions and weight, is ready to replace where possible, the traditional stabilization system, giving the possibility to most of the appliances operating with electricity, to remain in their proper yield regime. . The yield regime is that point of equilibrium between the possible response with the maximum yield ed.il. minimum consumption, and this is what we try to have from any device, or rather, it is nature itself that teaches us these principles; the study of cybernetics in its birth dictated these principles, as well as the psychological ones to be applied to the machine. We are therefore faced with both principles, in fact, on the one hand we will use the electrostatic regulator, in such a way as to. satisfying psychological needs through proper regulation, on the other hand we will try to implement that point of maximum performance of the equipment with the automatic self-regulation and self-control. The two issues below will be addressed separately and in a pragmatic and analytical way, in order to make the invention easily reproducible and understandable.

Ogni produttore per etica o per concorrenza cerca di concepire l’apparecchiatura o carico utilizzatore in modo tale che a parità di prezzo/prodotto e stato dell’arte, sia quantomeno in grado di fornire la migliore resa possibile. Cioè un. motore di un trapano di un frullatore, di una aspirapolvere a parità di potenza assorbita, deve compiere al meglio il proprio lavoro (Resa), in questo caso ci si riferisce ai giri compiuti con un dato sforzo (resistenza/lavoro/giri/min.) o nel caso delle lampadine ai lumen/Watt. Each manufacturer for ethics or competition tries to conceive the equipment or user load in such a way that for the same price / product and state of the art, it is at least able to provide the best possible yield. That is a. motor of a drill of a blender, of a vacuum cleaner with the same absorbed power, must do its best work (yield), in this case we refer to the revolutions made with a given effort (resistance / work / rpm. ) or in the case of lumen / Watt bulbs.

In pratica però ciò non avviene, e quindi in riferimento agli esempi citati, i motoriperdono potenza e numeri di giri, le lampadine perdono i lumen e la temperatura colore e questo per diverse ragioni; la più banale è l’inadeguamento degli standard, infatti lo standard europeo dovrebbe essere pari ad una tensione di alimentazione di 230 Volt, ma ad es. in Italia lo standard è di 220 Volt /- 10%, vale a dire il più delle volte meno iL 10%, mentre i costruttori interessati a tutto il mercato europeo hanno adeguato a tale standard la loro produzione, e quindi possiamo rilevare che una normale lampadina da. In practice, however, this does not happen, and therefore with reference to the examples cited, the motors lose power and numbers of revolutions, the bulbs lose their lumens and color temperature and this for various reasons; the most banal is the inadequacy of standards, in fact the European standard should be equal to a power supply voltage of 230 Volts, but for example in Italy the standard is 220 Volt / - 10%, that is to say more often less than 10%, while the manufacturers interested in the whole European market have adapted their production to this standard, and therefore we can detect that a normal bulb from.

40 W anziché rendere 400 lm per Watt ne rende 360, un frullatore anziché fare 1000 giri ne farà 900, è come dire che con un auto anziché fare 20.Km per litro ne farà 18 Km.per litro. II regolatore elettrostatico può ovviare a tale inconveniente se si considera che nelle ore di punta anziché misurare una perdita del 10%, come già è insito, si arriverà, anche al 20, 30%. Come si è analizzato nel regolatore elettrostatico, vi è la parte in salita, e sarà proprio quella funzione che potrà, intervenire automaticamente,. & riportando il carico utilizzatore nei parametri di resa voluti o prescritti dal costruttore, se Γ alimentazione reale fosse pari a quella nominale. In fig. 40 viene rappresentata con E l'entrata di alimentazione ed A il carico utilizzatore. Se in E non vengono applicati i valori di tensione necessari al carico utilizzatore B, si verificherà la seguente condizione^ un carico di 40W es.: lampadina, consuma 38W, cioè 2 Watt in meno, ma rende 360 lumen anziché 400, cioè 40 lumen in meno e con precisione vi sarà il 5% di risparmio in potenza ed il 10% di perdita in lumen, ovvero se la stessa lampada da 40w/4001m fornirà 10 lumen per ogni Watt speso (pagato), in questo caso ne fornirà 9 per ogni Watt speso. La conseguente mancanza di brillantezza (resa cromatica) suggerisce all’utente insoddisfatto di passare ad una potenza più elevata, in tal caso non ha scelta, perché secondo gli standard dovrà sostituire la 40Watt con una da 60W che in questo caso ne assorbirà 57W, l’utente ne è accontentato parzialmente, perché ha sostituito la quantità con la qualità, consumando (57W- 38W = 19W), 19 W più del previsto. Nella fig. 41 viene rappresentata la stessa fig. A, ma questa volta controllata o alimentata attraverso il. regolatore elettrostatico B, come si è visto precedentemente si potrebbe effettuare la commutatone in modo manuale per ogni 10% di. perdite nel carico, come illustrato in. fig. 42, dove il commutatore Cr viene posizionato di volta in volta sui punti 0, 1, 2, 3, che corrisponderanno per es. ad un integrazione nel carico del 10, 20, oppure 30%, e ciò. avverrà secondo le modalità precedentemente descritte, e con un’ampia scelta rispetto ai circuiti ed i mezzi capacitivi precedentemente schematizzati nei particolari circuitali. Per rendere automatica tale configurazione, il regolatore elettrostatico è costituito da due parti essenziali come in fig. 43, e quindi il regolatore elettrostatico B, sarà un quadripolo costituito da un’entrata E, una unità di controllo C ed una serie di atuatoti D per rottenimento dell’uscita controllata U. In questo caso quindi, la sezione C della fig. 43 avrà la funzione del commutatore combinatorio cosi sintetizzato in fig. 44, ed inrelazione alle precedenti descrizioni ove il Cr viene per semplicità di descrizione simboleggiato in D, S, Z, ove la parte D è quella equivalente ad un Dimmer e quindi in discesa, Z, è il punto centrale equivalente al 100% o 0 variazioni, cioè la parte E entrata è equivalente alla parte U uscita, mentre la. parte S del Cr, corrisponde alla gamma dello possibilità del regolatore elettrostatico di inserire i vari guadagni in salita. Pertanto per lo scopo di attuare un stabilizzatore che possa reagire automaticamente, la sezione Cr viene trasformata da comando manuale a comando elettronico. Il passaggio da comando meccanico a comando elettronico non è più restrittivo e. non è più limitato alle ristrettepossibilità dei commutatori manuali che come si è visto nella tabella da 1 a 6, danno buone possibilità, ma verrebbero troppo costosi, complessi ed inaccessibili se si dovessero ampliare le possibilità di commutazioni in sezioni parallele, come in fig. 44 o meglio mostrato in fig. 45, ove da Cr1.÷ Cr4 sono sullo stesso asse, ciò non toglie però che nelle descrizioni precedenti nel voler combinare i vari circuiti, si possa ricorre a commutatori del genere. Ormai come si sa con l’elettronica è possibile la realizzazione di commutazione ben più complesse a costi infinitamente più bassi rispetto a quelle meccaniche o ancor peggio elettromeccaniche. Pertanto il. circuito combinatorio citato intabella 3, da cui si evince la possibilità di 7 combinazioni in questo caso non essendo più legati a semplici commutatori, può subire la seguente trasformazione come illustrato in. tabella 7, in cui i 3 condensatori adoperati sono denominati A, B, C e disposti in serie, parallelo, serie/parallelo. 40 W instead of making 400 lm per Watt makes 360, a blender instead of doing 1000 revolutions will make 900, it is like saying that with a car instead of doing 20 km per liter it will make 18 km per liter. The electrostatic regulator can overcome this drawback if we consider that in peak hours instead of measuring a loss of 10%, as is already the case, it will even reach 20-30%. As has been analyzed in the electrostatic regulator, there is the upward part, and it will be that function that can intervene automatically. & reporting the user load within the performance parameters desired or prescribed by the manufacturer, if the real power supply is equal to the nominal one. In fig. 40 is represented with E the power input and A the user load. If in E the voltage values necessary for the load user B are not applied, the following condition will occur ^ a load of 40W e.g .: bulb, consumes 38W, i.e. 2 Watt less, but yields 360 lumens instead of 400, i.e. 40 lumens in less and with precision there will be 5% savings in power and 10% loss in lumens, or if the same 40w / 4001m lamp will provide 10 lumens for each Watt spent (paid), in this case it will provide 9 for every Watt spent. The consequent lack of brilliance (color rendering) suggests the dissatisfied user to switch to a higher power, in which case he has no choice, because according to the standards he will have to replace the 40Watt with a 60W one which in this case will absorb 57W. 'user is partially satisfied with this, because he has replaced quantity with quality, consuming (57W- 38W = 19W), 19 W more than expected. In fig. 41 the same fig. A, but this time controlled or fed through the. electrostatic regulator B, as previously seen, it could be switched manually for every 10% of. load losses, as illustrated in. fig. 42, where the switch Cr is positioned from time to time on points 0, 1, 2, 3, which will correspond for example. to an integration in the load of 10, 20, or 30%, and that. it will take place according to the methods described above, and with a wide choice with respect to the circuits and capacitive means previously outlined in the circuit details. To make this configuration automatic, the electrostatic regulator consists of two essential parts as in fig. 43, and therefore the electrostatic regulator B, will be a four-pole consisting of an input E, a control unit C and a series of actuators D for breaking the controlled output U. In this case, therefore, section C of fig. 43 will have the function of the combinatorial switch thus summarized in fig. 44, and in relation to the previous descriptions where Cr is symbolized in D, S, Z for simplicity of description, where part D is the one equivalent to a Dimmer and therefore in descent, Z, is the central point equivalent to 100% or 0 variations, i.e. the incoming E part is equivalent to the outgoing U part, while the. part S of Cr, corresponds to the range of the possibility of the electrostatic regulator to insert the various gains upwards. Therefore, for the purpose of implementing a stabilizer which can react automatically, the section Cr is transformed from a manual control to an electronic control. The transition from mechanical to electronic control is no longer restrictive e. it is no longer limited to the limited possibilities of manual switches which, as seen in table 1 to 6, give good possibilities, but would be too expensive, complex and inaccessible if the possibilities of switching in parallel sections were to be expanded, as in fig. 44 or better shown in fig. 45, where from Cr1. ÷ Cr4 they are on the same axis, this does not however mean that in the previous descriptions, in wanting to combine the various circuits, one can use such switches. Now, as we know, with electronics it is possible to create much more complex switching at infinitely lower costs than mechanical or even worse electromechanical ones. Therefore the. combinatorial circuit mentioned in table 3, which shows the possibility of 7 combinations in this case, being no longer tied to simple switches, it can undergo the following transformation as illustrated in. table 7, in which the 3 capacitors used are called A, B, C and arranged in series, parallel, series / parallel.

La tabella 7 è in grado di assorbire la tabella 5 del cambiamento di fase, per cui si avrà una totale combinatoria di tutte le variabili, pari a 17. variabili in tabella 7 per le. 3 variabili D÷G = N, tabella 5, più le 2 fisse onda intera B = 1, pari al 100% e semionda 50% C = 1. Pertanto si avrà secondo la tabella 7, N = 17, per un totale di 53 combinazioni, (17 X 3 2 = 53). 11 gruppo di controllo C di fig. 43, è costituito essenzialmente da appropriati operazionali sensibili alle variazioni di tensione di entrata, i cui controlli con diodi Zener, hanno la capacità di sondare istante per istante i valori di tensione forniti dalla rete, in questo caso saranno inseriti i vari livelli da raggiungere automaticamente, come l’esempio in fig. 46, in cui questi circuiti hanno la funzione di sostituire la parte meccanica, come illustrato in fig. 44. L’entrata E, quindi, della fig. 46r viene controllata costantemente da una serie di diodi Zener le cui informazioni dal blocco Z, passano alla logica del blocco L, il gruppo logico stabilisce di volta in volta le inserzioni che il gruppo I deve prelevare dal gruppo C per inviare poi al gruppo D, ed infine ottenendo in uscita U una regolazione tale da compensare le perdite in resa che si avrebbero nel carico utilizzatore dovute all’abbassamento o ad un’alimentazione deficitaria oppure come detto in precedenza, dovuto all’inadegu amento degli standard, discordanti tra rete di alimentazione e carico utilizzatore. Data l’ampia scelta nella circuiteria elettronica, il tutto può essere integrato in un unico circuito nel caso di controllo per piccole potenze, mentre per le potenze elevate, ad es. : scaldabagni, stufe, fornelli, ecc., il regolatore elettrostatico può essere comandato da relè coadiuvato da SCR - Triac, tali circuiti di comando non necessitano di alcun descrizione particolareggiata, in quanto l’attuazione di essi è a libera scelta del progettista in fase di ingegnerizzazione, in quanto tali circuiti elettronici sono normale materia di studio per periti in elettronica industriale. Inoltre data l’ampia scelta circuitale nel realizzare, il regolatore elettrostatico, come precedentemente descritto, mette in grado il progettista di poter attuare il circuito adatto a seconda del bisogno e dell’impiego. Infatti il regolatore elettrostatico, potrà essere realizzato nel modo più semplice possibile, al più complicato in cui circuiti retroattivi influenzano la logica L in fig. 46, per correzioni, indipendenti dalla rete di alimentazione. Il dispositivo può essere un alimentatore stabilizzato a tutti gli effetti, come in. fig. 47, con contenitore T indipendente da qualsiasi apparecchiatura, trasportabile M, in cui compare una entrata a spina E, delle uscite U e strumenti indicatori S. Nelle forme meno sofisticate si può presentare sotto forma di quadripolo, da inserire nelle apparecchiature, o essere direttamente integrato in tutte le apparecchiature elettriche che prelevano l’energia elettrica dalle reti di. distribuzione di corrente alternata, o all’esterno di esse in qualsiasi punto tra il contatore della società fornitrice di energia elettrica, al carico utilizzatore, come da fig. 49, in cui compare la. linea di alimentazione L il contatore C ed il carico utilizzatore U, tutto il percorso dal punto A al punto B e l’interno dell’utilizzatore.U può essere oggetto di interconnessione, con il regolatore elettrostatico, come descritto nel presente brevetto. Table 7 is able to absorb table 5 of the phase change, so that there will be a combinatorial total of all variables, equal to 17. variables in table 7 for the. 3 variables D ÷ G = N, table 5, plus the 2 fixed full waves B = 1, equal to 100% and half-wave 50% C = 1. Therefore, according to table 7, N = 17, for a total of 53 combinations, (17 X 3 2 = 53). The control unit C of fig. 43, essentially consists of appropriate operational lamps sensitive to variations in input voltage, whose controls with Zener diodes have the ability to probe instantaneously the voltage values supplied by the network, in this case the various levels to be reached automatically will be entered. , as the example in fig. 46, in which these circuits have the function of replacing the mechanical part, as illustrated in fig. 44. The entry E, therefore, of fig. 46r is constantly controlled by a series of Zener diodes whose information from block Z passes to the logic of block L, the logic group establishes from time to time the insertions that group I must take from group C to then send to group D, and finally obtaining at the output U a regulation such as to compensate for the losses in yield that would occur in the user load due to the lowering or to a lack of power supply or, as previously mentioned, due to the inadequacy of the standards, discordant between the power supply network and user load. Given the wide choice in electronic circuitry, everything can be integrated into a single circuit in the case of control for small powers, while for high powers, eg. : water heaters, stoves, cookers, etc., the electrostatic regulator can be controlled by a relay assisted by SCR - Triac, these control circuits do not require any detailed description, as their implementation is at the free choice of the designer during the engineering, as these electronic circuits are a normal subject of study for experts in industrial electronics. In addition, given the wide choice of circuits in making, the electrostatic regulator, as previously described, enables the designer to be able to implement the suitable circuit according to need and use. In fact, the electrostatic regulator can be realized in the simplest possible way, at the most complicated in which retroactive circuits influence the logic L in fig. 46, for corrections, independent of the power supply network. The device can be a full-fledged stabilized power supply, as in. fig. 47, with container T independent of any equipment, transportable M, in which there is a plug input E, outputs U and indicator instruments S. In the less sophisticated forms it can be presented in the form of a quadripole, to be inserted into the equipment, or be directly integrated in all electrical equipment that draws electricity from the networks of. distribution of alternating current, or outside of them at any point between the meter of the electricity supply company, to the user load, as shown in fig. 49, in which the. power line L the meter C and the user load U, all the way from point A to point B and the inside of the user U can be interconnected with the electrostatic regulator, as described in this patent.

Claims

CLAIMS 1. Variator regulator device, based on the electrostatic principle able to gradually decrease the power up to a desired minimum, consisting of. elements with sliders, switches or switches designed to allow this adjustment in both directions, from a minimum to a maximum of 100%, equivalent to the direct connection of the user load to the network.

2. Electrostatic variator device, as per claim 1, capable of allowing an increase in power up to a maximum desired and allowed by the device itself with gradual return to 100% of absorbed power, equivalent to the direct connection of the load to the mains .

3. Electrostatic variator device, as per claims 1 and 2, able to contain in a single circuit solution, connected to a manually operated switch, consisting of one or more moving parts suitable for allowing insertion and combinations capacitive means, such as to include in a single continuity solution the solutions as per claims 1 and 2.

4. Electrostatic regulator device, consisting of an essential element, based on the principle of accumulation of electrical charges (capacitor), grouped in a single body, but sectioned in such a way as to create innumerable outputs suitable for allowing the gradual insertion and search for capacity desired and the gradual adjustment suitable to allow the essential function of the device which in another way will use innumerable capacitive means, replacing the multiple capacitor, as described in fig. 1.

5. Electrostatic regulator device, designed to automatically determine adjustments with fixed schedules, established at the time of construction.

6. Device as per the previous claims, designed to determine automatic programmable adjustments with the aid of electronic elements included in the device itself.

7. Device as per claim 6, suitable for determining automatic and programmable adjustments, with electronic control circuits external to the device itself.

8. Device according to all the preceding claims, able to probe the mains voltage moment by moment and to reintegrate or exclude power to the load, so as to provide a stability of power to said user load.

9. Electrostatic regulating device, as per the preceding claim No. 8, adapted to be a transportable box-like body, with power input and output and attached and optional indicator instruments. The output of this device, being controlled by the device itself, is a stabilizer for all user loads, compatible with it.

10. Electrostatic stabilizer regulator device, as per claim 9, not transportable, but being a box-shaped quadripole, the input and output of which are provided with screw, welding or other means of connection terminals.

11. Electrostatic regulator device as per all claims from 1 to 10, which can be allocated directly to the user equipment or with assembly associated with the circuits of the user device itself.

12. Electrostatic regulating device as, from all the claims, which can be allocated in. any intermediate junction point between distribution network and user load, by intermediate junctions we mean; sockets, plugs, switches, junction boxes for electrical systems.

13. Electrostatic regulating device as, in the preceding claims, suitable for. be used in equipment for biodynamic lighting, for modern bio-architecture.