Spesso ci si può ritrovare nella situazione di dover sostituire un vecchio alimentatore. Nell’etichetta degli alimentatori dei vari dispositivi a basso voltaggio sono riportati diversi dati relativi alle loro caratteristiche. Di solito sono segnate le caratteristiche della corrente in entrata e della corrente in uscita, Volt e Ampere, o Watt. Spesso alcune delle grandezza in uscita non sono riportate. Indica 5 Volt e 3 Ampere. Gli ampere a volte sono segnati come milliAmpere (mAh). Sono sempre ampere, per esempio 500 mAh corrispondono a 0,5 Ampere.
Quindi cosa si potrà collegare? Il dispositivo da collegare dovrà essere a 5 Volt e qui non si scappa. Di solito c’è un po’ di tolleranza, per esempio 5 Volt o 4,5 Volt spesso sono equivalenti. Per quanto riguarda il voltaggio in uscita ci deve essere la corrispondenza esatta, il nuovo alimentatore deve avere un Amperaggio uguale o superiore a quello del vecchio alimentatore.
Prese Elettriche e Standard
Esiste una vasta gamma di prese elettriche che si adattano agli standard del Paese di riferimento: le prese in Italia sono regolamentate dalla normativa CEI 23-50 che detta le caratteristiche tecniche dei vari tipi di spine e prese elettriche e relative tabelle volte alla standardizzazione nel nostro Paese. In Italia è comune la presa di tipo C, alimentata con cavi da 1,5 mm di sezione e dispone di 2 o 3 fori simmetrici da 4 mm di diametro. Essa può fornire una corrente fino a 10 A con una potenza massima di 2000 W. Si raccomanda di non collegare elettrodomestici energivori attraverso un adattatore Schuko o spina tripla, per evitare possibili surriscaldamenti.
La presa Schuko, oppure F, è facilmente riconoscibile grazie ai due fori collocati in senso orizzontale e può erogare fino a 16 Ampere. In questo caso il foro per la messa a terra è rimpiazzato da due contatti laterali. Omologata per 16 ampere e supporta una potenza fino a 3,5 kW, presenta fori con un diametro maggiore ed è compatibile con fili conduttori da 2,5 mm.
Simile alla Schuko, la presa francese, è la seconda presa più utilizzata in Europa e presenta anch’essa due fori ed una differenza sostanziale, ovvero la presenza di un connettore maschio che ha la funzione di messa a terra. Utilizzata nel Regno Unito, Commonwealth e nelle ex colonie britanniche, tra cui Hong Kong e India, la presa inglese fornisce 240V e presenta tre fori disposti a triangolo: due rettangolari orizzontali e uno verticale per la messa a terra.
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La presa cinese e australiana viene utilizzata anche in Argentina: presenta fori rettangolari e i due poli della corrente disposti a creare una V. Le prese H sono caratterizzate da fori larghi al centro che possono accogliere la versione con pin tondi della spina di tipo C. In Danimarca oltre ai modelli C, E, F si utilizza anche la presa K: simile alla F tedesca presenta tre poli, ma la differenza risiede nell’utilizzo di un terzo perno per la messa a terra anziché le due linguette presenti nel modello Schuko. Le spine di tipo M vengono utilizzate insieme alle spine di tipo D per apparecchi più grandi. La presa europea UNEL presenta due contatti cilindrici di 4,8 mm di diametro per i contatti di fase e neutro, e accetta le spine della stessa, sia tedesca che italiana a 3 poli (quindi compresa di messa a terra). Viene usata per collegare carichi fino a 16 A in circuiti di corrente alternata 220V. Usata negli stessi paesi della presa A e C (detta anche Europlug): è la spina italiana a due poli, senza contatto a terra.
Standard USB: Evoluzione e Caratteristiche
Le prese USB sono anche conosciute come “standard” e sono usate per connettere il computer a una miriade di periferiche. USB è acronimo di Universal Serial Bus ed è una delle componenti hardware più utilizzate nell’universo informatico.
Tipologie USB
La USB 2.0 nel tempo ha ricevuto molti aggiornamenti che ne hanno migliorato la funzionalità tramite l’ECN (Engeenering Change Notice, documenti che autorizzano e registrano i cambiamenti fatti a un prodotto o a un progetto in fase di sviluppo). Sono stati così introdotti nuovi connettori, l’USB OTG (On-the-go), il supporto alla ricarica di dispositivi e molto altro ancora.
Dopo questi e molti altri aggiornamenti alla fine, nel 2007, arriva USB 3.0, novità introdotta da Intel che ne fece una prima dimostrazione all’interno dell’Intel Developer Forum. I primi prodotti commerciali basati su USB 3.0 sono arrivati sul mercato soltanto a partire dal 2009 - 2010.
La versione 3.0 ha mantenuto la compatibilità con le vecchie periferiche. Infatti, nonostante i nuovi connettori siano dotati di più piedini, buona parte degli stessi combacia con i connettori USB 2.0. La nuova tipologia di USB viene da subito definita come SuperSpeed, ovvero un bus che fornisce una quarta modalità di trasferimento a 4,8 Gbit al secondo che corrispondono a circa 600 MB/s, quindi fino a 10 volte superiore rispetto alle USB 2.0.
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Per aggiungere i piedini supplementari dovuti alla modalità SuperSpeed, tutti i supporti di forma fisica per USB 3.0, le spine e i connettori sono stati modificati. L’USB 3.0 estende il tipo di trasferimento di massa in SuperSpeed, simile estensione ha permesso ad un host e a un dispositivo di creare e trasferire più flussi di dati su un singolo supporto.
Con la nuova tecnologia è venuto meno anche il limite relativo alla lunghezza dei cavi che ora, in teoria, possono essere di qualsiasi lunghezza, a patto di soddisfare tutti i requisiti definiti nella specifica. Alcune stime tuttavia indicano una limitazione intorno ai 3m/5m quando si usa superspeed.
Una USB 3.0 è facilmente riconoscibile in quanto ha il supporto interno dei contatti (detto interfaccia) di colore blu. I piedini in più del tipo A sono nascosti, ma pur sempre visibili ad un professionista. A volte può essere assente la colorazione blu e al suo posto può essere presente la sigla SS (SuperSpeed) vicino al simbolo universale dell’USB. USB 3.0 prevede 3 tipi di connettori: A - B e Micro.
USB 3.1 è - come suggerisce il nome - l’evoluzione del 3.0 da cui le specifiche prendono origine per arrivare a miglioramenti come la velocità di trasferimento fino a 10 Gbps, quasi il doppio della tecnologia 3.0.
Interessanti sono i campi di applicazione dell’USB 3.1 che in sostanza permette di avere periferiche ancora più veloci. Una velocità che arriva fino a 10 Gbps è in grado di dar vita a sincronizzazioni di dispositivi esterni e interfacce desktop molto, ma molto più performanti.
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La differenza si nota palesemente sulle memorie esterne, le quali ormai fanno le veci di quella che è l’archiviazione dati. Con lo standard 3.0 si ottengono ottimi risultati per trasferire dati, ad esempio, su hard disk esterni, ma risultati ancora migliori si ottengono con 3.1 con velocità di livello considerevole. Chiaro che poi la velocità di trasferimento è influenzata anche dalla qualità e velocità di un HD.
Con il SuperSpeed USB 3.1 a 10 Gbps è possibile sviluppare hardware di nuova generazione in grado di operare a qualità superiore e con una riduzione della latenza consistente. Subito infatti, le schede madri sono state dotate di USB 3.1 e moltissimi altri dispositivi sono stati presto aggiornati.
USB 4.0: Uno sguardo al futuro
Guardando al futuro invece, la tecnologia USB sta per fare un ulteriore passo in avanti con l’uscita della sua versione 4. Le specifiche tecniche del nuovo standard sono già state comunicate: si prevede una velocità di trasferimento superiore a 40 Gbps, dunque ci sarà un raddoppiamento della velocità prevista per l’eventuale uscita della tecnologia 3.2 (20 Gbps) non ancora sul mercato.
USB 4 è progettato per trasferire fino a 100 Watt di potenza ai dispositivi collegati, permettendo di usare anche schede grafiche esterne, di alimentare 2 monitor 4k o un singolo 5k. Sono in fabbricazione cavi appositi, ma la tecnologia è già esistente e non dovrebbe tardare a giungere nelle mani dei consumatori.
Il vantaggio di USB 4 rispetto a tecnologie simili, come la Thunderbolt, sarà che i suoi costi risulteranno molto minori e che si potranno utilizzare su molti più tipi di dispositivi.
USB 4 (sempre di tipo C) non presenterà grandi stravolgimenti tecnici, ma innegabile sarà il miglioramento della velocità. Da un punto di vista della versatilità, i dispositivi USB 4 saranno retrocompatibili con quelli USB fino alla versione 2.0. Inoltre l’introduzione del formato USB 4 come standard faciliterà l’arrivo di molte periferiche più economiche rispetto a quelle disponibili come ad esempio quelle con connettività Thunderbolt.
Tipologie di Connettori dei cavi USB
L’USB è una tecnologia creata appositamente allo scopo di creare connessioni per molti tipi di dispositivi sfruttando un unico tipo di porta e un unico tipo di cavo. Se originariamente i cavi erano creati principalmente per trasportare informazioni, oggi, come abbiamo visto, sono sempre più usati anche per erogare energia.
Il cavo USB è tipicamente usato per la connessione di molte interfacce audio, laptop, smartphone e tablet. I moderni cavi oltre a trasferire dati e informazioni, sono anche in grado di funzionare da caricabatterie ed erogare a un dispositivo fino a 100W di potenza.
Andiamo ora a conoscere tutti i tipi di connettori e cavi USB oggi disponibili, vedendo per ciascuno le caratteristiche tecniche.
Nel corso di questa guida abbiamo analizzato molti aspetti dello standard USB scoprendo come si tratti di una tecnologia in costante evoluzione e che ha visto passi da gigante in prestazioni e velocità. Oggi difficilmente si potrebbe pensare a svolgere anche le più banali mansioni della vita quotidiana senza la tecnologia USB.
| Tipologia USB | Compatibilità | Video | Alimentazione | Velocità trasferimento dati |
|---|---|---|---|---|
| USB 1.1 (Full Speed) | No | No | 12 Mbps | |
| USB 2.0 (Hi-Speed) | USB 1.1 | No | Host alla periferica | 480 Mbps |
| USB 3.0 (SuperSpeed) | USB 1.1, USB 2.0 | Si | Host alla periferica | 5 Gbps |
| USB 3.1 (SuperSpeed) | USB 1.1, USB 2.0, USB 3.0 | Si | Bidirezionale | 10 Gbps |
Come prolungare un cavo USB?
Il modo più semplice per estendere un cavo USB è usare una prolunga. Chiaramente prima di comprare una prolunga USB è bene saper riconoscere il tipo di USB che si necessita di prolungare.
In base alle tipologie sopra descritte bisogna riconoscere se l’attacco necessario è di tipo A - B - C e tenere conto che il limite massimo della lunghezza consigliata per una prolunga è di 5 metri, soprattutto per le connessioni a bassa velocità.
Per USB 3.0 si possono superare tranquillamente i 3 metri, ma in caso vi fosse la necessità di collegare dispositivi più distanti allora sarà necessario ricorrere a un HUB o ripetitori di segnale USB da posizionare a ogni 3 - 5 metri di collegamento, in ogni caso allungare un cavo USB oltre i 25 metri non consigliabile.
Come smaltire correttamente i cavi USB?
Allo stesso modo altra domanda frequente è dove buttare un cavo USB? Lo smaltimento dei rifiuti è sempre questione delicata. In particolare, il cavo USB può essere considerato un cavo elettrico come gli altri e quindi si tratta di un rifiuto di natura elettronica.
In Italia i rifiuti elettronici rientrano in una categoria specifica, la RAEE (rifiuti da apparecchiature elettriche ed elettroniche). La normativa che in Italia regola lo smaltimento di questo tipo di rifiuti e in particolare anche dei cavi elettrici come gli USB, è stata recepita dalla comunità europea ed è la direttiva 2011/65/CE (RoHS 2).
Detta normativa riguarda le restrizioni all’uso di sostanze pericolose nelle apparecchiature elettriche ed elettroniche al fine di contribuire alla salute umana e a uno smaltimento ecologicamente corretto. La direttiva intende per cavi: “cavi con una tensione nominale inferiore ai 250 volt che servono da collegamento o da prolunga per collegare AEE alla presa elettrica o per collegare tra di loro una o più AEE”.
In Italia ci sono 2 modi per disfarsi correttamente di questa tipologia di rifiuti:
- Recarsi nell’isola ecologica comunale (ne sono presenti 3600 in tutta Italia)
- Consegnare cavi o altri rifiuti elettrici e/o dispositivi usati presso i negozianti i quali sono obbligati a ritirarli in base al decreto ministeriale 65/2010.
Dunque, è necessario rispettare questa forma di raccolta differenziata, ma come noto non c’è una regola generale fissa che vada bene per tutti i luoghi (molte variazioni dipendono anche dalla legge regionale specifica).
Quindi, il consiglio è quello di andare a informarsi presso la propria sede comunale o sul sito della regione per sapere se vi sono norme specifiche per lo smaltimento di cavi elettrici, qualora questo non sia già stato specificato nella brochure fornita dalle autorità con le indicazioni sulla raccolta differenziata.
Ecco i comportamenti da evitare:
- Disfarsi dei RAEE nei sacchi neri dell’indifferenziata
- Ammassare RAEE in qualche luogo della casa e abbandonarli
- Mischiare i cavi con altri rifiuti
Cavi di ricarica per veicoli elettrici (EV)
I cavi di ricarica EV trasportano centinaia di ampere, scambiano dati di sicurezza e devono rispettare severe norme europee. Chi acquista o utilizza un’auto elettrica scopre presto che il cavo di ricarica non è un semplice filo, ma un dispositivo di sicurezza attivo: oltre ai conduttori di potenza, contiene linee di controllo che sorvegliano temperatura, corrente e bloccano la spina durante la carica. È quindi essenziale capire quale cavo serve nei diversi contesti.
Il connettore più diffuso in Europa è il Tipo 2, che gestisce la ricarica domestica e pubblica in AC; la sua evoluzione CCS Combo 2 integra due pin extra per la ricarica rapida in DC ed è lo standard delle stazioni “fast” e “ultrafast”. I cavi portatili “Mode 2” con piccolo box di controllo sono utili per emergenza o prese tradizionali, mentre la ricarica quotidiana si affida al cavo “Mode 3” collegato a wallbox o colonnine.
Scegliere il cavo giusto significa calcolare la sezione adeguata alla potenza e alla distanza e verificare la compatibilità del connettore; un cavo sottodimensionato si scalda, rallenta la carica e riduce la vita dell’impianto.
Nell’immaginario comune il cavo è solo il “collegamento” tra colonnina e veicolo; nella realtà è un dispositivo di sicurezza attivo. Deve sopportare tensioni fino a 1 000 V DC, correnti superiori a 500 A nelle stazioni ultrarapide e, contemporaneamente, ospitare linee di controllo che gestiscono l’intero dialogo di ricarica. Il Tipo 2 (standard IEC 62196‑2) è l’interfaccia universale europea per la ricarica AC. La sua evoluzione, il CCS Combo 2, aggiunge due pin di potenza in basso, così da veicolare anche la ricarica DC ultrarapida senza cambiare geometria di inserzione.
Al di fuori dell’Europa sopravvivono formati come CHAdeMO o GB/T, ma la diffusione del CCS - rafforzata dall’obbligo europeo sulle nuove installazioni - ne fa lo standard di riferimento per gli anni a venire.
Il primo parametro è la potenza nominale dell’impianto: una presa monofase da 3,7 kW (16 A) richiede tipicamente una sezione minima di 4 mm²; ricariche da 7,4 kW o 22 kW necessitano conduttori da 10 mm² per sopportare 32 A costanti senza surriscaldare la guaina. Nelle stazioni HPC la densità di corrente è tale da portare rapidamente la temperatura dell’involucro sopra i limiti di sicurezza. Per questo l’IEC 62893‑4‑2 prescrive cavi con raffreddamento a liquido, dove un circuito chiuso scorre tra conduttori e contatti, mantenendo l’esterno sotto 50 °C anche in erogazioni superiori ai 350 kW.
All’aperto, un cavo deve resistere a pioggia, polveri e urti accidentali. Le guide tecniche raccomandano un grado IP minimo 44 (spruzzi d’acqua da ogni direzione) e resistenza agli impatti IK10, equivalente a un martello da cinque chili lasciato cadere da 40 cm. Il dialogo CP/PP interrompe immediatamente la tensione se viene rilevato un disinserimento o un’anomalia di terra: il tempo di commutazione è inferiore a 50 ms, ben al di sotto dei limiti per l’arco elettrico visibile.
Il cavo di ricarica è molto più di un accessorio: è un elemento critico di sicurezza e performance. Rispettare standard internazionali, dimensionarlo correttamente e integrarvi funzioni di controllo e raffreddamento significa garantire infrastrutture affidabili e pronte alle potenze sempre più elevate della mobilità elettrica.
Sezione dei cavi elettrici
La scelta della giusta sezione dei cavi elettrici è un aspetto fondamentale nella progettazione e realizzazione di qualsiasi impianto elettrico. Questa decisione ha importanti implicazioni sia per la sicurezza che per l'efficienza dell'intero sistema.
Il corretto dimensionamento della sezione dei cavi elettrici (molti li chiamano fili elettrici, è la stessa cosa) è un aspetto fondamentale nella progettazione e realizzazione di qualsiasi impianto elettrico. Questa scelta influisce direttamente sulla sicurezza, sull'efficienza energetica e sulla durata dell’intero sistema. Una sezione inadeguata dei cavi può portare a situazioni critiche per la sicurezza.
Quando un cavo viene attraversato da una corrente superiore alla sua capacità, si verifica il fenomeno del surriscaldamento. Questo non solo riduce la vita utile del cavo stesso, ma può anche causare l'incendio dell’impianto. Oltre alla sicurezza, il corretto dimensionamento dei cavi garantisce un’ottimizzazione dell’efficienza energetica.
Cavi troppo sottili hanno una resistenza elettrica maggiore, che si traduce in perdite di energia sotto forma di calore. Un altro aspetto fondamentale è la longevità dell'impianto.
Un aspetto fondamentale nella scelta e installazione dei cavi elettrici è il rispetto delle normative tecniche vigenti. In Italia, la normativa di riferimento è la CEI 64-8, che stabilisce i criteri per la progettazione e realizzazione degli impianti elettrici in bassa tensione. È essenziale che qualsiasi impianto elettrico rispetti queste disposizioni per evitare rischi di surriscaldamento, cortocircuiti e non conformità alle normative di sicurezza.
Che cos'è la sezione dei cavi elettrici? La sezione di un filo elettrico si riferisce all'area della sua sezione trasversale, misurata in millimetri quadrati (mm²). La sezione di un cavo è un parametro tecnico che indica quanto materiale conduttivo è presente all'interno del cavo stesso. In altre realtà, come negli Stati Uniti, si utilizza invece il sistema AWG (American Wire Gauge). Ad esempio, un cavo da 2,08 mm² corrisponde approssimativamente a un cavo AWG 14.
Quando si sceglie la sezione di un cavo elettrico, è necessario prendere in considerazione diversi fattori tecnici e pratici. Ad esempio, un cavo da 1,5 mm² in rame può sostenere tipicamente fino a 10-16 ampere, mentre uno da 2,5 mm² può arrivare a 20-25 ampere. La lunghezza del cavo influenza significativamente la scelta della sezione. Più il cavo è lungo, maggiore sarà la resistenza elettrica e, di conseguenza, la caduta di tensione. Ad esempio, per un impianto domestico standard, la caduta di tensione ammessa è generalmente del 3%. Anche il contesto di utilizzo del cavo è determinante.
Determinare la sezione corretta di un cavo elettrico è essenziale per garantire sicurezza ed efficienza in qualsiasi impianto. Per facilitare questa operazione, esistono diverse risorse utili che permettono di effettuare calcoli precisi, sia manualmente che tramite strumenti digitali. Le tabelle standard rappresentano una delle risorse più comuni per il dimensionamento dei cavi.
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