L amperometro dello strumento universale L amperometro dello strumento universale. L amperometro dello strumento universale Strumento Universale i A

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1 L ampermetr dell strument unversale L ampermetr dell strument unversale Per msurare la crrente s deve nterrmpere l crcut ed nserrc l strument d msura n sere : Strument Unversale F.S.=4, = = 5 5m 5m 5m 5 5 Battera Mtre L ampermetr dell strument unversale Per ttenere che l strument vada a fnd scala quand msura una crrente d 5, s deve fare n md che la crrente s partsca n =4 nell ampermetr, e l rest nell shunt. Cnsderand l parttre d crrente frmat da una parte dall shunt S relatv alla scala 5, e dall altra parte dall ampermetr cn n sere tutte le altre resstenze d shunt, che ttalzzan sere, s vede che ( ) S ( sere sere ) S S n effett, se =6, sere =( ) e S =.64, s ttene prpr S 6 8. ( ) S sere 6 L ampermetr dell strument unversale Strument Unversale F.S.=4, = = 5 5m 5m 5m 5 5 Battera S Mtre L ampermetr dell strument unversale Strument Unversale F.S.=4, = = 5 5m 5m 5m 5 5 Battera S Mtre Perturbazne ntrdtta dall ampermetr. L nserment dell ampermetr aumenta la resstenza ttale del crcut n cu è nsert, qund la crrente msurata è leggermente nferre a quella mperturbata. Pssam calclare quant. Tra due punt del crcut n cu peram l nterruzne, l crcut n msura può essere rappresentat dal su equvalente secnd Thevenn: Crcut equvalente = / Crcut equvalente = /( ) mpermetr

2 Perturbazne ntrdtta dall ampermetr. L enttà della crrezne da apprtare alla msura per ttenere dpende dal rapprt /. è scrtt nelle specfche dell ampermetr, s può valutare msurare. ale la pena d apprtare la crrezne se l errre è maggre dell errre percentuale cmmess nella lettura d, smmat all errre d calbrazne. l valre d dpende vvamente dal partclare shunt utlzzat, e qund dal fnd scala scelt. Quest fatt può essere utlzzat a nstr vantagg per elmnare dalla valutazne d, eseguend la msura cn due fndscala dvers (cn dverse, ambedue nte) ed ttenend qund un sstema cn due equazn e due ncgnte. l ltmetr analgc l vltmetr è un strument che msura la dfferenza d ptenzale medante la msura dell ntenstà d crrente che scrre n un resstre d resstenza nta. l vltmetr è qund un strument a bbna mble (cme l ampermetr), ma stavlta cn una ELET resstenza nterna, n md che perturb pc la msura: mpermetr ltmetr l vltmetr dell strument unversale F.S.=4, = l vltmetr dell strument unversale Esemp: msurare la tensne a cap della battera che almenta un mtrn elettrc (durante l funznament): m 5m 5m k 8k 5M 6M M Schema equvalente: Battera Mtre = m l vltmetr dell strument unversale Per msurare la tensne s deve nserre l strument d msura n parallel : l vltmetr dell strument unversale Per msurare la tensne s deve nserre l strument d msura n parallel : 2

3 Perturbazne ntrdtta dal ltmetr L nserment del ltmetr rduce leggermente la tensne a cap del mtre, perchè una pccla parte della crrente rgnale passa nel vltmetr. Battera Mtre Perturbazne ntrdtta dal ltmetr Cme al slt: s schematzza l crcut n msura cn l su equvalente secnd Thevenn. Crcut equvalente = Crcut equvalente ltmetr Perturbazne ntrdtta dal ltmetr L enttà della crrezne dpende dal rapprt /. La crrezne è trascurable se ( v )/ v è mnre degl errr d lettura e d calbrazne. l valre d s valuta a partre dalla crrente d fnd scala dell ampermetr che c è all ntern del vltmetr. Per l strument unversale a nstra dspszne, la crrente d fnd scala è d 5. Per la legge d Ohm: FS Qund abbam una resstenza nterna del ltmetr d 2/ FS. d esemp per l fnd scala d 5, la resstenza vale 2/ FS 5 FS =M. per l fnd scala d m, la resstenza vale 2/ FS. FS =2k. FS ltmetr e mpermetr Dgtal Elettrnc S può mglrare l strument d msura d crrent e tensn n due md: Dmnuend le perturbazn che ess ntrduce nel crcut Cstruend crcut che cnvertn l rsultat della msura n frma dgtale, n md da Usare una vsualzzazne numerca, elmnand l errre d lettura sulla scala graduata pterl acqusre su un cmputer per una successva elabrazne. ltmetr e mpermetr Dgtal Elettrnc Le perturbazn ntrdtte dall strument analgc sn dvute alla resstenza relatvamente bassa della bbna mble (è un avvlgment d fl) ed alla crrente relatvamente alta necessara a prdurre la cppa necessara per muvere l equpagg mble. S pssn utlzzare de crcut amplfcatr, nserendl tra l crcut stt msura e l ampermetr, n md da prdurre una crrente nell ampermetr amplfcata d un fattre G> rspett alla crrente estratta dal crcut n esame. ll ntern d quest amplfcatr s utlzzan Transstr a Effett d Camp (FET, feld effect transstr), che permettn d generare crrent rlevant estraend una crrente trascurable (f= 5 ) dal crcut n esame. ltmetr e mpermetr Dgtal Elettrnc Le perturbazn ntrdtte dall strument analgc sn dvute alla resstenza relatvamente bassa della bbna mble (è un avvlgment d fl) ed alla crrente relatvamente alta necessara a prdurre la cppa necessara per muvere l equpagg mble. S pssn utlzzare de crcut amplfcatr, nserendl tra l crcut stt msura e l ampermetr, n md da prdurre una crrente nell ampermetr amplfcata d un fattre G> rspett alla crrente estratta dal crcut n esame. ll ntern d quest amplfcatr s utlzzan Transstr a Effett d Camp (FET, feld effect transstr), che permettn d generare crrent rlevant estraend una crrente trascurable (f= 5 ) dal crcut n esame. mplfcatre dfferenzale 5 Crcut n esame (Equvalente secnd Thevenn) ltmetr elettrnc 3

4 ltmetr e mpermetr Dgtal Elettrnc La tensne n uscta dal vltmetr può essere cnvertta n un numer dgtale utlzzand un appst Cnverttre nalgc Dgtale (DC = analg t dgtal cnverter). S tratta d un crcut che cnverte una tensne n ngress n un nseme d N lvell d tensne n uscta, cascun de qual rappresenta un bt della rappresentazne bnara {B n,n=,n} del valre della tensne (B n = a secnda che l lvell d tensne sull nma lnea sa 5). 5 N n B 2 n n DC B N B N2 B B ltmetr e mpermetr Dgtal Elettrnc La tensne n uscta dal vltmetr può essere cnvertta n un numer dgtale utlzzand un appst Cnverttre nalgc Dgtale (DC = analg t dgtal cnverter). S tratta d un crcut che cnverte una tensne n ngress n un nseme d N lvell d tensne n uscta, cascun de qual rappresenta un bt della rappresentazne bnara {B n,n=,n} del valre della tensne (B n = a secnda che l lvell d tensne sull nma lnea sa 5). N n 2 5 B n n DC B N B pparat d sualzzazne (dsplay cmputer) Cnverttre Dgtale nalgc Cnsderam una rete fatta d N resstenze cn valr che vann da a 2 N. Usand devatr, cascuna delle resstenze può essere cnnessa a ppure n, a secnda che l relatv bt sa. Cnverttre Dgtale nalgc Quand s accende l bt n, nell ampermetr scrre una crrente =/ 2 Nn 2 N bt 2 N2 bt bt(n4) 2 3 bt(n3) 2 2 bt(n2) 2 bt(n) 2 N 2 N2 bt bt bt n 2 Nn 2 2 bt(n2) 2 bt(n) Se s accendn bt n, n2, n3, nell ampermetr scrre una crrente =(/ 2 Nn / 2 Nn2 /2 Nn3 ) Ma la crrente d cascun bt è un multpl della crrente del bt pù pccl =/ 2 N Qund l prduce una crrente, l successv 2, l successv 4 e csì va fn a 2 N per l. S può apprssmare una qualsas cn la cmbnazne bnara de bt pprtun (quantzzand la cn pass ). N n B 2 n n 2 N bt 2 Nn bt n =Least Sgnfcant Bt bt n2 2 Nn2 bt n3 2 Nn3 bt(n) =Mst Cnverttre Dgtale nalgc Un cnverttre Dgtale nalgc (DC, dgtal t analg cnverter) a N bt è un crcut cn N ngress ed una uscta n ngress c sn le N tensn che rappresentan l numer bnar d ngress B n : = a secnda che B = n uscta c è la crrente prprznale al numer d ngress: N n B n 2 n DC 4

5 Cnverttre Dgtale nalgc Cnverttre Dgtale nalgc L applcazne tpca è l rprduttre d musca dgtale (CD): B (t k ) DC B (t k ) DC t t 2 t 3 t 4 t n t n t n2 t t 2 t 3 t 4 t n t n ngress: sequenza Uscta: crrente d numer bnar varable nel temp (campnament) (campnament) t t 2 t 3 t 4 t n t n t n2 t t 2 t 3 t 4 t n t n Cnverttre Dgtale nalgc l dfett d quest crcut è che deve essere mlt maggre della resstenza nterna dell ampermetr (v. ptes fatta su e n ), che gà da sla può essere k). llra per 6 bt (2 6 =65536 lvell d crrente) la resstenza pù grande deve essere >>2 5 ke cntempraneamente precsa entr k. Nn s fa! 2 N bt 2 n bt n =Least Sgnfcant Bt bt n2 2 n2 bt n3 2 n3 bt(n) =Mst 2 Cnverttre Dgtale nalgc 2 Cnsderam nvece una rete fatta d resstenze e 2 cme stt. Usand devatr, cascuna delle resstenze 2 può essere cnnessa a ppure a a secnda che l relatv bt sa bt bt bt(n2) bt(n) Quand s cnnette a un qualsas de bt, la crrente attravers d ess s dvde n part ugual ne due ram del crcut. nfatt: Quand s cnnette a un qualsas de bt, la crrente attravers d ess s dvde n part ugual ne due ram del crcut. nfatt:

6 Quand s cnnette a un qualsas de bt, la crrente attravers d ess s dvde n part ugual ne due ram del crcut. nfatt: Quand s cnnette a un qualsas de bt, la crrente attravers d ess s dvde n part ugual ne due ram del crcut. nfatt: Quand s cnnette a un qualsas de bt, la crrente attravers d ess s dvde n part ugual ne due ram del crcut. nfatt: 2 /2 2 /2 2 nltre la crrente n cascuna resstenza è metà d quella nella resstenza precedente. Qund se s accende l bt n, nell ampermetr scrre una crrente /2 Nn. Qund le crrent sn tutte multple della crrente mnma (bt) che vale /2 N 2 /2 /2 2 /2 Nn /2 Nn nltre =/3 bt bt bt(n) bt(n) bt(n) bt(n2) bt(n) =Least Sgnfcant Bt =Mst Perchè abbam studat l DC se c serve un DC? L DC s cstrusce dal DC. Un cntatre alterna all ngress del DC tutt numer bnar pssbl (da a 2 N ). Dal DC esce qund una rampa d crrente crescente al crescere del numer. Un cmparatre cnfrnta la crrente n uscta dal DC cn la crrente da msurare: quand sn ugual l cntatre vene fermat: l numer bnar a cu è arrvat è la rappresentazne bnara della crrente n ngress. Quest numer può essere trasfert al vsualzzatre al cmputer per mmagazznarl. Nella scheda aud d un nrmale cmputer c sn 2 DC (è stere) che fann quest lavr d campnatura de segnal muscal 44 vlte al secnd, cn rsluzne d 6 bt. Ferma l cntatre quand dventa alt Cntatre: parte da e arrva a 2 N DC dal DC DC Cmparatre: dventa alt quand dventa maggre d 6

7 DC dal DC l multmetr dgtale clck Fa partre l cntatre Ferma l cntatre quand dventa alt Cntatre: parte da e arrva a 2 N 2 N 2 DC mplfcatre Dfferenzale d alta Cmparatre: dventa alt quand dventa maggre d Cntene al su ntern tutta l elettrnca d cu spra. Cmunque nn è un strument perfett! Leggere l manuale per capre sensbltà e precsne. Dal Manuale del multmetr dgtale Fluke 77 (v. pag. web) manuale multmetr dgtale Fluke 77 Manuale Fluke 77 Msure d resstenza: Metd ltampermetrc l md pù banale d msurare una resstenza è quell d msurare la dfferenza d ptenzale a su cap e la crrente che c scrre. P s usa la legge d Ohm: =/. vend a dspszne due strument d msura, s può esegure la msura n due md: Md Md B 7

8 Msure d resstenza: Metd ltampermetrc Nel md la ddp msurata è prpr quella a cap d, ma la crrente msurata è la smma d quella n e d quella nel vltmetr. Nel md B la crrente msurata è prpr quella attravers, ma la ddp è la smma d quella a cap d e della caduta sull ampermetr. Msure d resstenza: Metd ltampermetrc ( ) ; Md Md B Md Md B Msure d resstenza: Metd ltampermetrc Qund n ambedue cas l rapprt d tensne e crrente msurate è una prma apprssmazne del valre della resstenza. Nel md la msura è tant pù precsa quant >. Nel md B la msura è tant pù precsa quant pù < Md Md B Msure d resstenza: Metd ltampermetrc Se s ha a dspszne un sl multmetr, s esegun sequenzalmente la msura d crrente e quella d tensne. Msura Msura 2 La resstenza sarà nserta n un crcut che c fa scrrere crrente: Msure d resstenza: Metd ltampermetrc Msure d resstenza: Metd ltampermetrc Nella prma cnfgurazne la crrente che scrre nell ampermetr è uguale a quella che scrre nella resstenza; nel secnd cas la ddp msurata dal vltmetr è uguale a quella a cap della resstenza (ma la crrente nella è dversa da prma..) Pssam schematzzare l crcut estern al multmetr secnd Thevenn: =, = ; =//, = /( ) crcut equvalente crcut equvalente 8

9 9 Msure d resstenza: Metd ltampermetrc Pssam schematzzare l crcut estern al multmetr secnd Thevenn: =, = ; =//, = /( ) La tensne e la crrente msurate ne due cas sn qund: crcut equvalente crcut equvalente... // ' ' = = Msure d resstenza: Metd ltampermetrc / //... // Qund all rdne : Msure d resstenza: Metd ltampermetrc Qund all rdne : E all rdne : () / / // Msure d resstenza, altr utlzz n lab. del pnte d Wheatstne Cmpact Pran Gauge Sensr, ange 4 Trr, KF6 NW6, PN PT2695 è un strument tarat cn cu s esegun msure d resstenza n md semplce e rapd, anche se cn sensbltà e precsne mdeste. è csttut da una battera cn n sere un mllampermetr. S msura la crrente che crcla quand l crcut è chus sulla resstenza ncgnta. La scala è graduata n md che c s legga drettamente la resstenza è una scala frtemente nn lneare. Msure d esstenza: Ohmmetr Ohmetr