Misure di potenza. Misure di potenza. Misure di potenza a BF. Misure di potenza a RF Politecnico di Torino 1

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Viola Di Giacomo
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1 Misure di potenza Misure di potenza Misure di potenza a F 006 Politecnico di Torino 1

2 Obiettivi della lezione Metodologici problematiche di una misura di potenza corretta definizione del misurando concetti di potenza disponibile dal generatore e potenza effettivamente erogata su un carico Politecnico di Torino

3 Prerequisiti per la lezione Elettrotecnica: concetto di potenza elettrica in un carico resistivo e in una impedenza trasformatore di tensione resistenza caratteristica di un doppio bipolo attenuatore e attenuazione espressa in db Fondamenti di Misure Elettroniche: voltmetri a valore efficace 5 Bibliografia per la lezione Misure Elettriche-Metodi e strumenti G. Zingales Utet Libreria-Torino, 199 Misure Elettroniche U. Pisani Ed. Politeko,Torino, 000, capitoli 3, Politecnico di Torino 3

4 Contenuti della lezione : Definizione del misurando Tecniche di misura in Bassa Frequenza Misuratore di potenza su carico variabile Esercizio: misuratore di potenza BF Politecnico di Torino 4

5 Campi di frequenza di misura I metodi di misura differiscono a seconda delle frequenze Si possono in linea di massima distinguere metodi a BF fino a un centinaio di kilohertz metodi a F da centinaia di kilohertz fino alle onde millimetriche 9 Premesse sulla Misura di Potenza 1/4 A differenza dell Ingegneria Elettrica industriale, in Elettronica e nelle Telecomunicazioni generalmente si intende misurare la potenza attiva (su carico resistivo) Ci si occupa di potenze relativamente piccole che vanno dai nanowatt alle decine di watt Politecnico di Torino 5

6 Premesse sulla Misura di Potenza /4 La potenza si misura di norma con tecnica indiretta misurando direttamente: tensione e corrente o solo la tensione ai capi di un resistore noto (nel caso di misure in BF) effetti termici su resistori in cui viene dissipata la potenza incognita (nel caso di misure in F e MW) Siccome sono coinvolte misure di più grandezze, in generale le misure di potenza sono meno accurate di quelle di tensione e corrente 11 Premesse sulla Misura di Potenza 3/4 Il misurando deve essere ben definito Occorre specificare qual è la potenza oggetto della misurazione: si può voler misurare la potenza attiva P L entrante in un particolare carico resistivo in una data configurazione circuitale (carico e generatore ben definiti) E + G L P L Politecnico di Torino 6

7 Premesse sulla Misura di Potenza 4/4 si può voler misurare la potenza attiva P A disponibile da parte del generatore (il carico va quindi adattato alla resistenza di uscita del generatore) E + G L G P A ovviamente, note le impedenze di generatore e carico dall una si può risalire all altra Politecnico di Torino 7

8 Misura in Bassa Frequenza 1/4 Nel caso di misura di P L, se L ènoto (da specifiche oppure misurato in precedenza) è sufficiente misurare eff ai capi di L e ricavare indirettamente: P = L eff L meglio è utilizzare un voltmetro a vero valore efficace specie se si ritiene che le distorsioni del segnale, idealmente sinusoidale, possono influenzare la misura 15 Misura in Bassa Frequenza /4 un voltmetro che ha solo la scala tarata in valore efficace infatti dà indicazione corretta di eff solo in presenza di segnale puramente sinusoidale se L è fissa, la scala del voltmetro può essere tarata direttamente in P L (scala quadratica) l incertezza di L ovviamente incide sull incertezza di misura (incertezza relativa: ε = ε + ε ) r PL r eff r L Politecnico di Torino 8

9 Misura in Bassa Frequenza 3/4 Nel caso di misura di P A, occorre che il misuratore di potenza abbia la possibilità di variare la sua impedenza di ingresso in modo noto per imporre L = G E+ G L M P A 17 Misura in Bassa Frequenza 4/4 Si utilizza per questo motivo un circuito adattatore di impedenze costituito da un trasformatore a prese variabili (idealmente privo di perdite) Politecnico di Torino 9

10 Misuratore di potenza di carico 1/ Schema di un misuratore di potenza con trasformatore in ingresso e 0 A t Attenuatore ariabile a Scatti con esistenza caratteristica P A, L N 1 :N 0 P 0, 0 P M, Politecnico di Torino 10

11 Misuratore di potenza di carico / Scegliendo N 1 e N, si imposta il rapporto spire per avere L = G e 0 P A, L N 1 :N P 0, 0 E + G G M = = N 1 L G 0 ; PA = N e G P A 1 Misuratore di potenza di carico / Se il trasformatore è a basse perdite P 0 P A E + G P A Trasformatore G 0 P 0 0 P P = A A t Atten.con esist. Caratter. 0 M P M = M 0 = A t 0 0 = A t P 0 A t P A P 0, 0 P M, Politecnico di Torino 11

12 Testo dell esercizio Si vuole misurare la potenza P L che un amplificatore eroga in regime sinusoidale su un carico resistivo L =4 Ω Lo schema di principio del misuratore, che costituisce anche il carico dell amplificatore, è disegnato in figura e P L, L N 1 :N 0 A t Attenuatore ariabile a Scatti con esistenza caratteristica 0 P 0, 0 P M, Politecnico di Torino 1

13 Parametri noti La potenza P L è dell ordine di 1W Il trasformatore è idealmente privo di perdite e i valori possibili di N 1 e N sono rispettivamente: N 1 =16, 80, 83 N =16, 80, 83 La resistenza caratteristica dell attenuatore e il carico su cui si misura la tensione è 0 =100Ω Il voltmetro a valore efficace che si utilizza ha una portata di eff =1 5 Quesiti posti Quesito n.1 definire il rapporto spire del trasformatore Quesito n. definire l attenuazione A t dell attenuatore per mantenere la lettura dello strumento all interno della portata e P L, L N 1 :N 0 A t Attenuatore ariabile a Scatti con esistenza caratteristica 0 P 0, 0 P M, Politecnico di Torino 13

14 Soluzione al quesito n.1 Occorre realizzare un carico L =4 Ω all ingresso del trasformatore che è chiuso su 0 =100Ω si sceglie il rapporto spire tale che tra i valori disponibili si sceglie 7 Soluzione al quesito n. Definire l attenuazione A t dell attenuatore trasformatore privo di perdite P 0 =P L data la portata del voltmetro (1 eff ) la max. potenza misurabile vale l attenuazione dell attenuatore vale Politecnico di Torino 14

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