Meccanismo di d Arsonval. Strumenti elettromeccanici p.1/40

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1 Meccanismo di d Arsonval N S Strumenti elettromeccanici p.1/40

2 Forze agenti sulle spire forze (Lorentz): coppia: coppia totale: coppia antagonista: all equilibrio: Strumenti elettromeccanici p.2/40

3 Amperometro di d Arsonval Si comporta come una resistenza che va inserita nel circuito sotto misura: (decine, centinaia di microampere) corrente di fondoscala: aumento della portata: Strumenti elettromeccanici p.3/40

4 Amperometro - Effetto caricante La sorgente non è generalmente ideale: solo una quota di interessa lo strumento! L amperometro deve avere resistenza interna piccola per rendere trascurabile l errore di inserzione (effetto caricante, errore sistematico). fissato l errore max accettabile Strumenti elettromeccanici p.4/40

5 Accorgimenti costruttivi, vincoli di funzionamento - uniformità del campo all interno del traferro; - inerzia dello strumento funziona praticamente solo in c.c.! - interesse a mantenere piccola la res. della bobina (o.g ) - sensitività del meccanismo ( ) legata alla corrente di fondoscala Effetti della resistenza di shunt sulla sensitività: aumentare il fondoscala comporta un peggioramento della sensitività. Per accrescere la sensitività (cioè ridurre ): occorre aumentare e/o (aumenta la massa), se si riduce la sezione, aumenta la resistenza. Strumenti elettromeccanici p.5/40

6 Galvanometro Amperometro con bassissima inerzia grazie a opportuni accorgimenti costruttivi (schema) maggiore sensitività scala a zero centrale scarsa accuratezza si usa come rivelatore di zero. Strumenti elettromeccanici p.6/40

7 Voltmetro una resistenza (variabile) in serie alla bobina accresce la portata Strumenti elettromeccanici p.7/40

8 Voltmetro - Effetto caricante La sorgente non è generalmente ideale: interessa lo strumento! solo una quota di Il voltmetro deve avere resistenza interna grande per rendere trascurabile l errore di inserzione (effetto caricante, errore sistematico). Strumenti elettromeccanici p.8/40

9 Ohmetro è uno strumento composto! minima deflessione ( massima deflessione ( ): ): ; Scala non lineare: Strumenti elettromeccanici p.9/40

10 Elettrodinamometro Misura di correnti alternate Se (teoricamente...) Se e cambiano segno simultaneamente la coppia non si inverte: Strumenti elettromeccanici p.10/40

11 Elettrodinamometro ( nel verso della corrente) cambia verso solo : cambiano verso e (e dunque ): Strumenti elettromeccanici p.11/40

12 Amperometro Elettrodinamico Strumenti elettromeccanici p.12/40

13 Misura di correnti alternate Se periodica (periodo ): Deflessione proporzionale al quadrato del valore efficace della corrente Strumento a vero valore efficace (scala quadratica ) Strumenti elettromeccanici p.13/40

14 Misura di grandezze alternate Misura di grandezze continue (es.: tensione): Voltmetro in corrente continua Misura di grandezze alternate (es.: tensione): Raddrizzatore Voltmetro in corrente continua Strumenti elettromeccanici p.14/40

15 Circuiti di raddrizzamento Raddrizzatore a singola semionda Trascurando la c.d.t sul diodo: ) comprende la resistenza serie ( Strumenti elettromeccanici p.15/40

16 Circuiti di raddrizzamento Se lo strumento è sensibile al valor medio della corrente (inerzia), l indicazione sarà proporzionale al valor medio di : V e quindi anche al valore efficace della tensione (e della corrente) Abbiamo ottenuto uno strumento per la misura del valore efficace di una tensione sinusoidale (non a vero valore efficace). Strumenti elettromeccanici p.16/40

17 Circuiti di raddrizzamento Ma La c. d. t. sul diodo potrebbe non essere trascurabile La corrente non è piu sinusoidale (su una semionda) e non è più valido il risultato trovato quanto vale? (inoltre la caduta sul diodo dipende dalla corrente e non è costante) 2. La tensione potrebbe non essere sinusoidale Il fattore dipende dalla forma della tensione. Per ricavare il valore efficace bisogna correggere la lettura, ma questo è possibile solo se si conosce l andamento della tensione da misurare. Strumenti elettromeccanici p.17/40

18 V Strumenti elettromeccanici p.18/40 Circuiti di raddrizzamento Raddrizzamento a doppia semionda (ponte di Graetz) "! # maggiore sensibilità!

19 ) #* # '(!!! # %+ )! # # #( 1 / + ( Strumenti elettromeccanici p.19/40 Circuiti di raddrizzamento Raddrizzatore con filtro capacitivo $&% # " ) # 21 +0( / $ (! %!1 % ) /0 $,!., +-, 3 * $&% 1 / /" % 4 (4 $ % # " ) # 21 +0( / $ (! %!1 % ) /0 $,!., +-, # $&%( / )1 +

20 %! & % Circuiti di raddrizzamento Andamento esponenziale: $% (# ' $% "#! ) - Sensibilità: come per Voltmetro in c.c. ). - ripple: errore sistematico ( Strumenti elettromeccanici p.20/40

21 Circuiti di raddrizzamento Filtro capacitivo + raddrizzamento a doppia semionda: - riduzione del ripple; - ulteriore aumento del valor medio della tensione (e della corrente); - ulteriore aumento della sensibilità.! rimane l errore! Strumenti elettromeccanici p.21/40

22 Strumenti elettromeccanici p.22/40 Circuiti di raddrizzamento Raddrizzatori di precisione - Uso degli A.O. errore praticamente nullo (superdiodo)!

23 " # "!" % $ Strumenti elettromeccanici p.23/40 Circuiti di raddrizzamento Voltmetro con inseguitore di tensione!" &

24 Multimetro Multimetro in corrente continua (V.O.M.: Volt-Ohm-Milliammeter) selezione funzione (,, ); 2. selezione resistenza serie (voltmetro); 3. selezione resistenza di shunt (amperometro); Strumenti elettromeccanici p.24/40

25 Strumenti elettromeccanici p.25/40 Circuiti a ponte Ponte di Wheatstone G: galvanometro (rivelatore di zero).

26 Ponte di Wheatstone (2) - Facendo variare si rende nulla la corrente nello strumento; - Note ed, [dalla ]. - Serve uno strumento con grande sensibilità (galvanometro!); - deve essere variabile e nota: varia a scatti. Strumenti elettromeccanici p.26/40

27 Banco di resistenze Resistore variabile per decadi. Strumenti elettromeccanici p.27/40

28 Ponte di Wheatstone - incertezza Detta la sensitività del galvanometro, si ha indicazione nulla se cioè se L incertezza dipende - dal galvanometro ( ), - dalla tensione di alimentazione ( ), - dalla resistenza incognita ( ) - dalle altre resistenze del ponte. Strumenti elettromeccanici p.28/40

29 Strumenti elettromeccanici p.29/40 Circuiti a ponte Ponte di Wheatstone G: galvanometro (rivelatore di zero).

30 Ponte di Wheatstone (2) - Facendo variare si rende nulla la corrente nello strumento; - Note ed, [dalla ]. - Serve uno strumento con grande sensibilità (galvanometro!); - deve essere variabile e nota: varia a scatti. Strumenti elettromeccanici p.30/40

31 Banco di resistenze Resistore variabile per decadi. Strumenti elettromeccanici p.31/40

32 Ponte di Wheatstone - incertezza Detta la sensitività del galvanometro, si ha indicazione nulla se cioè se L incertezza dipende - dal galvanometro ( ), - dalla tensione di alimentazione ( ), - dalla resistenza incognita ( ) - dalle altre resistenze del ponte. Strumenti elettromeccanici p.32/40

33 Ponti in corrente alternata R In condizioni di bilanciamento ( ) si ha: da cui segue relazione indipendente dalla frequenza di lavoro. Strumenti elettromeccanici p.33/40

34 Ponti in corrente alternata Strumenti elettromeccanici p.34/40 Ponte di Maxwell-Wien R ) si ha: In condizioni di bilanciamento ( e da cui segue

35 Ponti in corrente alternata Ponte di Owen Strumenti elettromeccanici p.35/40 R ) si ha: In condizioni di bilanciamento ( e da cui segue

36 Misure di potenza In corrente continua: Metodo voltamperometrico: errore in corrente! trascurabile per resistenze piccole errore in tensione! trascurabile per resistenze grandi Strumenti elettromeccanici p.36/40

37 Misure di potenza (2) In corrente alternata: Wattmetro elettrodinamico (Metodo voltamperometrico): se Strumenti elettromeccanici p.37/40

38 Wattmetro elettrodinamico Per l inerzia dell equipaggio: avvolgimento fisso avvolgimento mobile In regime sinusoidale: Strumenti elettromeccanici p.38/40

39 Strumenti Elettronici - Convertitore corrente - tensione (Amplificatore transresistivo) Attenzione: Misura di corrente: Strumenti elettromeccanici p.39/40

40 Voltmetro Elettrometrico - permette di variare la portata; - resistenza interna (d ingresso) alta ( Voltmetro); - resistenza interna (d ingresso) indipendente dalla portata. - è disponibile una tensione display digitale; (p. es.) per pilotaggio di - anche questa operazione avviene senza caricare la sorgente. Strumenti elettromeccanici p.40/40