Inserzione di un voltmetro o di un amperometro

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1 Elementi di Misue Elettiche e Elettoniche E. Silva - a.a. 2018/2019 Insezione di voltmeti o ampeometi. Misue di esistenza. Metodo voltampeometico. Ponte di Wheatstone. ppunti pe espeienze di laboatoio: stumentazione e accessoi in laboatoio; espeienze di laboatoio in dc; elazioni di laboatoio. Insezione di un voltmeto o di un ampeometo mpeometo lettua dietta dell intensità di coente che fluisce attaveso di esso. va inseito nel amo ove si intende misuae la coente I I Figue adattate da. atiomo, M. De incenzi Electical Measuements in the Laboatoy Pactice, Spinge Un ampeometo dotato di oppotuna esistenza in seie ( gande ) oppotunamente calibato diviene un misuatoe di ddp: un oltmeto mpeometo mmete oltmete oltmeto = (+ ) I = I

2 oltmeto lettua dietta della ddp ai suoi capi. va inseito in paallelo al bipolo / fa i punti ove si intende misuae la ddp Un voltmeto dotato di oppotuna esistenza in paallelo ( piccola ) oppotunamente calibato diviene un misuatoe di coente: un mpeometo oltmeto Figue adattate da. atiomo, M. De incenzi Electical Measuements in the Laboatoy Pactice, Spinge mpeometo lettua dietta dell intensità di coente che fluisce attaveso di esso. va inseito nel amo ove si intende misuae la coente I I petuba necessaiamente il misuando (la coente), modificando il cicuito con la sua esistenza intena finita ( eoe di insezione ): I = I = + = 1 1+/ Figue adattate da. atiomo, M. De incenzi Electical Measuements in the Laboatoy Pactice, Spinge effetto sistematico dipendente dal cicuito sotto indagine mpeometo I I I = I +I S I = S I S I I I S I I S I = I = + = 1 1+/ I = I ( 1+ ) ichiesta: Uso della esistenza di shunt pe estendee la potata I = I = Figue adattate da. atiomo, M. De incenzi Electical Measuements in the Laboatoy Pactice, Spinge = 1 + S 1+( S )/ Nota: si evita che in scoa I eccessiva (che può da luogo ad autoiscaldamento) I = S S + I = I 1 1+/ S Estendee la potata di un fattoe k inseie S = /(k 1)

3 mpeometo: iduzione effetti sistematici Si vogliono idue gli effetti sistematici sulla misua della coente in un amo. I 1 I 2 I I I I1 I I2 2 I = I 1 = + = I 1 1+/ I 2 = = I 1 1+( + 2 )/ = I 2( + 2 ) I 1 I 1 I 2 I = I 1 I 2 2 I 2 ( + 2 ) I 1 Esecizio: valutae le incetezze su e I; commentae sul valoe oppotuno di 2. elaboae una metodologia nel caso non sia nota. mpeometo: misua dei paameti di Thévenin Sia data una ete di cui si vuol conoscee 0 e 0 secondo Thévenin (ad esempio, un geneatoe di tensione eale, dove 0 è la sua esistenza di uscita) I 1 = I 2 = = I 2( 2 +) I 1 I 1 I 2 0 = I 2I 1 2 I 1 I 2 Esecizio: valutae le incetezze su 0 e 0; commentae sul valoe oppotuno di 2. popoe una vaiazione più sicua della metodologia nel caso il appoto fa 0 e non sia noto. oltmeto lettua dietta della ddp ai suoi capi. va inseito in paallelo al bipolo / fa i punti ove si intende misuae la ddp oltmeto petuba necessaiamente il misuando (la ddp), modificando il cicuito con la sua esistenza intena non infinita ( eoe di insezione ): Equivalente di Thévenin = ( 1+ 0 = I = ) ichiesta: dipendente dal cicuito sotto indagine ( 0) = / effetto sistematico Figua adattata da. atiomo, M. De incenzi Electical Measuements in the Laboatoy Pactice, Spinge

4 oltmeto Esempio: lettua di una ddp ai capi di una esistenza Equivalente di Thévenin = 0 = /( ) Misue di esistenza Metodi voltampeometici x I I x I I a I v a I v voltmeto a valle voltmeto a monte misua di due gandezze eoi di insezione di due stumenti metodo sfuttato dai comuni ohmmeti adattabile a valoi di esistenza alta e bassa necessaia una valutazione dell eoe di insezione complessivo

5 Metodo voltampeometico - voltmeto a valle 1 x I I = x, I I x a I v x = = [ 1+ ] x I I v v I = I v + x L ampeometo misua una coente maggioe ispetto a quella che scoe nel esistoe x = = 1 [ ] I I 1 v I L eoe di insezione è tascuabile se x v Metodo voltampeometico - voltmeto a valle 2 = x, I I x x = = 1 [ ] I I 1 vi 1 sia = /I x = 1 1 = v v v v x I I a I δ δ x = x ( ) 1 1 v 1 1 v = ( v δ v 2 + δ ) v v 2 = ( v δ v + ) δ v = ( v δ v v v + δi + ) δ v I v v Esecizio: calcolae lo scato tipo. Supponendo δv tascuabile e l incetezza pecentuale su uguale a quella su I, valutae l incetezza pecentuale su x (qualità della misua) pe x = 0.5 v, x = 0.01 v Metodo voltampeometico - voltmeto a monte 1 x I I x, I = Ix = x I + a I a I v Il voltmeto misua una tensione maggioe ispetto a quella che esiste ai capi del esistoe x = a = [ 1 ] ai I I L eoe di insezione è tascuabile se x a

6 Metodo voltampeometico - voltmeto a monte 2 x, I = I x x = a = [ 1 ] ai I I x I a I v I Incetezza (eoe massimo): δ x = [ δ I + δi ] +δ a I Esecizio: calcolae lo scato tipo. Supponendo δ a tascuabile e l incetezza pecentuale su uguale a quella su I, valutae l incetezza pecentuale su x (qualità della misua) pe x = 10 a, x = 100 a "#$%&'%()(*+"&,-)&./%0$($"#%1 & & "#$%$&%"''"&()*'+", & "#$%&'('#")('%*'%&+,'-,'-$.*/0 & & "#$%&'%()(*+"&,-)&./%0$($"#%1 & & & "#$%&'('#")('%*'%&+,'-,'-$.*/0

7 "#$%&'%()(*+"&,-)&./%0$($"#%1 "#$%&'&#$(%&)&*+$,&+-($.#/ "#$%&'('#")('%*'%&+,'-,'-$.*/0 "#$%&0&23" "#$%&'('#")('%*'%&+,'-,'-$.*/0 "#$%&0&23" 0(1*##-#2($(#/ "#$%&'('#")('%*'%&+,'-,'-$.*/0

8 "#$%&'&()" "#$%&'&&#()*+),,)- "#$%&'('#")('%*'%&+,'-,'-$.*/0 Laboatoio: misue dc Il teste (multimeto)... o modelli analoghi accensione () scelta del ange connessione

9 Il teste (multimeto) oltmeto Ohmmeto mpeometo La base di misua La base di misua Geneatoe di funzioni oltmeto limentazioni eadboad adattatoi di connessioni

10 La base di misua alimentazione limentazione GND +5 (due) 5 (due) scalibata 0 15 scalibata La base di misua geneatoe di funzioni ampiezza vaiabile (scalibata) Geneatoe di funzioni fequenza Sinusoidale tiangolae quada La base di misua oltmeto olmeto ange N.. meno sensibile del multimeto ingesso (non è gounded)

11 La base di misua adattatoi di connessioni adattatoi di connessioni banana connessione standad pe beadbod soldeless NC La base di misua beadboad beadboad connessioni pe colonne connessioni pe ighe connessioni pe ighe connessioni pe colonne La base di misua beadboad beadboad connessioni pe colonne connessioni pe ighe connessioni pe ighe

12 La base di misua beadboad Codici esistoi a 4 anelli aloe = N1N2 N4 Ω, con tolleanza N % 1.5 kω al 5% COLOE 1 NELLO 2 NELLO 3 NELLO 4 NELLO Neo - 0 x 1 - Maone 1 1 x 10 - osso 2 2 x ancio 3 3 x Giallo 4 4 x ede 5 5 x lu 6 6 x iola 7 7 x Gigio ianco OO - - : 10 5% GENTO - - : % NULL % Codici esistoi a 5 anelli aloe = N 1N 2N 3 N 4 Ω, con tolleanza N 5 COLOE 1 NELLO 2 NELLO 3 NELLO 4 NELLO 5 NELLO Neo x 1 - Maone x 10 1 % osso x % ancio x % Giallo x ede x ,5 % lu x ,25 % iola x ,1 % Gigio ,05 % ianco OO : 10 5 % GENTO : % NULL %

13 Codici esistoi a 6 anelli aloe = N1N2N3 N4 Ω, con tolleanza N5 e coefficiente di tempeatua N 6 COLOE 1 NELLO 2 NELLO 3 NELLO 4 NELLO 5 NELLO 6 NELLO Neo x ppm/ K Maone x 10 1 % 100 ppm/ K osso x % 50 ppm/ K ancio x % 25 ppm/ K Giallo x ppm/ K ede x % - lu x ,25 % 10 ppm/ K iola x ,1 % 5 ppm/ K Gigio ,05 % 1 ppm/ K ianco OO : 10 5 % - GENTO : % - NULL % - Esecitazioni: misue dc Esecitazioni I e II Mateiale a disposizione: ase di misua eadboad pe connessioni senza saldatue e fili pe connessioni Multimeto (teste) digitale esistoi di vaio valoe fogli pe gli appunti di laboatoio (da consevae)

14 1) Misua della esistenza intena del multimeto: voltmeto 0 T 0 T = Si considei il cicuito in figua, con 0 data dall uscita calibata a 5 (si cechi l incetezza sul manuale). Si scelga il valoe di in modo da ottenee una caduta di potenziale significativa su di essa (si tenga pesente che l alimentatoe eoga al massimo 1 pe l uscita caibata e 300 m pe l uscita scalibata), e la si misui con il teste in modalità ohmmeto. Si scelga il fondoscale del multimeto di conseguenza. Si monti quindi il cicuito e si ipoti il valoe di tensione T letto dal teste. Si deivi l espessione della esistenza intena del multimeto in funzione delle gandezze misuate T ed, e della gandezza data 0, si calcoli la esistenza intena e si stimi l incetezza. Si effettui la stessa pocedua stimando la esistenza intena del voltmeto incopoato nella base di misua. Si effettui la stessa pocedua ma utilizzando l uscita scalibata del geneatoe (0 15), ponendola al massimo. Poiché l uscita è scalibata, 0 è incognito. Saà necessaio effettuae due misue con due esistenze 1 ed 2, cui coispondeanno due lettue T1 e T2. Si pesti attenzione a scegliee valoi di 1 ed 2 tali da non ingeneae un eoe eccessivo nella stima di. 2) Misua della esistenza intena del multimeto: ampeometo 2 = = ( + )I 1 I I I 2 = 2 = 2// + 2 // 0 2// 0 = 2 I 1 I 2 I 2 Si monti il cicuito in figua, dappima senza collegae 2. Si colleghi l alimentatoe all uscita scalibata 0 15 ( 0 è quindi non nota), in possimità del massimo. Si scelga e si aggiusti 0 in maniea che le coenti eogate siano in possimità del fondo scala di 200 μ dell ampeometo. In queste condizioni, si misui la coente I 1. Si inseisca una esistenza 2 in paallelo all ampeometo, scelta in modo che il valoe della coente I 2 letta dall ampeometo diminuisca in maniea appezzabile (potebbe essee necessaio combinae oppotunamente divesi esistoi). Si veifichi che 2, e si supponga quindi (giustificae questa affemazione, e veificae in base ai isultati ottenuti). Si giustifichino le appossimazioni utilizzate e si dia completa di incetezza (deivae l espessione). i fini di una maggio pecisione, si misui 2 con il multimeto in modalità ohmmeto (questo ichiede di scollegae 2 dal cicuito). Si ipeta l intea pocedua, inclusa la scelta di e 2, con il fondoscala a 2 m 3) Misua di esistenza Si monti il cicuito (voltmeto a monte) in figua ()( 0 è la esistenza intena del geneatoe). Si scelga oppotunamente I le esistenza tenendo pesente la massima coente 0 eogabile dal geneatoe, nonché l oppotunità di opeae 0 vicino al fondoscala dell ampeometo pe le massime coenti da impiegae. Si decida se la stategia miglioe (in temini di accuatezza e pecisione) sia quella di impiegae l uscita calibata (+ 5) o quella scalibata (0 15 ). Si indichi dappima il valoe nominale (codice dei coloi) del esistoe, quindi lo si misui con il multimeto (come ohmmeto). Si effettui poi una misua voltampeometica. Pe valutae si faccia uso del isultato di cui al punto 1). Si effettui poi una seie di misuazioni di T al vaiae della coente I. Si icavi l espessione lineaizzata T vs. I (o I vs. T), e si mettano le gandezze misuate in gafico (utilizzae un pogamma oppotuno o cata milllimetata). Si icavi il valoe di dal coefficiente angolae del gafico, discutendo l influenza dell insezione dello stumento. Si pesti attenzione a: mantenee modesta la postenza dissipata su (non deve scaldae) acquisie un numeo sufficientemente denso di dati vicino alla egione di misuazione a bassa sensibilità (basse coenti) appesentae gli eoi nel gafico pe pote tacciae le ette di massima e minima pendenza compatibili coi dati (e quindi i valoi estemi di compatibili coi dati) () T

15 3) Misua di esistenza I () 0 T 0 Si ipeta la pocedua con il voltmeto a valle (figua ), e si confontino i isultati otttenuti (anche in temini di incetezze). 4) Misua del appoto di patizione. Si monti un patitoe esistivo con dieci esistenze di uguale valoe nominale, scelte con valoi supeioi a 50 kω. Si misuino comunque i valoi individuali della esistenza di ciascun esistoe (attenzione a numeae i esistoi). a) geneatoe scalibato (0 15 ) al massimo di tensione eogabile. Pima di collegae il geneatoe al patitoe, si misui con il teste l uscita a vuoto (supponendo quindi che la piccola coente che scoe nel voltmeto non influisca sulla misua). Si misuino le cadute di potenziale ai capi di 1, 2, 3,... N esistoi con il fondoscala a 20. Si calcolino quindi i appoti di patizione ai capi di 1, 2,...N esistoi. Si discutano i isultati alla luce dell eoe di insezione. b) geneatoe scalibato (0 15 ) egolato su 2. Pima di collegae il geneatoe al patitoe, si misui con il teste l uscita a vuoto (supponendo quindi che la piccola coente che scoe nel voltmeto non influisca sulla misua) in maniea che indichi 2.0. Si misuino le cadute di potenziale ai capi di 1, 2, 3,... N esistoi con il fondoscala a 20. Si calcolino quindi i appoti di patizione ai capi di 1, 2,...N esistoi. Si discutano i isultati alla luce dell eoe di insezione. Tempo pemettendo, si ipeta l espeienza con una catena di dieci esistoi di diffeente valoe nominale. elazioni di laboatoio

16 Cosa non è una elazione di laboatoio Una mea descizione dell attività Un diaio conologico delle attività svolte Un tema Una collezione di gafici Una semplice testimonianza di essee stati in laboatoio Caatteistiche della elazione di laboatoio È ODINT È aticolata in più sezioni È sintetica È dietta (idealmente) a qualcuno che NON ea pesente Deve pemettee di eplicae l espeimento in base a essa Stuttua della elazione di laboatoio Copetina Intoduzione Lunghezza totale massima: Descizione della stumentazione Pesentazione e discussione dei isultati 6 pagine completa di tutte le figue e tabelle necessaie, font copo 12, intelinea 1.5. La copetina è su pagina a sé stante. estano quindi 5 pagine pe la elazione di ciascuna espeienza. Pdf: non olte 5 M

17 Copetina Titolo e numeo d odine della/delle espeienza/e Data nno accademico Nomi e maticole dei patecipanti al guppo Segnalazione del conseguimento dell esoneo pe ciascun patecipante Eventuali note (assenze, comunicazioni al docente) Intoduzione Espimee chiaamente gli obiettivi Descivee il cicuito sotto studio Descivee la pocedua (il metodo) Definie tutti i simboli uitilizzati Intodue le fomule e le equazioni necessaie NON i-dimostae tutto. In caso, fae ifeimento (note bibliogafiche) a testi (autoe, titolo libo, editoe, pagina) o sogenti online (sito web) Tutte le equazioni e fomule vanno numeate pogessivamente. Esempio: =I (1) Descizione della stumentazione NON è un meo elenco Un lettoe che non conosca l espeienza deve capie come sono state effettuate le misue. anno ipotati gli elementi (caatteistiche degli stumenti e/o dei componenti) che concoono all incetezza È possibile inseie foto (ma non è Instagam) spetti puamente descittivi e non tecnici vanno evitati

18 Pesentazione e discussione dei isultati Poche ighe di spiegazione pe fonie i dati I dati (le misue) vanno ipotate in foma tabellae o gafica, ovviamente complete di incetezza e di unità di misua. TUTTI i dati devono essee a disposizione: un ossevatoe deve pote ipecoee la catena di elaboazione che ha potato ai isultati È possibile inseie foto (ma non è Instagam) ichiamo alle espessioni pecedenti (intoduzione) pe la tasfomazione dei dati ipotate il/i isultato/i finale/i con eventuali ossevazioni su effetti sistematici, e con eventuali ossevazioni su come miglioae la misua pe idue le incetezze Tabelle, figue e gafici Ogni figua (foto, disegno, gafico): è EN ISIILE (niente fancobolli, niente immagini sganate) è numeata ha una didascalia sottostante, compensibile senza leggee il testo pincipale Ogni tabella: è numeata ha una didascalia sopastante, che illusta che dati sono ipotati Nei gafici le unità di misua sono ipotate nelle etichette degli assi Nelle tabelle ogni colonna ha una intestazione che indica il tipo di dato, con elativa unità. d es.: (Ω) i dati non ipotano le unità di misua (sono nell intestazione)