Nrme per la scurezza n lab: http://www.unrma.t/stes/deault/les/ allegat/q4_curezzaelettrca.pd Leggere e ne parlam la prssma vlta, mlt brevemente, a lezne. n lab. l 25 Marz, dvrete rmare un gl per la nrmazne sulla scurezza. l gl sara da me cnsegnat a lezne e, a ch nn sse presente a lezne, prma d entrare n lab. arazn della prtata dell ampermetr E pssble msurare crrent maggr d quella d nd scala nserend un resstre n parallel all ampermetr: resstenza d shunt (dervatre d crrente). n se n Esercz Perche gl shunt del multmetr sn quest? l parallel è tarat n md che cn d.s. nel ampermetr sa empre al ma. 4 F..=4, =6.64.576 5.76 57.6 576 576 L ampermetr dell strument unversale Per avere 4 d.s. cn una crrente n ngress d 5 l shunt n parallel alla sere delle altre resstenze deve essere da.64 Ohm e cs va per le altre: natt, acend l cnt: sere = 7999.936 Ohm ( ) ( sere sere ) 8 6 72 = 5 5m 5m 5m 5 5 L ampermetr dell strument unversale Nell strument unversale l ampermetr e ga crredat da dvers shunt scegle la crrente d nd scala nserend puntal nelle bccle guste. F..=4, =6.64.576 5.76 57.6 576 576 72 L ampermetr dell strument unversale Esemp: msurare una crrente che scrre n un mtrn elettrc: chema equvalente: Battera Mtre = 5 5m 5m 5m 5 5
L ampermetr dell strument unversale Per msurare la crrente s deve nterrmpere l crcut ed nserrc l strument d msura n sere : L ampermetr dell strument unversale Per msurare la crrente s deve nterrmpere l crcut ed nserrc l strument d msura n sere : L ampermetr dell strument unversale trument Unversale F..=4, =6.64.576 5.76 57.6 576 576 L ampermetr dell strument unversale trument Unversale F..=4, =6.64.576 5.76 57.6 576 576 72 72 = 5 5m 5m 5m 5 5 Battera Mtre = 5 5m 5m 5m 5 5 Battera Mtre L ampermetr dell strument unversale trument Unversale F..=4, =6.64.576 5.76 57.6 576 576 72 = 5 5m 5m 5m 5 5 Battera Mtre Cncett mprtante L ampermetr s nsersce sempre N EE al crcut d cu s vule msurare la crrente. L ampermetr nn s nsersce M N PLLELO al crcut d cu s deve msurare la crrente. Battera Battera Mtre Mtre 2
Cncett mprtante L ampermetr s nsersce sempre N EE al crcut d cu s vule msurare la crrente. L ampermetr nn s nsersce M N PLLELO al crcut d cu s deve msurare la crrente. (bassa!) Battera Battera Mtre Mtre Perturbazne ntrdtta dall ampermetr. L nserment dell ampermetr aumenta la resstenza ttale del crcut n cu e nsert, qund la crrente msurata e leggermente nerre a quella mperturbata. Pssam calclare quant. Tra due punt del crcut n cu peram l nterruzne, l crcut n msura pu essere rappresentat dal su equvalente secnd Thevenn: Crcut equvalente = / Crcut equvalente = /( ) mpermetr Perturbazne ntrdtta dall ampermetr. L entta della crrezne da apprtare alla msura per ttenere dpende dal rapprt /. e scrtt nelle specche dell ampermetr, s pu valutare msurare. ale la pena d apprtare la crrezne se l errre E 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 nd scala scelt. Quest att pu essere utlzzat a nstr vantagg per elmnare dalla valutazne d, eseguend la msura cn due ndscala dvers (cn dverse, ambedue nte) ed ttenend qund un sstema cn due equazn e due ncgnte. l ltmetr l vltmetr e un strument che msura la derenza d ptenzale medante la msura dell ntensta d crrente che scrre n un resstre d resstenza nta. l vltmetr e qund un strument a bbna mble (cme l ampermetr) cn una ELET resstenza nterna, n md che perturb pc la msura: mpermetr ltmetr l vltmetr dell strument unversale F..=4, =6.64.576 5.76 57.6 576 576 l vltmetr dell strument unversale Esemp: msurare la tensne a cap della battera che almenta un mtrn elettrc (durante l unznament): 72 5 5m 5m 5m 5 5 3222 652 6k 8k 5M 6M M chema equvalente: Battera Mtre = m 2 5 2 5 3
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 : Perturbazne ntrdtta dal ltmetr L nserment del ltmetr rduce leggermente la tensne a cap del mtre, perche 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 entta della crrezne dpende dal rapprt /. La crrezne e trascurable se ( v )/ v e mnre degl errr d lettura e d calbrazne. l valre d s valuta a partre dalla crrente d nd scala dell ampermetr che c e all ntern del vltmetr. Per l strument unversale a nstra dspszne, la crrente d nd scala della scala pu sensble e d 5. Per la legge d Ohm: F Qund abbam una resstenza nterna del ltmetr d 2/ F. d esemp per l nd scala d 5, la resstenza vale 2/ F 5 F =M. per l nd scala d m, la resstenza vale 2/ F. F =2k. F ltmetr e mpermetr Dgtal Elettrnc pu 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 rma 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. 4
ltmetr e mpermetr Dgtal Elettrnc Le perturbazn ntrdtte dall strument analgc sn dvute alla resstenza relatvamente bassa della bbna mble (e un avvlgment d l) ed alla crrente relatvamente alta necessara a prdurre la cppa necessara per muvere l equpagg mble. pssn utlzzare de crcut amplcatr, nserendl tra l crcut stt msura e l ampermetr, n md da prdurre una crrente nell ampermetr amplcata d un attre G> rspett alla crrente estratta dal crcut n esame. ll ntern d quest amplcatr s utlzzan Transstr a Eett d Camp (FET, eld eect transstr), che permettn d generare crrent rlevant estraend una crrente trascurable (= 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 (e un avvlgment d l) ed alla crrente relatvamente alta necessara a prdurre la cppa necessara per muvere l equpagg mble. pssn utlzzare de crcut amplcatr, nserendl tra l crcut stt msura e l ampermetr, n md da prdurre una crrente nell ampermetr amplcata d un attre G> rspett alla crrente estratta dal crcut n esame. ll ntern d quest amplcatr s utlzzan Transstr a Eett d Camp (FET, eld eect transstr), che permettn d generare crrent rlevant estraend una crrente trascurable (= 5 ) dal crcut n esame. mplcatre derenzale 5 Crcut n esame (Equvalente secnd Thevenn) ltmetr elettrnc ltmetr e mpermetr Dgtal Elettrnc La tensne n uscta dal vltmetr pu essere cnvertta n un numer dgtale utlzzand un appst Cnverttre nalgc Dgtale (DC = analg t dgtal cnverter). 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 pu essere cnvertta n un numer dgtale utlzzand un appst Cnverttre nalgc Dgtale (DC = analg t dgtal cnverter). 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 atta d N resstenze cn valr che vann da a 2 N. Usand devatr, cascuna delle resstenze pu 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) LB MB LB MB 5
e s accendn bt n, n2, n3, nell ampermetr scrre una crrente =(/ 2 Nn / 2 Nn2 /2 Nn3 ) Ma la crrente d cascun bt e un multpl della crrente del bt pu pccl =/ 2 N Qund l LB prduce una crrente, l successv 2, l successv 4 e cs va n a 2 N per l MB. pu apprssmare una qualsas cn la cmbnazne bnara de N bt pprtun (quantzzand la cn pass ). n B 2 n n 2 N bt 2 Nn bt n LB=Least gncant Bt bt n2 2 Nn2 bt n3 2 Nn3 bt(n) MB=Mst Cnverttre Dgtale nalgc Un cnverttre Dgtale nalgc (DC, dgtal t analg cnverter) a N bt e 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 e la crrente prprznale al numer d ngress: N n B n 2 n MB LB DC Cnverttre Dgtale nalgc Cnverttre Dgtale nalgc L applcazne tpca e l rprduttre d musca dgtale (CD): B (t k ) MB DC B (t k ) MB 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 LB 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 LB Cnverttre Dgtale nalgc l dett d quest crcut e che deve essere mlt maggre della resstenza nterna dell ampermetr (che ga da sla pu essere k :..relazne tra e n )! llra per 6 bt (2 6 =65536 lvell d crrente) la resstenza pu grande deve essere >>2 5 ke cntempraneamente precsa entr k. Nn s a! 2 N bt 2 Nn bt n LB=Least gncant Bt bt n2 2 Nn2 bt n3 2 Nn3 bt(n) MB=Mst 2 Cnverttre Dgtale nalgc 2 Cnsderam nvece una rete atta d resstenze e 2 cme stt. Usand devatr, cascuna delle resstenze 2 pu essere cnnessa a ppure a a secnda che l relatv bt sa. 2 2 2 2 2 2 2 bt bt bt(n2) bt(n) 6
Quand s cnnette a un qualsas de bt, la crrente attravers d ess s dvde n part ugual ne due ram del crcut. natt: Quand s cnnette a un qualsas de bt, la crrente attravers d ess s dvde n part ugual ne due ram del crcut. natt: 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 Quand s cnnette a un qualsas de bt, la crrente attravers d ess s dvde n part ugual ne due ram del crcut. natt: Quand s cnnette a un qualsas de bt, la crrente attravers d ess s dvde n part ugual ne due ram del crcut. natt: 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 Quand s cnnette a un qualsas de bt, la crrente attravers d ess s dvde n part ugual ne due ram del crcut. natt: 2 /2 2 /2 2 nltre la crrente n cascuna resstenza e meta 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 /2 /2 2 /2 Nn /2 Nn 2 2 2 2 nltre =/3 bt bt bt(n) bt(n) bt(n) bt(n2) bt(n) LB=Least gncant Bt MB=Mst 7
Perche abbam studat l DC se c serve un DC? L DC s cstrusce dal DC. Un cntatre alterna all ngress dell DC tutt numer bnar pssbl (da a 2 N ). Dal DC esce qund una rampa d crrente crescente al crescere del numer. Un cmparatre cnrnta la crrente n uscta dal DC cn la crrente da msurare: quand sn ugual l cntatre vene ermat: l numer bnar a cu e arrvat e la rappresentazne bnara della crrente n ngress. Quest numer pu essere trasert al vsualzzatre al cmputer per mmagazznarl. Nella scheda aud d un nrmale cmputer c sn 2 DC (e stere) che ann 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 MB LB DC Cmparatre: dventa alt quand dventa maggre d 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 MB 2 N LB 2 DC mplcatre Derenzale d alta Cmparatre: dventa alt quand dventa maggre d Cntene al su ntern tutta l elettrnca d cu spra. Cmunque nn e un strument perett! Leggere l manuale per capre sensblta e precsne. Dal Manuale del multmetr dgtale Fluke 77 (v. pag. web) manuale multmetr dgtale Fluke 77 8
Manuale Fluke 77 Msure d resstenza: Metd ltampermetrc l md pu banale d msurare una resstenza e quell d msurare la derenza 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 pu esegure la msura n due md: Md Md B Msure d resstenza: Metd ltampermetrc Nel md la ddp msurata e prpr quella a cap d, ma la crrente msurata e la smma d quella n e d quella nel vltmetr. Nel md B la crrente msurata e prpr quella attravers, ma la ddp e 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 e una prma apprssmazne del valre della resstenza. Nel md la msura e tant pu precsa quant >. Nel md B la msura e tant pu precsa quant pu < Md Md B Msure d resstenza: Metd ltampermetrc e s ha a dspszne un sl multmetr, s esegun sequenzalmente la msura d crrente e quella d tensne. Msura Msura 2 La resstenza sara nserta n un crcut che c a scrrere crrente: 9
Msure d resstenza: Metd ltampermetrc Nella prma cngurazne la crrente che scrre nell ampermetr e uguale a quella che scrre nella resstenza; nel secnd cas la ddp msurata dal vltmetr e uguale a quella a cap della resstenza (ma la crrente nella e dversa da prma..) Msure d resstenza: Metd ltampermetrc Pssam schematzzare l crcut estern al multmetr secnd Thevenn: =, = ; =//, = /( ) crcut equvalente crcut equvalente 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 : () / E un strument tarat cn cu s esegun msure d resstenza n md semplce e rapd, anche se cn sensblta e precsne mdeste. E csttut da una battera cn n sere un mllampermetr. msura la crrente che crcla quand l crcut e chus sulla resstenza ncgnta. La scala e graduata n md che c s legga drettamente la resstenza E una scala rtemente nn lneare. Msure d esstenza: Ohmmetr Ohmetr
Quest crcut nn cnsente d varare la sensblta dell strument ne d cmpensare varazn d tensne della battera. =resstenza che permette d varare la prtata; =.e.m. battera =resstenza nterna ampermetr 2 =resstenza addznale d shunt, varable (>> ) per cmpensare la scarca della battera Msure d esstenza: Ohmmetr Ohmetr d base Ohmetr reale 2 Msure d esstenza: Ohmmetr La crrente che passa nell ampermetr vale 2 2 2 2 2 ( )( / 2 ) 2 Qund l andament d ( ) e perblc nvers: la crrente aumenta al dmnure della resstenza ncgnta. ssan,,, 2 n md che ( =)= F. 2 ( ) F ( / 2 ) eglazne Meccanca Msure d esstenza: Ohmmetr La natura nn lneare dell strument rende mlt mprecsa la msura per grande. Da: usand ( )( F / 2 ) ( / 2 ) 2 s pu rcavare n unzne d e p derenzare rspett a : s ttene: se e se F F cnclude che l errre relatv dverge a due estrem della scala. deve qund sceglere sempre un nd scala che prt l ndce entr l 3% della meta della scala.