Per ogni hobbista, studente di elettricità, elettronica o settori affini, il sogno è avere i propri strumenti di misura. In alcuni casi, i tirocinanti acquisiscono strumenti di qualità molto scarsa che, invece di aiutarli ad apprendere, complicano i fallimenti o mostrano misurazioni false.
In altri casi, gli apprendisti acquisiscono strumenti di altissima qualità, ma non avendo esperienza, effettuano i collegamenti sbagliati, con conseguente disadattamento o guasto dello strumento. In questo articolo mostreremo il suo corretto utilizzo, le applicazioni e la verifica della sua calibrazione.
Cosa sono gli strumenti di misura elettrici?
Per effettuare uno studio dei segnali elettrici dobbiamo misurarli e, ovviamente, registrarli. È molto importante per chiunque voglia analizzare questi fenomeni disporre di strumenti di misura elettrici affidabili.
Le misurazioni vengono effettuate sulla base di parametri elettrici, in base alle loro proprietà come pressione, flusso, forza o temperatura. In questo articolo ci dedicheremo allo studio degli strumenti di misura per i parametri di base più comuni quali:
- L'Ohmmetro.
- L'amperometro.
- Il voltmetro.
Cos'è un ohmetro?
È uno strumento per misurare la resistenza elettrica. Usando il rapporto tra la differenza di potenziale (tensione) e l'intensità della corrente elettrica (Amp) sviluppata dalla legge di Ohm.
Tra l'altro, potresti essere interessato a vedere più tardi Cosa dicono la legge di Ohm e i suoi segreti?
L'ohmetro analogico:
Usa un galvanometro, che è un misuratore di corrente elettrica. Funziona come un trasduttore, ricevendo la corrente elettrica con una tensione costante provocando alterazioni in un puntatore che indica la misura attraverso una relazione che viene calcolata da Legge di Ohm. (Vedi l'articolo sulla legge di Ohm). Orologio la figura 2
L'ohmmetro digitale:
In questo caso non usate il galvanometro, usate invece a rapporto con un partitore di tensione (che dipende dalla scala) e un'acquisizione del segnale (Analogico / digitale) che assume il valore della resistenza dal La relazione legale di Ohm. Vedi figura 3
Collegamento ohmetro:
L'Ohmetro è collegato in parallelo al carico (vedi figura 4), si consiglia che la punta dello strumento sia in condizioni ottimali (Le punte solfatate o sporche causano errori di misurazione). È importante notare che l'alimentazione della differenza di potenziale viene effettuata dalla batteria interna dello strumento.
Passaggi per eseguire una misura corretta con strumenti di misura elettrici:
Si consiglia di eseguire i seguenti passaggi per ottenere risultati migliori nelle misurazioni:
Calibrazione e controllo dei puntali:
Negli strumenti analogici era obbligatorio eseguire una taratura e un controllo delle punte, ma negli strumenti digitali che in teoria sono automatici, ci sono fattori che questa calibrazione può, invece di automatizzare (se tutto non è corretto), produrre disallineamenti o errori nelle misure. Si consiglia di eseguire ogni volta che occorre una misura, verificare la taratura dello strumento:
Controllo delle mance:
Questo passaggio è molto semplice ma elementare per ottenere letture con un margine di errore inferiore (consigliamo di farlo frequentemente), consistono solo nell'unire le punte dello strumento forzando una misura di +/- 0 Ω come mostrato in figura 5
Va sottolineato che ottenere come risultato in questo La calibrazione a 0 Ω è l'ideale, va ricordato che le punte di misura utilizzano cavi in rame (in teoria ottimi conduttori) ma in pratica tutti i conduttori hanno una certa resistenza, proprio come le punte (di solito sono in acciaio inox, quelle professionali sono in rame un bagno d'argento), tuttavia non giustificano un risultato maggiore di 0.2 Ω +/- la percentuale (%) della precisione di lettura dello strumento.
Per dare un valore elevato consigliamo: pulire le punte, verificare la calibrazione dello strumento e il punto più critico, lo stato della batteria dello strumento.
Controllo della calibrazione dello strumento:
Per questo test si consiglia di avere uno standard, ad esempio, un resistore da 100 Ω con una tolleranza non superiore a +/- 1% in altre parole:
R Max = 100 Ω + (100Ω x 0.01) = 101 Ω
R min = 100 Ω - (100Ω x 0.01) = 99 Ω
Ora se a questo punto aggiungiamo l'errore di lettura dello strumento (dipende dalla marca e dalla qualità dell'ohmmetro), solitamente uno strumento digitale Fluke modello 117 sulla scala di autonomia (0 - 6 M Ω) è +/- 0.9% [ 2], quindi possiamo avere la seguente gamma di misure:
R Max = 101 Ω + (101Ω x 0.009) = 101,9 Ω
R min = 99 Ω - (99Ω x 0.009) = 98,1 Ω
Ovviamente questo risultato è relativo, poiché non sono state considerate le condizioni ambientali (un punto molto importante per la calibrazione con gli standard) e l'errore zero, ma nonostante tutti questi fattori dobbiamo avere un valore approssimativo allo standard.
Se non si utilizza uno strumento di rilevamento automatico, è consigliabile posizionarlo nel campo di misura più vicino allo standard.
Nella figura 6 vediamo 2 multimetri (è uno strumento all-in-one) in questo caso il fluke 117 è a regolazione automatica e l'UNI-T UT38C deve essere selezionato sulla scala più vicina al pattern. Ad esempio, il multimetro marca UNI-T modello UT-39c [3] per questo controllo è consigliato 200 Ω
Precauzioni quando si utilizza l'ohmmetro come strumento di misura elettrico:
Per il corretto utilizzo di questo strumento di misura consigliamo i seguenti punti:
- Per effettuare misurazioni con Ohmmetro è necessario che gli alimentatori siano scollegati.
- Come già dettagliato al punto precedente, prima della misura deve essere effettuato il controllo dei puntali e il controllo di calibrazione.
- Per ottenere una misura corretta si consiglia di scollegare almeno un terminale della resistenza o del componente, evitando così qualsiasi impedenza in parallelo.
Si può essere interessati: Il potere della legge di Watt
Cos'è l'amperometro?
L'amperometro viene utilizzato per misurare l'intensità delle correnti elettriche in un ramo o nodo del circuito elettrico.
L'amperometro analogico:
Gli amperometri hanno una resistenza interna chiamata shunt (RS), generalmente inferiore a 1 ohm di alta precisione, ha lo scopo di ridurre l'intensità di corrente elettrica del nodo che si collega in parallelo al galvanometro. Vedi figura 7.
L'amperometro digitale:
Come l'amperometro parallelo, utilizza una resistenza di shunt proporzionale alla scala, ma invece di utilizzare un galvanometro, viene eseguita un'acquisizione del segnale (analogico / digitale), utilizza generalmente filtri passa-basso per evitare il rumore.
Passaggi per eseguire una misurazione corretta con l'Amperometro come strumento di misura elettrico:
- L'amperometro è collegato in serie (con un ponticello) al carico come mostrato in figura 9
- Si consiglia di effettuare i collegamenti con il generatore spento posizionando l'amperometro sulla scala del Massimo e abbassando la scala fino a raggiungere la scala consigliata.
- Si consiglia sempre di controllare lo stato della batteria e dei fusibili prima di effettuare qualsiasi misura.
Precauzioni quando si utilizza l'amperometro come strumento di misura elettrico:
- È importante ricordare che l'Amperometro dipende dalla resistenza di shunt in parallelo in altre parole l'impedenza interna tende ad essere in teoria 0 Ω (in pratica dipenderà dalla scala) ma solitamente è inferiore a 1 Ω quindi non dovrebbe mai essere collegato in PARALLELO.
- È molto importante controllare il fusibile di protezione e non impostare mai un valore superiore a quello consigliato.
Cos'è il voltmetro?
El voltometro È uno strumento utilizzato per misurare la differenza di potenziale tra due punti in un circuito elettrico.
Il voltmetro analogico:
È costituito da un galvanometro con una resistenza in serie il cui valore dipenderà dalla scala selezionata, vedi figura 10
Il voltmetro digitale:
Il voltmetro digitale ha lo stesso principio del voltmetro analogico, con la differenza che il galvanometro viene sostituito da una resistenza, realizzando un circuito partitore di tensione con una relazione proporzionale.
Collegamento voltmetro:
I voltmetri hanno un'alta impedenza in teoria tendono ad essere infiniti in pratica hanno in media 1M Ω (ovviamente varia a seconda della scala), il loro collegamento è in parallelo come mostrato in figura 12
Passaggi per eseguire una misura corretta con il Voltmetro come strumento di misura elettrico:
A. Posizionare sempre il voltmetro sulla scala più alta (per protezione) e progressivamente più in basso fino alla scala più vicina superiore alla misura.
B. Verificare sempre lo stato della batteria dello strumento (con batteria scarica si producono errori di misura).
C. Verificare la polarità dei puntali, si consiglia di rispettare il colore dei puntali (+ Rosso) (- Nero).
D. In caso di negativo, si consiglia di fissarlo a (-) o massa del circuito e variare il puntale (+).
E. Verificare se la misura di tensione desiderata è DC (corrente continua) o AC (corrente alternata).
Precauzioni quando si utilizza il voltmetro come strumento di misurazione elettrica:
I voltmetri di solito hanno una scala relativamente alta (600V - 1000V) iniziano sempre a leggere su questa scala (AC / DC).
Ricordiamo che le misure sono in parallelo (in serie provocherebbe un circuito aperto) vedere l'argomento della legge di Ohm.
Raccomandazioni finali per gli strumenti di misurazione elettrica
Per qualsiasi appassionato, studente o tecnico nei settori dell'elettronica, dell'elettricità è fondamentale saper usare gli strumenti di misura, la loro taratura è necessaria per effettuare diagnosi e valutazioni tecniche. Nel caso in cui utilizzi un multimetro prendere come personalizzato il controllo della calibrazione dell'Ohmmetro, poiché in questi strumenti (tutto in uno), tutti i parametri sono in qualche modo interconnessi ad esempio (batteria, punte, amperometri e voltmetro per la misurazione delle variabili di resistenza tra gli altri).
L'utilizzo di pattern di prova per gli strumenti di misura elettrici Ohmmetro, Amperometro e Voltmetro è necessario per farlo costantemente a causa della nostra esperienza nel non farlo e purtroppo avere lo strumento fuori taratura, può darci falsi segnali di guasti o errori di lettura.
Ci auguriamo che questo articolo introduttivo all'argomento sia utile, attendiamo i vostri commenti e dubbi.