Guida all`esercitazione 1
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Dipartimento di Scienze e Tecnologie Aerospaziali Fondamenti di Sperimentazione Aerospaziale Corso Prof. Ricci 31 Marzo 2015 Esercitazione in aula misure 1 Parte A) Richiami e informazioni essenziali per lo svolgimento dell’esercitazione Multimetro digitale Il multimetro digitale è uno strumento che consente di misurare molteplici grandezze elettriche quali tensioni, correnti, resistenze, capacità, ecc… In questa esercitazione si prenderà confidenza con lo strumento iniziando ad effettuare misure di tensione, resistenza e corrente. Per poter effettuare misure di tensione e resistenza occorre inserire il puntale nero in posizione centrale e quello rosso nell’apposita presa contrassegnata con V. Per misure di tensione continua occorre poi premere il tasto V DC, per misure di resistenza il tasto Ω. Per poter effettuare misure di corrente occorre spostare il puntale rosso sulla presa contrassegnata con I e premere il pulsante I DC. 1 Dipartimento di Scienze e Tecnologie Aerospaziali Fondamenti di Sperimentazione Aerospaziale Corso Prof. Ricci 31 Marzo 2015 Riconoscere le resistenze Ciascuna resistenza è identificata da un codice costituito da 4, 5 o 6 colori, disegnati sul cilindro della resistenza. Tale codice, riportato nella seguente figura, consente di individuare il valore nominale della resistenza quando non si è dotati di multimetro. Le prime 2 strisce (se la resistenza è rappresentata da 4 colori) o le prime 3 (se rappresentata da più di 4 colori) indicano il valore della resistenza. La striscia successiva indica il moltiplicatore per determinare l’ordine di grandezza della resistenza. In ultimo è indicata la tolleranza, che indica la precisione della resistenza stessa. Su alcune resistenze vi è un sesto colore che indica il coefficiente di temperatura. Basetta di tipo breadboard Le basette di tipo breadboard vengono utilizzate per verificare in modo semplice il funzionamento di un circuito elettronico. Sono costituite da una serie di fori in cui vengono posizionate le componenti. Al di sotto dei fori sono poste delle lamelle metalliche disposte come rappresentate nella seguente figura: 2 Dipartimento di Scienze e Tecnologie Aerospaziali Fondamenti di Sperimentazione Aerospaziale Corso Prof. Ricci 31 Marzo 2015 Generalmente i fori contrassegnati dalle righe rosse e blu (dotati di collegamenti elettrici orizzontali) vengono impiegati per portare l’alimentazione al circuito e le varie componenti vengono disposte sfruttando i collegamenti in verticale. Se si volesse realizzare un banale circuito costituito da una lampadina il collegamento risulterebbe il seguente: Il calibro ventesimale Il calibro è uno strumento per l’effettuazione di misure di lunghezze, esterne ed interne, di oggetti di dimensioni limitate. È costituito da una parte mobile, corsoio, che permette di afferrare con dei becchi l’oggetto da misurare. Si possono eseguire misure impiegando i becchi esterni (2) o interni (1) o l’asta di profondità (7) a seconda dell’esigenza. Sul nonio (scala graduata presente sul cursore) si va quindi a leggere la misura, espressa in mm, come nell’esempio riportato di seguito. 1- Becchi per misure interne 2- Becchi per misure esterne 3- Corsoio 4- Scala del nonio 5- Pulsante per il blocco 6- Asta fissa 7- Asta misure di profondità 3 Dipartimento di Scienze e Tecnologie Aerospaziali Fondamenti di Sperimentazione Aerospaziale Corso Prof. Ricci 31 Marzo 2015 54 , 60 mm La tacca dello 0 permette di individuare la cifre intere (nell’esempio in figura 54 mm) poi si individuano le cifre decimali andando a vedere quali tacche del nonio coincidono con quelle riportate sull’asta fissa (in figura coincide la tacca del 6 quindi la misura è 54,60 mm) (un simpatico programmino: http://www.galileo.fr.it/marc/varie/calibro_ventesimale/calibro_ventesimale.htm) Partitore di tensione Il partitore di tensione consente di far cadere una parte della tensione V di un circuito tramite l’inserimento di una resistenza in serie. Può essere impiegato quando occorre eseguire delle misure di tensione, che superino la portata del voltmetro, o per ridurre la tensione di alimentazione di un circuito per alimentare particolari integrati. Lo schema del partitore di tensione è visibile nella seguente figura. IV RP1 VP1 Vin + RP2 VP2 V Figura 1 partitore di tensione 4 RC Dipartimento di Scienze e Tecnologie Aerospaziali Fondamenti di Sperimentazione Aerospaziale Corso Prof. Ricci 31 Marzo 2015 Si verifichi la correttezza della seguente relazione: VP 2 = K P ⋅ VIN , con K P = RP 2 R = n P2 . RP1 + RP 2 ∑ Rj j =1 Parte B) Attività di laboratorio 1) Misura di resistenza Verificare tramite multimetro il valore delle 10 resistenze che si hanno a disposizione (per completezza provata a verificare il valore nominale tramite il codice dei colori). Calcolare il valor medio e la deviazione standard all’interno del campione disponibile. Si ricordano le seguenti formule: N x= media: i i =1 N N 1 2 σ 2 = ∑ (x i − x ) N i =1 varianza: Resistenza R1 R2 R3 R4 R5 ∑x Ω Resistenza R6 R7 R8 R9 R10 Valore medio Deviazione standard 5 Ω Dipartimento di Scienze e Tecnologie Aerospaziali Fondamenti di Sperimentazione Aerospaziale Corso Prof. Ricci 31 Marzo 2015 2) Costruzione del partitore di tensione Impiegando una basetta bread-board tensione come in figura. si realizzi un circuito di partizione di 1. Verifica delle resistenze poste sul banco tramite multimetro 2. Assemblare il partitore di tensione in modo da misurare 1/3 della tensione di alimentazione del circuito ai capi della resistenza verde (il colore è identificativo della resistenza sul disegno posto di seguito, non delle resistenze che avete sul banco!). ROSSO VERDE 3. Impostare il generatore di tensione in modo da avere una tensione di alimentazione di 5 V (verificandola prima con il multimetro). 4. Verificare il funzionamento del partitore di tensione. 5. Misurare la corrente IV di Figura 1. 6. Inserire nel circuito un ipotetico carico, rappresentato dalla resistenza Rc di Figura 1. Provate prima con una resistenza da 10 Ω e successivamente con una da 100 KΩ. Inserire la resistenza in parallelo al partitore di tensione, come rappresentato nella seguente figura. Confrontare i risultati ottenuti con il valore calcolato risolvendo il circuito in tutti i casi. ROSSO VERDE 6 Dipartimento di Scienze e Tecnologie Aerospaziali Fondamenti di Sperimentazione Aerospaziale Corso Prof. Ricci 31 Marzo 2015 3) Misure di lunghezza Impiegando un calibro si misurino le dimensioni del blocchetto metallico di cui si dispone. Ciascun componente del gruppo effettui autonomamente 3 volte l’operazione di posizionamento dello strumento e di lettura di altezza, larghezza e lunghezza valutando inoltre media (µi) e deviazione standard (σi) delle sue misure. Si confrontino i dati ottenuti da ciascuno studente del gruppo calcolando media (µ) e deviazione standard (σ) di tutte le misure medie ottenute da ciascuno studente. Provate infine a calcolare la seguente misura: S= σi N dove N è il numero di misure effettuate dall’individuo i e confrontate i valori σi, σ ed S. 4) Misure di peso Disponete di una serie di viti. Provate a valutarne il peso medio nelle due seguenti modalità: 1. pesate una vite alla volta e quindi calcolate il peso medio delle viti a disposizione 2. pesate tutte le viti e ricavate il peso medio dividendo il peso totale per il numero di viti Cambia il peso delle vite? Come influenza la risoluzione della bilancia questo risultato? 7
