Amperometro di d`Arsonval

Meccanismo di d’Arsonval
N
S
Strumenti elettromeccanici – p.1/40
Forze agenti sulle spire
forze (Lorentz):
coppia:
coppia totale:
all’equilibrio:
coppia antagonista:
Strumenti elettromeccanici – p.2/40
Amperometro di d’Arsonval
Si comporta come una resistenza
corrente di fondoscala:
che va inserita nel circuito sotto misura:
(decine, centinaia di microampere)
aumento della portata:
Strumenti elettromeccanici – p.3/40
Amperometro - Effetto caricante
interessa lo strumento!
solo una quota di
La sorgente non è generalmente ideale:
fissato l’errore max accettabile
L’amperometro deve avere resistenza interna piccola per rendere
trascurabile l’errore di inserzione (effetto caricante, errore sistematico).
Strumenti elettromeccanici – p.4/40
Accorgimenti costruttivi, vincoli di funzionamento
- inerzia dello strumento
- uniformità del campo all’interno del traferro;
funziona praticamente solo in c.c.!
- interesse a mantenere piccola la res. della bobina (o.g. 100-1000 )
) legata alla corrente di fondoscala
Effetti della resistenza di shunt sulla sensitività:
- sensitività del meccanismo (
):
occorre aumentare
Per accrescere la sensitività (cioè ridurre
aumentare il fondoscala comporta un peggioramento della
sensitività.
e/o
(aumenta la massa),
se si riduce la sezione, aumenta la resistenza.
Strumenti elettromeccanici – p.5/40
Galvanometro
“Amperometro” con bassissima inerzia
grazie a opportuni accorgimenti costruttivi
1
2
3
0
1
2
3
(schema)
maggiore sensitività
scala a zero centrale
scarsa accuratezza
si usa come rivelatore di zero.
Strumenti elettromeccanici – p.6/40
una resistenza (variabile) in serie alla bobina accresce la portata
Voltmetro
Strumenti elettromeccanici – p.7/40
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
):
massima deflessione (
):
minima deflessione (
!
è uno strumento composto
Ohmetro
;
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
0
0
Scala non lineare:
Strumenti elettromeccanici – p.9/40
Elettrodinamometro
la coppia non si inverte:
(teoricamente ...)
cambiano segno simultaneamente
e
Se
Se
Misura di correnti alternate
Strumenti elettromeccanici – p.10/40
( nel verso della corrente)
Elettrodinamometro
(e dunque ):
e
cambiano verso
cambia verso solo :
Strumenti elettromeccanici – p.11/40
Amperometro Elettrodinamico
Strumenti elettromeccanici – p.12/40
periodica (periodo ):
Se
Misura di correnti alternate
Deflessione proporzionale al quadrato del valore efficace della corrente
Strumento a vero valore efficace
(scala “quadratica”)
Strumenti elettromeccanici – p.13/40
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
Circuiti di raddrizzamento
Raddrizzatore a singola semionda
comprende la resistenza serie (
)
Trascurando la c.d.t sul diodo:
Strumenti elettromeccanici – p.15/40
Circuiti di raddrizzamento
Se lo strumento è sensibile al valor medio della corrente (inerzia),
:
l’indicazione sarà proporzionale al valor medio di
3
4
5
6
7
8
9
1
2
10
V
0
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
Circuiti di raddrizzamento
1. La c. d. t. sul diodo potrebbe non essere trascurabile
Ma ...
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
Circuiti di raddrizzamento
#
!" Raddrizzamento a doppia semionda (ponte di Graetz)
0
3
4
5
6
7
8
9
10
V
1
2
maggiore sensibilità!
Strumenti elettromeccanici – p.18/40
!
1)
1
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Circuiti di raddrizzamento
Raddrizzatore con filtro capacitivo
Strumenti elettromeccanici – p.19/40
- ripple: errore sistematico (
).
- Sensibilità: come per Voltmetro in c.c.
)
!
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Circuiti di raddrizzamento
Andamento esponenziale:
Strumenti elettromeccanici – p.20/40
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
Circuiti di raddrizzamento
Raddrizzatori di precisione - Uso degli A.O.
errore praticamente nullo (superdiodo)!
Strumenti elettromeccanici – p.22/40
&
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#
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Circuiti di raddrizzamento
Voltmetro con inseguitore di tensione
Strumenti elettromeccanici – p.23/40
Multimetro
Multimetro in corrente continua (V.O.M.: Volt-Ohm-Milliammeter)
2
1
3
, );
1. selezione funzione ( ,
2. selezione resistenza serie (voltmetro);
3. selezione resistenza di shunt (amperometro);
Strumenti elettromeccanici – p.24/40
Circuiti a ponte
Ponte di Wheatstone
G: galvanometro (rivelatore di zero).
Strumenti elettromeccanici – p.25/40
si rende nulla la corrente nello strumento;
[dalla
].
,
ed
- Note
- Facendo variare
Ponte di Wheatstone (2)
-
- Serve uno strumento con grande sensibilità (galvanometro!);
deve essere variabile e nota: varia a scatti.
Strumenti elettromeccanici – p.26/40
Banco di resistenze
Resistore variabile per decadi
.
Strumenti elettromeccanici – p.27/40
Ponte di Wheatstone - incertezza
la sensitività del galvanometro, si ha indicazione nulla se
Detta
dipende
L’incertezza
cioè se
),
- dal galvanometro (
- dalla resistenza incognita (
- dalla tensione di alimentazione ( ),
)
- dalle altre resistenze del ponte.
Strumenti elettromeccanici – p.28/40
Circuiti a ponte
Ponte di Wheatstone
G: galvanometro (rivelatore di zero).
Strumenti elettromeccanici – p.29/40
si rende nulla la corrente nello strumento;
[dalla
].
,
ed
- Note
- Facendo variare
Ponte di Wheatstone (2)
-
- Serve uno strumento con grande sensibilità (galvanometro!);
deve essere variabile e nota: varia a scatti.
Strumenti elettromeccanici – p.30/40
Banco di resistenze
Resistore variabile per decadi
.
Strumenti elettromeccanici – p.31/40
Ponte di Wheatstone - incertezza
la sensitività del galvanometro, si ha indicazione nulla se
Detta
dipende
L’incertezza
cioè se
),
- dal galvanometro (
- dalla resistenza incognita (
- dalla tensione di alimentazione ( ),
)
- dalle altre resistenze del ponte.
Strumenti elettromeccanici – p.32/40
R
da cui segue
) si ha:
In condizioni di bilanciamento (
Ponti in corrente alternata
relazione indipendente dalla frequenza di lavoro.
Strumenti elettromeccanici – p.33/40
Ponti in corrente alternata
Ponte di Maxwell-Wien
R
) si ha:
e
da cui segue
In condizioni di bilanciamento (
Strumenti elettromeccanici – p.34/40
Ponti in corrente alternata
Ponte di Owen
R
) si ha:
e
da cui segue
In condizioni di bilanciamento (
Strumenti elettromeccanici – p.35/40
In corrente continua:
Misure di potenza
Metodo voltamperometrico:
errore in corrente!
trascurabile per resistenze piccole
errore in tensione!
trascurabile per resistenze grandi
Strumenti elettromeccanici – p.36/40
se
In corrente alternata:
Misure di potenza (2)
Wattmetro elettrodinamico (Metodo voltamperometrico):
Strumenti elettromeccanici – p.37/40
Wattmetro elettrodinamico
Per l’inerzia dell’equipaggio:
avvolgimento fisso avvolgimento mobile
In regime sinusoidale:
Strumenti elettromeccanici – p.38/40
Strumenti Elettronici - Convertitore corrente - tensione
(Amplificatore transresistivo)
Attenzione:
corrente:
di
Misura
Strumenti elettromeccanici – p.39/40
-
Voltmetro Elettrometrico
permette di variare la portata;
Voltmetro);
- resistenza interna (d’ingresso) alta (
- è disponibile una tensione
display digitale;
- resistenza interna (d’ingresso) indipendente dalla portata.
(p. es.) per pilotaggio di
- anche questa operazione avviene senza caricare la sorgente.
Strumenti elettromeccanici – p.40/40