L’ amperometro dello strumento universale
• Per misurare la corrente si deve interrompere il circuito
ed inserirci lo strumento di misura in serie :
L’ amperometro dello strumento universale
Strumento Universale
F.S.=40A , RA=1600
+
0.064 0.576 5.76
57.6
576
5760
720
=
5A
500mA
Batteria
+
+
V
-
50mA
i
5mA
500A
Motore
R
-
50A
L’ amperometro dello strumento universale
• Per ottenere che lo strumento vada a fondo scala quando misura
una corrente di 5A, si deve fare in modo che la corrente si partisca
in IA=40 A nell’amperometro, e il resto nello shunt.
• Considerando il partitore di corrente formato da una parte dallo
shunt RS relativo alla scala 5A, e dall’altra parte dall’amperometro
con in serie tutte le altre resistenze di shunt, che totalizzano Rserie ,
si vede che I ( R R ) I R
A
A
serie
S
S
RS
40A
IA
8.00 106
( RA Rserie ) I S 5 A 40A
• In effetti, se RA=1600, Rserie=(5760+576+57.6+5.76+0.576) e
RS=0.064, si ottiene proprio
R
S
( RA Rserie )
8.00 106
L’ amperometro dello strumento universale
Strumento Universale
F.S.=40A , RA=1600
+
iA
0.064 0.576 5.76
iS
=
5A
500mA
50mA
5mA
500A
Motore
+
5760
720
Batteria
+
V
-
576
iA
i
i
57.6
i
i
R
-
i
50A
L’ amperometro dello strumento universale
Strumento Universale
F.S.=40A , RA=1600
+
iA
0.064 0.576 5.76
iS
57.6
iA
=
5A
500mA
50mA
Batteria
5mA
500A
Motore
+
5760
720
i
i
+
V
-
576
i
i
R
-
i
50A
Concetto Importante
• L’ amperometro si
inserisce sempre IN
SERIE al circuito di cui
si vuole misurare la
corrente.
• L’ amperometro non si
inserisce MAI IN
PARALLELO al
circuito di cui si deve
misurare la corrente.
Batteria
+
V
-
+ A
R
-
Batteria
Motore
+
+
V
-
Motore
A
-
R
Concetto Importante
• L’ amperometro si
inserisce sempre IN
SERIE al circuito di cui
si vuole misurare la
corrente.
• L’ amperometro non si
inserisce MAI IN
PARALLELO al
circuito di cui si deve
misurare la corrente.
• (bassa R!)
Batteria
+
V
-
+ A
R
-
Batteria
Motore
+
+
V
-
Motore
A
-
R
Perturbazione introdotta dall’ amperometro.
• L’ inserimento dell’ amperometro aumenta la resistenza totale del
circuito in cui è inserito, quindi la corrente misurata è leggermente
inferiore a quella imperturbata. Possiamo calcolare quanto.
• Tra i due punti del circuito in cui operiamo l’ interruzione, il circuito
in misura può essere rappresentato dal suo equivalente secondo
Thevenin: Circuito
Circuito
IA=Vo/(RA+Ro)
equivalente I=Vo/Ro
equivalente
+
+
Ro
Ro
+
+
RA
Vo
Vo
Vo
Amperometro
Vo
Ro
I
IA
R
R
Ro R A
1 A
1 A
Ro
Ro
Perturbazione introdotta dall’ amperometro.
• L’ entità della correzione da apportare alla misura IA per ottenere I
dipende dal rapporto RA/Ro. RA è scritto nelle specifiche dell’
amperometro, Ro si può valutare o misurare.
• Vale la pena di apportare la correzione se l’ errore
I IA
RA
IA
Ro
• è maggiore dell’ errore percentuale commesso nella lettura di IA,
sommato all’ errore di calibrazione.
• Il valore di RA dipende ovviamente dal particolare shunt utilizzato,
e quindi dal fondo scala scelto.
• Questo fatto può essere utilizzato a nostro vantaggio per eliminare
Ro dalla valutazione di I, eseguendo la misura con due fondo-scala
diversi (con diverse RA, ambedue note) ed ottenendo quindi un
sistema con due equazioni e due incognite.
Il Voltmetro analogico
• Il voltmetro è uno strumento che misura la differenza
di potenziale mediante la misura dell’ intensità di
corrente che scorre in un resistore di resistenza nota.
• Il voltmetro è quindi uno strumento a bobina mobile
(come l’ amperometro), ma stavolta con una
ELEVATA resistenza interna RV , in modo che
perturbi poco la misura:
- A +
Amperometro
- A +
RV
Voltmetro
Il voltmetro dello strumento universale
F.S.=40A , RA=1600
+
0.064 0.576 5.76
57.6
576
5760
720
5A
500mA
50mA
32220
160k 800k
= 100mV 2V
10V
50V
500A 50A
5mA
6520
5M
6M
200V
10M
500V
1000V
Il voltmetro dello strumento universale
• Esempio: misurare la tensione ai capi della batteria che
alimenta un motorino elettrico (durante il
funzionamento):
• Schema equivalente:
Batteria
+
+
V
-
Motore
i
VR
-
R
Il voltmetro dello strumento universale
• Per misurare la tensione si deve inserire lo strumento di
misura in parallelo :
Il voltmetro dello strumento universale
• Per misurare la tensione si deve inserire lo strumento di
misura in parallelo :
Perturbazione introdotta dal Voltmetro
• L’ inserimento del Voltmetro riduce leggermente
la tensione ai capi del motore, perchè una piccola
parte della corrente originale passa nel voltmetro.
Batteria
+
+
V
-
Motore
i
VR
-
RV
R
Perturbazione introdotta dal Voltmetro
• Come al solito: si schematizza il circuito in misura con il suo
equivalente secondo Thevenin.
Circuito
equivalente
Circuito
equivalente
+
+
Vo
-
Ro
+
V=Vo
-
Voltmetro
+
Vo
-
Ro
RV
-
Vo
IV
Ro RV
Ro
RV
1
Vo
Vo VV 1
VV IV RV Vo
Ro
Ro RV
RV
1
RV
Perturbazione introdotta dal Voltmetro
•
•
•
Ro
Vo VV 1
RV
L’ entità della correzione dipende dal rapporto Ro/ RV . La correzione è
trascurabile se (Vv-Vo)/Vv è minore degli errori di lettura e di calibrazione.
Il valore di RV si valuta a partire dalla corrente di fondo scala dell’ amperometro
che c’è all’ interno del voltmetro.
Per lo strumento universale a nostra disposizione, la corrente di fondo scala è di
50A. Per la legge di Ohm:
RV
1
I FS VFS
•
Quindi abbiamo una resistenza interna del Voltmetro di 20000/VFS. Ad
esempio
– per il fondo scala di 50V, la resistenza RV vale 20000/VFS x 50 VFS=1M.
– per il fondo scala di 100mV, la resistenza RV vale 20000/VFS x 0.1 VFS=2k.
Voltmetri e Amperometri Digitali Elettronici
• Si può migliorare lo strumento di misura di correnti e tensioni in
due modi:
– Diminuendo le perturbazioni che esso introduce nel circuito
– Costruendo circuiti che convertono il risultato della misura in
forma digitale, in modo da
• Usare una visualizzazione numerica, eliminando l’ errore di
lettura sulla scala graduata
• poterlo acquisire su un computer per una successiva
elaborazione.
Voltmetri e Amperometri Digitali Elettronici
•
•
•
Le perturbazioni introdotte dallo strumento analogico sono dovute alla resistenza
relativamente bassa della bobina mobile (è un avvolgimento di filo) ed alla
corrente relativamente alta necessaria a produrre la coppia necessaria per muovere
l’ equipaggio mobile.
Si possono utilizzare dei circuiti amplificatori, inserendoli tra il circuito sotto
misura e l’ amperometro, in modo da produrre una corrente nell’ amperometro
amplificata di un fattore G>1 rispetto alla corrente estratta dal circuito in esame.
All’ interno di questi amplificatori si utilizzano Transistor a Effetto di Campo
(FET, field effect transistor), che permettono di generare correnti rilevanti
estraendo una corrente trascurabile (fA=10-15A) dal circuito in esame.
+
-
Amplificatore
differenziale
V
Voltmetri e Amperometri Digitali Elettronici
•
•
•
Le perturbazioni introdotte dallo strumento analogico sono dovute alla resistenza
relativamente bassa della bobina mobile (è un avvolgimento di filo) ed alla
corrente relativamente alta necessaria a produrre la coppia necessaria per muovere
l’ equipaggio mobile.
Si possono utilizzare dei circuiti amplificatori, inserendoli tra il circuito sotto
misura e l’ amperometro, in modo da produrre una corrente nell’ amperometro
amplificata di un fattore G>1 rispetto alla corrente estratta dal circuito in esame.
All’ interno di questi amplificatori si utilizzano Transistor a Effetto di Campo
(FET, field effect transistor), che permettono di generare correnti rilevanti
estraendo una corrente trascurabile (fA=10-15A) dal circuito in esame.
+
+
Vo
-
+
Ro
1015
-
Circuito in esame
(Equivalente secondo Thevenin)
Voltmetro elettronico
V
Voltmetri e Amperometri Digitali Elettronici
• La tensione in uscita dal voltmetro può essere convertita in un
numero digitale utilizzando un apposito Convertitore Analogico
Digitale (ADC = analog to digital converter).
• Si tratta di un circuito che converte una tensione in ingresso in un
insieme di N livelli di tensione in uscita, ciascuno dei quali
rappresenta un bit della rappresentazione binaria {Bn,n=0,N-1} del
valore della tensione (Bn=0 o 1 a seconda che il livello di tensione
sull’ n-ma linea sia 0 o 5V).
V n 0 Bn 2 n
N 1
BN-1
BN-2
+
V
1015
-
ADC
B1
B0
Voltmetri e Amperometri Digitali Elettronici
• La tensione in uscita dal voltmetro può essere convertita in un
numero digitale utilizzando un apposito Convertitore Analogico
Digitale (ADC = analog to digital converter).
• Si tratta di un circuito che converte una tensione in ingresso in un
insieme di N livelli di tensione in uscita, ciascuno dei quali
rappresenta un bit della rappresentazione binaria {Bn,n=0,N-1} del
valore della tensione (Bn=0 o 1 a seconda che il livello di tensione
sull’ n-ma linea sia 0 o 5V).
V n 0 Bn 2 n
N 1
BN-1
Apparato di
Visualizzazione
(display
o
computer)
+
V
1015
ADC
B0
Convertitore Digitale Analogico - 1
bit1
22Ro
21Ro
bit(N-1)
bit0
23Ro
bit(N-2)
2N-2Ro
bit(N-3)
2N-1Ro
bit(N-4)
• Consideriamo una rete fatta di N resistenze con valori che vanno da
Ro a 2N-1Ro.
• Usando i deviatori, ciascuna delle resistenze può essere connessa a
V oppure no, a seconda che il relativo bit sia 1 o 0.
Ro
+
V
LSB
MSB
Convertitore Digitale Analogico - 1
• Quando si accende il bit n, nell’ amperometro scorre una corrente
i=V/ 2N-n-1Ro
bit0
bit1
+
V
-
i
LSB
2N-n-1Ro 22Ro
bit n
21Ro
Ro
bit(N-1)
2N-2Ro
bit(N-2)
2N-1Ro
i
MSB
• Se si accendono i bit n1, n2, n3, nell’ amperometro scorre una corrente
i=V(1/ 2N-n1-1Ro+ 1/ 2N-n2-1Ro+ 1/2N-n3-1Ro)
• Ma la corrente di ciascun bit è un multiplo della corrente del bit più
piccolo io=V/ 2N-1Ro
• Quindi l’ LSB produce una corrente io, il successivo 2io, il successivo
4io e così via fino a 2N-1io per il MSB.
• Si può approssimare una i qualsiasi con la combinazione binaria dei
N 1
n
bit opportuni (quantizzando la i con passo io). i i
B 2
2N-n1-1Ro
bit0
+
V
-
LSB=Least Significant Bit
2N-n2-1Ro
bit n2
n 0
n
2N-n3-1Ro
bit n3
bit(N-1)
2N-1Ro
bit n1
o
Ro
MSB=Most…
Convertitore Digitale- Analogico
• Un convertitore DigitaleAnalogico (DAC, digital to
analog converter) a N bit è
un circuito con N ingressi
ed una uscita
• In ingresso ci sono le N
tensioni che rappresentano
il numero binario d’
ingresso Bn: Vi=0 o V a
seconda che Bi=0 o 1
• In uscita c’è la corrente
proporzionale al numero d’
N 1
ingresso:
n
i io n 0 Bn 2
MSB
DAC
LSB
i
Convertitore Digitale- Analogico
MSB
0011010010111
0011001010011
0011010010010
0011010010101
0011011101010
0011010001010
0011001010111
0011011101011
Bi(tk)
t1 t2 t3 t4 … tn tn+1 tn+2
Ingresso: sequenza
di numeri binari
LSB
(campionamento)
i
DAC
i
t1 t2 t3 t4 … tn tn+1
Uscita: corrente
variabile nel tempo
(campionamento)
Convertitore Digitale- Analogico
• L’ applicazione tipica è il riproduttore di musica digitale (CD):
MSB
i
0011010010111
0011001010011
0011010010010
0011010010101
0011011101010
0011010001010
0011001010111
0011011101011
Bi(tk)
DAC
t1 t2 t3 t4 … tn tn+1 tn+2
i
t1 t2 t3 t4 … tn tn+1
LSB
Convertitore Digitale Analogico - 1
• Il difetto di questo circuito è che Ro deve essere molto maggiore
della resistenza interna dell’ amperometro (v. Ipotesi fatta su Io e In),
che già da sola può essere 1k).
• Allora per 16 bit (216=65536 livelli di corrente) la resistenza più
grande deve essere >>215ke contemporaneamente precisa entro
1k. Non si fa !
+
V
LSB=Least Significant Bit
2n2Ro
bit n2
2n3Ro
bit n3
bit(N-1)
bit0
o
2n1Ro
bit n1
2N-1R
Ro
MSB=Most…
Convertitore Digitale Analogico - 2
• Consideriamo invece una rete fatta di resistenze R e 2R come sotto.
• Usando i deviatori, ciascuna delle resistenze 2R può essere
connessa a 0 oppure a V a seconda che il relativo bit sia 0 o 1.
V
+
2R
2R
bit0
bit1
R
2R
R
2R
R
2R
2R
bit(N-1)
2R
R
bit(N-2)
R
2R
A
• Quando si connette a +V uno qualsiasi dei bit, la corrente attraverso
di esso si divide in parti uguali nei due rami del circuito.
• Infatti:
+
V
-
2R
R
R
2R
2R 2R
2R
R
2R
R
R
2R
R
2R
2R
2R
A
• Quando si connette a +V uno qualsiasi dei bit, la corrente attraverso
di esso si divide in parti uguali nei due rami del circuito.
• Infatti:
+
V
-
2R
R
R
2R
2R
2R 2R
2R
R
2R
R
R
2R
R
2R
2R
2R
A
• Quando si connette a +V uno qualsiasi dei bit, la corrente attraverso
di esso si divide in parti uguali nei due rami del circuito.
• Infatti:
+
V
-
2R
R
R
2R
R
2R
2R
R
2R
2R 2R
2R
R
2R
R
2R
2R
2R
A
• Quando si connette a +V uno qualsiasi dei bit, la corrente attraverso
di esso si divide in parti uguali nei due rami del circuito.
• Infatti:
+
V
-
2R
R
R
2R
R
R
2R
R
2R
2R 2R
2R
2R
R
2R
2R
2R
A
• Quando si connette a +V uno qualsiasi dei bit, la corrente attraverso
di esso si divide in parti uguali nei due rami del circuito.
• Infatti:
+
V
-
i
i/2
2R
• Inoltre i=V/3R
2R
i/2
2R
• Inoltre la corrente in ciascuna resistenza R è metà di quella nella
resistenza R precedente. Quindi se si accende il bit n, nell’
amperometro scorre una corrente i/2N-n. Quindi le correnti sono tutte
multiple della corrente minima (bit0) che vale i/2N
+
V
i
2R
i/2
i/22
i/2N-n-1 i/2N-n
R
R
R
2R
2R
2R
R
2R
2R 2R
2R 2R
bit0
bit1
bit(n-1)
LSB=Least Significant Bit
bit(n) bit(n+1) bit(N-2)
bit(N-1)
MSB=Most…
Perchè abbiamo studiato il DAC se ci serve un
ADC ?
• L’ ADC si costruisce dal DAC.
• Un contatore alterna all’ ingresso del DAC tutti i numeri binari
possibili (da 0 a 2N-1) . Dal DAC esce quindi una rampa di
corrente crescente al crescere del numero.
• Un comparatore confronta la corrente in uscita dal DAC con la
corrente da misurare: quando sono uguali il contatore viene
fermato: il numero binario a cui è arrivato è la rappresentazione
binaria della corrente in ingresso.
• Questo numero può essere trasferito al visualizzatore o al
computer per immagazzinarlo.
• Nella scheda audio di un normale computer ci sono 2 ADC (è
stereo) che fanno questo lavoro di campionatura dei segnali
musicali 44100 volte al secondo, con risoluzione di 16 bit.
ADC dal DAC
MSB
io
Contatore:
parte da 0
e arriva
a 2N-1
DAC
LSB
Ferma il contatore
quando diventa alto
i
Comparatore:
diventa alto
quando i diventa
maggiore di io
ADC dal DAC
+
MSB 2N-1
clock
Fa partire il
contatore
-
Contatore:
parte da 0
e arriva
a 2N-1
Amplificatore
Differenziale
io Ad alta Ri
DAC
LSB 20
Ferma il contatore
quando diventa alto
i
Comparatore:
diventa alto
quando i diventa
maggiore di io
Il multimetro digitale
• Contiene al suo interno
tutta l’ elettronica di cui
sopra.
• Comunque non è uno
strumento perfetto !
• Leggere il manuale per
capire sensibilità e
precisione.
Dal Manuale del multimetro
digitale Fluke 77 (v. pag. web)
manuale multimetro digitale Fluke 77 …
Manuale Fluke 77
Misure di resistenza: Metodo Voltamperometrico
• Il modo più banale di misurare una resistenza è
quello di misurare la differenza di potenziale V
ai suoi capi e la corrente I che ci scorre. Poi si
usa la legge di Ohm: Rx =V/I.
• Avendo a disposizione due strumenti di misura,
si può eseguire la misura in due modi:
RV
Rx
Modo A
RV
RA
RA
Rx
Modo B
Misure di resistenza: Metodo Voltamperometrico
• Nel modo A la ddp misurata è proprio quella ai
capi di Rx, ma la corrente misurata è la somma di
quella in Rx e di quella nel voltmetro.
• Nel modo B la corrente misurata è proprio quella
attraverso Rx , ma la ddp è la somma di quella ai
capi di Rx e della caduta sull’ amperometro.
RV
IV
Ix
VV
IA
Rx
Modo A
RV
Vx
RA
Rx
Modo B
RA
VA
Misure di resistenza: Metodo Voltamperometrico
I A IV I x
IA Ix
RV IV Rx I x
VV I x ( Rx RA )
1
Ix IA
Rx
1
RV
1
Vx VV
RA
1
Rx
VV
Rx
IA
RV
Rx
1
RV
IV
Ix
VX VV 1
Rx
I X I A 1 RA
Rx
VV
IA
Rx
Modo A
; V x I x Rx
RV
Vx
RA
Rx
Modo B
RA
VA
Misure di resistenza: Metodo Voltamperometrico
VV
Rx
IA
VV 1
Rx
I A 1 RA
Rx
Rx
1
RV
• Quindi in ambedue i casi il rapporto di tensione e corrente
misurate è una prima approssimazione del valore della resistenza.
• Nel modo A la misura è tanto più precisa quanto RV>Rx.
• Nel modo B la misura è tanto più precisa quanto più RA<Rx
RV
IV
Ix
VV
IA
Rx
Modo A
RV
Vx
RA
Rx
Modo B
RA
VA
Misure di resistenza: Metodo Voltamperometrico
• Se si ha a disposizione un solo multimetro, si eseguono
sequenzialmente la misura di corrente e quella di
tensione.
RV
RA
Rx
Misura 1
Misura 2
Rx
• La resistenza sarà inserita in un circuito che ci fa
scorrere corrente:
+
+
V
-
Rx
-
RA
+
V
-
Rx
-
RV
Misure di resistenza: Metodo Voltamperometrico
+
+
V
-
Rx
-
RA
+
V
-
Rx
RV
-
• Nella prima configurazione la corrente che scorre nell’
amperometro è uguale a quella che scorre nella resistenza; nel
secondo caso la ddp misurata dal voltmetro è uguale a quella ai
capi della resistenza (ma la corrente nella Rx è diversa da
prima..)
Misure di resistenza: Metodo Voltamperometrico
+
+
V
-
Rx
RA
-
+
V
-
Rx
RV
-
• Possiamo schematizzare il circuito esterno al multimetro secondo
Thevenin: Vo =V, Ro =+Rx
;
R’o=//Rx , V’o =VRx/(+Rx)
+
+
Vo
-
Ro
+
RA
-
circuito equivalente
+
V’o
-
R’o
RV
-
circuito equivalente
Misure di resistenza: Metodo Voltamperometrico
• Possiamo schematizzare il circuito esterno al multimetro secondo
;
R’o=//Rx , V’o =VRx/(+Rx)
Thevenin: Vo =V, Ro =+Rx
+
+
Vo
-
Ro
+
+
V’o
-
IA=IR RA
-
circuito equivalente
R’o
RV
-
circuito equivalente VV=VR
• La tensione e la corrente misurate nei due casi sono quindi:
IX
V0
V
RX RA
R0 R A
VX
VR X
RV
V
'
RV R 0
RX
'
0
V
RA
R X 1
RX
RV
R V // R X
.......
Misure di resistenza: Metodo Voltamperometrico
IX
VX
V0
V
RX RA
R0 R A
VR X
RX
RV
R V // R X
V
RA
R X 1
RX
.......
RA
1
RX
RA RX
RV
VX
RX
RX 1
IX
RX RX RV // RX
1
1 1
RX RV 1 / RX
Quindi all’ ordine 0:
R
(0)
X
VX
IX
Misure di resistenza: Metodo Voltamperometrico
RA
1
RX
RA RX
RV
VX
RX
RX 1
IX
RX RX RV // RX
1
1 1
RX RV 1 / RX
Quindi all’ ordine 0:
E all’ ordine 1:
RX(1)
R
(0)
X
VX
IX
1
1 ( 0 ) 1
(0)
RX RV 1 / RX
(0)
RX
RA
1
(0)
RX
Misure di Resistenza: ponte di Wheatstone
A
Ro
+
V
-
R4
R3
R
B
R1
D
R2
• Trovare che condizione
devono soddisfare le
resistenze R1,R2,R3,R4
perchè in R non scorra
corrente (ponte in
equilibrio)
• Si risolve direttamente:
VB VD
I
R
VB VD VB VC VD VC
I1 R1 I 2 R2 ma, essendo I 0
C
VC VA
VC VA
I1
e I2
R1 R4
R2 R3
R1 R3 R2 R4
Misure di Resistenza: ponte di Wheatstone
A
Ro
+
V
-
R4
A
R
B
R1
R3
D
R2
C
C
• Una soluzione più furba consiste
nel ridisegnare il ponte così:
come due partitori in parallelo.
• Allora perchè in B ci sia la
stessa tensione che in D basta
che i due partitori abbiano la
stessa partizione, cioè che
R1
R2
R1 R4 R2 R3
ovvero
R1 R3 R2 R4
Misure di resistenza, altro utilizzo in lab. del
ponte di Wheatstone
Compact Pirani Gauge Sensor, Range 10-4 Torr, KF16 NW16, PN PTR26950A
Misure di Resistenza: Ohmmetro
Ohmetro
A
RA
+ V
-
V
I
RA Rx
Rx
V
Rx RA
I
• è uno strumento tarato con cui si
eseguono misure di resistenza in
modo semplice e rapido, anche
se con sensibilità e precisione
modeste.
• è costituito da una batteria con in
serie un milliamperometro. Si
misura la corrente che circola
quando il circuito è chiuso sulla
resistenza incognita.
• La scala è graduata in modo che
ci si legga direttamente la
resistenza Rx
• è una scala fortemente non
lineare.
Misure di Resistenza: Ohmmetro
• Questo circuito non consente di variare la sensibilità dello strumento
nè di compensare variazioni di tensione della batteria.
– R=resistenza che permette di variare la portata; f=f.e.m. batteria
– R1=resistenza interna amperometro
– R2=resistenza addizionale di shunt, variabile (>>RA) per compensare la scarica
della batteria
Ohmetro di base
Ohmetro reale
R1
A
A
RA
+ V
-
A
Rx
R2
+
Rx
f
-
R
Misure di Resistenza: Ohmmetro
• La corrente I che passa nell’ amperometro vale
R2
f
R2
f
IA I
R2 R1 R R R2 R1 R2 R1 ( R Rx )(1 R1 / R2 ) R1
x
R2 R1
• Quindi l’ andamento di IA(Rx)
è iperbolico inverso: la
R1
A
corrente aumenta al diminuire
della resistenza incognita.
A
• Si fissano f,R,R1,R2 in modo
R2
che I(Rx =0)=IFS.
+
Rx
f
f
I A(Rx 0) IFS
R(1 R1 / R2 ) R1
R
Rx
Rx 0
Regolazione
Meccanica
Rx
R2
Rx 0
Misure di Resistenza: Ohmmetro
• La natura non lineare dello strumento rende molto imprecisa la
misura per Rx grande. Da:
f
IA
( R Rx )(1 R1 / R2 ) R1
usando I FS
f
R(1 R1 / R2 ) R1
si può ricavare Rx in funzione di IA e poi differenziare rispetto a
IA: si ottiene:
Rx
Rx
IA
IA
IA
1
I FS
se I
A
0 e se
I
A
I
• Si conclude che l’ errore relativo diverge ai due estremi della
scala. Si deve quindi scegliere sempre un fondo scala che porti l’
indice entro +il 30% della metà della scala.
FS
Come si minimizzano le
incertezze in misure di resistenza
• Minimizzando variazioni di temperatura
delle R stesse (R(T)=R0(1T))
basse correnti che scorrono nel resistore
(eff. Joule)
• Effetti resistenza dei contatti (specialmente
per piccole R) in serie...
• Effetto resistenze parassite (umidità,
pulizia contatti, caso R elevate) in
parallelo...
Come si minimizzano le
incertezze in misure di resistenza
• Contributo non trascurabile (in alcune
condizioni) dei cavi!
Lettura a 4 fili!
Lettura a 2 fili
+
Rfilo
V
I
RX
-
VV VRX 2 IR filo
Rfilo
è la tensione che si misura con il voltmetro....e se Rfilo
è grande rispetto a RX ne dobbiamo tener conto....
Qui I e’ nota perche’ e’ quella fornita dal generatore di corrente
Lettura a 4 fili
+
V
Rfilo
I
RX
Rfilo
VV VRX 2 IR filo
Tensione misurata dal Voltmetro, ma in questo caso....I=0!!!
I e’ sempre quella di prima, fornita dal generatore di corrente, e RV
è alta ... (I nella maglia del Voltmetro è zero!)