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Classificazione in funzione della grandezza da misurare. Misuratori di tensione: voltmetri. • analogici, digitali, per tensioni continue, per tensioni alternate (di picco, a valor medio, a vero valore efficace). • Analizzatori di forma d'onda: Oscilloscopi, (nel dominio del tempo), Analizzatori spettrali, (nel dominio della frequenza). Misuratori di corrente: amperometri. • Analogici, digitali, per correnti continue, per correnti alternate (Amperometri di picco, a valor medio, a vero valore efficace. • Galvanometri, (indicatori di zero). Misuratori di tempo e frequenza: frequenzimetri e counter. Strumenti integratori. • Misuratori di carica Classificazione in funzione della grandezza da misurare. Misuratori di potenza: vattmetri. • vattmetri analogici, digitali, per regimi stazionari (corrente continua), per regimi alternati (corrente alternata); Misuratori di potenza reattiva: varmetri; Misuratori di energia: strumenti integratori, - contatori; Logometri (strumenti che eseguono un rapporto). • Ohmetri, (misuratori di resistenza), Impedenzimetri, (misuratori di impedenza); • Esistono sia strumenti analogici, sia strumenti digitali. Classificazione in funzione della frequenza. Corrente continua; Bassa frequenza, (minore di trenta chilo erz); Alta frequenza, (trenta chilo erz - un giga erz); Microonde, (un giga erz - trecento giga erz). Classificazione in base al tipo di funzionamento. Strumenti elettromagnetici: A ferro mobile; Strumenti magnetoelettrici: Bobina mobile; Strumenti elettrodinamici: Wattmetri; Strumenti a induzione: Contatori; Strumenti elettrostatici: Fenomeni elettrostatici (solo per corrente continua); Strumenti termici: Fenomeni termici (bimetalli o resistivi); Strumenti elettrochimici: Fenomeni elettrochimici (solo per corrente continua). Le caratteristiche principali sono. Valore di fondo scala Vu effe esse: Indica il valore più grande riportato sulla scala di uno strumento; è evidente che ogni scala ha il proprio e, in altri termini, rappresenta il massimo valore misurabile di una grandezza, con quella scala. Portata di uno strumento: Indica il massimo valore di una grandezza elettrica che uno strumento può misurare. Può coincidere o meno col valore di fondo scala e, la sua scelta, è condizionata dal campo utile dello strumento, che si definisce come quel tratto della scala entro il quale è possibile effettuare la misura, con la precisione richiesta. In realtà, come si vedrà in seguito, la scelta della portata va effettuata in modo tale che, l’ìndicie, si porti il più vicino possibile al fondo scala. Costante di uno strumento, cappa: Indica il valore che compete a ogni divisione, espresso nella stessa unità di misura della grandezza elettrica che si vuol misurare. Si determina mediante il rapporto tra il valore di fondo scala e il numero di divisioni: Classe di precisione di uno strumento: Gli strumenti elettrici sono anche classificati in base al loro grado di precisione, desunto dal confronto con uno strumento campione, ritenuto privo di errori. Le norme CEI suddividono gli strumenti in classi, in funzione degli indici di precisione come di seguito indicato: da 0,05 a 0,1 strumenti campione da laboratorio; 0,2 strumenti da laboratorio; da 0,3 a 0,5 strumenti per misure di controllo; da 1 a 5 strumenti portatili, industriali e da quadro. Potere risolutivo: Viene così definita la minima variazione della grandezza di ingresso, apprezzabile mediante lo strumento. Sensibilità: Indica il minimo valore di corrente che deve attraversare lo strumento affinché l’ìndicie si porti a fondo scala. Stabilità: Esprime la capacità dello strumento, di mantenere inalterate le proprie qualità di misura nel tempo, ovvero di riprodurre, a distanza di tempo, il medesimo valore per la stessa grandezza misurata. Linearità: È la capacità dello strumento di dare luogo a indicazione uguali, in corrispondenza di uguali variazioni della grandezza di ingresso, in ogni punto del suo campo di misura. Le scale graduate possono essere: Lineari: Lungo tutta la scala, ciascuna divisione è frazione costante dell’intera scala; Quadratiche: Dense all’inizio e larghe alla fine; Logaritmiche: Larghe all’inizio e dense alla fine. Generalità sui voltmetri: • Il voltmetro è uno strumento a due morsetti che misura la tensione in una sezione di un circuito elettrico. • I morsetti devono essere collegati ai terminali della sezione di circuito su cui si vuole misurare la tensione. • Il voltmetro deve essere inserito in parallelo all'elemento circuitale ai cui morsetti si vuole misurare la tensione. • Il voltmetro ideale non deve perturbare il circuito su cui vengono eseguite le misure di tensione. Questo significa che non deve assorbire corrente dal circuito cui è collegato, (I = a 0). • L'impedenza interna del voltmetro deve essere zeta vu = infinito. • Un voltmetro reale ha impedenza interna elevata, ma non infinita. L'ordine di grandezza va dai 10 alla quarta ohm (voltmetri elettromeccanici, impedenza induttiva) ai 10 alla sesta ohm (voltmetri elettronici, impedenza capacitiva). • Per questo motivo i voltmetri reali sono percorsi da una corrente. La presenza di questa corrente costituisce un contributo sistematico all'incertezza di misura. • E' necessario tenerne conto, apportando le necessarie correzioni al risultato della misura. (La natura delle correzioni da apportare dipende dal tipo di misura effettuata). Generalità sugli amperometri: • L'amperometro è uno strumento a due morsetti che misura la corrente circolante in un lato di un circuito elettrico. • I morsetti devono essere collegati in modo tale che l'amperometro sia percorso dalla corrente che si intende misurare. • L'amperometro deve quindi essere inserito in serie al lato del circuito di cui si vuole misurare la corrente. • L'amperometro ideale non deve perturbare il circuito su cui viene eseguita le misure di corrente. Ciò significa che non deve causare cadute di tensione sul lato a cui è collegato (delta Vu = a 0). • L'impedenza interna dell’amperometro deve essere: Zeta a = a 0. • Gli amperometri reali hanno impedenza interna piccola, ma non nulla. L'ordine di grandezza è di qualche ohm. Per questo motivo sugli amperometri reali si localizza una caduta di tensione. • La presenza di questa caduta di tensione costituisce un contributo sistematico all'incertezza di misura. • E' necessario tenerne conto, apportando le necessarie correzioni al risultato della misura. (La natura delle correzioni da apportare dipende dal tipo di misura effettuata). Generalità ohmmetri: L’ ohmetro è un circuito che consente la misura di resistenze mediante lettura diretta. Lo schema elettrico di un ohmetro è rappresentato in figura: • mu A è un microamperometro di resistenza interna r a nota o misurabile e fondo scala = 50 micro amper; •erre esse è una resistenza variabile; •erre 1 è una resistenza di carico, di valore noto; • Gi è un generatore di tensione continua. Lo strumento di cui illustreremo il metodo di allestimento e di inserzione circuitale è il Tester analogico ICE 680 erre. Misure di tensioni (Volts) in corrente continua (20.000 ohm per Volt). Per le misure di tensione in corrente continua, si introduce completamento lo spinotto nero (negativo) dei puntali nella boccola contrassegnata con il segno uguale in nero su fondo bianco. L’altro puntale, rosso, (positivo) in una delle boccole contrassegnate anch’esse con le seguenti diciture in nero: 100 milliVolt continua; 2 Volt continua; 10 Volt continua; 50 Volt continua; 200 Volt continua; 500 Volt continua; 1000 Volt continua, a seconda della portata più appropriata. Quando si ha un dubbio sull’entità della grandezza da misurare, conviene partire dalla portata più alta disponibile e quindi, dopo la prima lettura, si può spostare il puntale rosso nelle portate più basse al fine di aumentare la precisione della lettura. Premendo il pulsante della sensibilità si può raddoppiare la portata in esame. Misure di tensioni (Volts) in corrente alternata (4.000 ohm per Volt). Per le misure di tensione in corrente alternata, si introduce completamente un terminale dei puntali nella boccola contrassegnata con il simbolo alternata in rosso su fondo bianco. L’altro puntale in una delle boccole contrassegnate anch’esse con le seguenti diciture in rosso: 10 volt alternata; 50 volt alternata; 250 volt alternata; 500 volt alternata; 1000 volt alternata, a seconda della portata più appropriata. Quando si ha un dubbio sull’entità della grandezza da misurare, conviene partire dalla portata più alta disponibile e quindi, dopo la prima lettura, si può spostare il puntale rosso nelle portate più basse al fine di aumentare la precisione della lettura. Per eseguire una misura sulla portata 2 volt alternata, introdurre uno spinotto nella boccola contrassegnata con l' indicazione picofarad-2 volt pF-2V ohm per 10.000, e l’altro puntale nella boccola che viene usata anche per le portate 50 micro amper 100 millivolt continua 2 volt alternata 250 micro amper alternata. Premendo il pulsante della sensibilità si può raddoppiare la portata in esame.