Multimetro
Un multimetro (pronuncia multìmetro) è uno strumento di misura elettronico che integra diverse funzioni, definite "campi di misura", in un'unica unità.
Indice |
[modifica] Misure
Nel multimetro è permessa perlomeno la misurazione di:
- Tensione elettrica continua
- Tensione elettrica alternata sinusoidale
- Corrente elettrica continua
- Corrente elettrica alternata sinusoidale
- Resistenza elettrica
Le altre funzioni supplementari che si possono trovare in un multimetro sono:
- Misura di capacità elettrica ed induttanza;
- Misure di frequenza;
- Tester di continuità, che suona quando si ha continuità elettrica nel tratto di circuito in esame;
- Prova di funzionamento di diodi e transistor;
- Misura di correnti elevate con shunt esterni o pinze amperometriche;
- Misura di temperatura per mezzo di termocoppie collegate ad appositi connettori.
- Oscillatori e rilevatori di media frequenza per intervenire su apparecchi radio;
- Rilevamento dei valori efficaci o di picco massimo e minimo di tensione e corrente;
- Un rudimentale oscilloscopio, solo nei modelli digitali a microprocessore;
- Funzioni specifiche per elettrauto, tecnici telefonici, informatici ecc.
[modifica] Tipologia
I multimetri si dividono in:
- Digitali, mostrano il valore misurato su display a sette segmenti LED o LCD
- Analogici, sono in uso da molto più tempo, la lettura è data da un indice che si sposta sopra una scala graduata
Sono costruiti in due versioni:
- Palmari, molto maneggevoli, non hanno necessità di disporre di una presa di corrente per funzionare in quanto hanno al loro interno le batterie necessarie per l'alimentazione del circuito di misura. Nel caso dei multimetri analogici, l'alimentazione è necessaria solo per la misurazione della resistenza elettrica o per le funzioni aggiuntive in quanto la misura di corrente e tensione avviene sfruttando l'energia del circuito in esame.
- Portatili e Da banco, sono usati prevalentemente in un posto fisso di lavoro, avendo necessità di un'alimentazione elettrica esterna per funzionare; questi ultimi hanno generalmente prestazioni superiori e la possibilità di essere collegati in rete con altri strumenti tramite bus IEEE-488, ed essere gestiti da computer
I vari tipi di multimetri in commercio, il cui prezzo può variare da una decina di Euro dei modelli base di scarsa qualità a parecchie migliaia di Euro dei modelli più sofisticati, hanno caratteristiche diverse. Generalmente ad un prezzo superiore corrisponde un prodotto migliore.
La bontà di un multimetro si può valutare anche dalla sua impedenza o resistenza in ingresso, ovvero quanto il multimetro va a "caricare" il circuito in esame. Questa impedenza, misurata in ohm/volt è funzione del range su cui è impostato il multimetro: per esempio un multimetro dichiarato per 20.000 ohm/volt avrà resistenza in ingresso di due milioni di ohm nel range di 100 volt (100 V * 20.000 ohm/volt = 2.000.000 ohm). Un multimetro per uso elettronico o radio-elettrico deve avere come minimo resistenza in ingresso di 20 kohm/volt data la piccola entità dei segnali in gioco e la generalmente alta impedenza dei circuiti in esame: un'impedenza più bassa caricherebbe troppo il circuito in esame rendendo di fatto inutile la misurazione effettuata.
La sicurezza per l'utilizzatore è fondamentale: la presenza di doppio isolamento e di protezione degli ingressi aiuta ad evitare problemi o lesioni all'utilizzatore e danni allo strumento in caso di utilizzo errato. I multimetri sono divisi in varie categorie, ciascuna numerata con numerazione romana, in cui una numerazione più elevata indica uno strumento adatto a misure su circuiti aventi tensioni e potenze maggiori. Una suddivisione di questo tipo però si presta ad alcuni equivoci in quanto un multimetro conforme per esempio alla CAT II ed adatto per misure fino a 1000 V non è migliore di un multimetro conforme alla CAT III ma adatto a misure solo fino a 600V. Tanto più alta è la categoria, tanto più il multimetro è sicuro. I puntali, semplici contatti attraverso i quali connettere il multimetro al circuito in esame, devono essere adatti e compatibili pienamente con la categoria del multimetro in uso, oppure di categoria superiore.
[modifica] Categorie
Come suggerito dallo standard CEN EN61010 esistono quattro categorie di multimetri:
- CAT I: uso per correnti, tensioni e potenze molto basse;
- CAT II: uso per impianti elettrici domestici o residenziali;
- CAT III: uso con carichi di potenza come pannelli di distribuzione, motori, prese di distribuzione;
- CAT IV: uso per correnti, tensioni e potenze molto alte come per esempio quadri di distribuzione generale, quadri di misura di grandi impianti.
[modifica] Scelta tra analogico e digitale
Esistono in commercio sia multimetri analogoci sia multimetri digitali, ciascuno con proprie caratteristiche peculiari che lo fanno preferire in alcuni ambiti. Nel tempo sono anche stati prodotti modelli di multimetro dotati sia di display digitale sia di quadrante analogico (o di una piccola barretta che lo simula) per combinare i pregi di entrambi gli apparecchi.
I multimetri digitali vengono scelti in base alle specifiche che riguardano risoluzione, cifre e punti: la risoluzione indica la qualità della misura che uno strumento può effettuare, vale a dire come risponde lo strumento alla variazione del segnale di ingresso. Si classificano i multimetri digitali in base al numero di punti o di cifre che possono visualizzare: un comune strumento a 3 1/2 cifre può visualizzare tre cifre complete ed una ‘mezza’ cifra, dove con "mezza" cifra si intende che può assumere solo il valore di 0 oppure 1. Un siffatto display può quindi visualizzare numeri compresi tra 0000 e 1999. La regolazione del fondo scala sposta il punto decimale all'interno del display, permettendo quindi misure tra 0,000 e 1,999; 00,00 e 19,99; 000,0 e 199,9; 0000 e 1999. In questo esempio sono stati volutamente scritti tutti gli zeri per meglio rendere l'idea delle cifre decimali utilizzabili nelle varie scale di misura. Un modello a 4 1/2 cifre invece, con lo stesso criterio, offrirà la possibilità di effettuare misure comprese tra 00000 e 19999.
La precisione indica quanto la misura visualizzata dallo strumento si avvicina al valore reale del segnale che si sta misurando e solitamente è indicata come percentuale della misura: una precisione del 10% significa che ad una misura di 100,0 V letta sullo strumento corrisponde un valore reale compreso tra 90,0 V e 110,0 V. Tale tipo di precisione è inaccettabile in quasi tutti gli usi. I modelli digitali qualità accettabile devono avere precisione dello 0,5% o migliore.
Gli strumenti analogoci invece indicano l'errore come percentuale rispetto al fondo scala. Tipicamente un buon multimetro analogico ha precisione compresa tra ± 1% e ± 3% del fondo scala.
Lo strumento digitale, sebbene più diffuso, non ha reso completamente obsoleto l'analogico.
La misura indicata sul display degli strumenti digitali è più precisa rispetto ad una scala graduata, soprattutto per via degli errori di parallasse, difficilmente eliminabili in modo completo e degli errori introdotti dal dettaglio della scala graduata.
Lo strumento analogico viene preferito quando il segnale presenta variazioni nel tempo, in quanto la lancetta dello strumento riesce a seguire l'andamento del segnale mentre la logica del display elettronico non riesce a stabilizzarsi su un valore che non sia ragionevolmente stabile ed introduce perciò errori sistematici di misurazione; inoltre non richiede batterie se interessa misurare tensioni o correnti.
Per unire i due vantaggi, nei modelli digitali portatili più sofisticati, viene aggiunta sul display la visualizzazione del livello del segnale simulata con un cursore analogico. Nei modelli all'avanguardia è inoltre spesso presente una funzione di "Hold", cioè di blocco del valore letto, per esempio sul valore massimo o minimo misurato.
I modelli "autoranging" sono in grado di scegliere autonomamente la scala di misurazione adeguata al tipo di misura che si vuole effettuare: in questo caso si sceglie solo la grandezza da misurare (ohm, volt, ampere) e lo strumento autonomamente decide quale sia la scala da utilizzare: per esempio millivolt, volt, kilovolt.
[modifica] Funzionamento
Il Multimetro analogico è composto da un galvanometro e deve assorbire energia dal circuito in esame per fornire il risultato della misura. Se è necessario assorbire poca energia dal circuito conviene utilizzare un multimetro digitale. Il galvanometro è composto da un magnete permanente in cui è posta una bobina libera di ruotare perpendicolarmente alle linee del campo magnetico. Facendo circolare una corrente nella bobina si forma una coppia che tende a far ruotare le spire una molla appositamente calibrata si oppone alla rotazione delle spire e, di conseguenza, lo spostamento dell'indice è proporzionale all'intensità di corrente che circola nelle spire. Il fondo scala dello strumento è determinato dalla sua resistenza interna. Collegando resistenze diverse al galvanometro, in serie se si usa lo strumento come amperometro o in parallelo se si usa lo strumento come voltmetro, si può selezionare il fondoscala dello strumento.
Il multimetro è dotato di una o piú batterie per poter eseguire misure di resistenze.
[modifica] Errori sistematici
Utilizzando il multimetro bisogna ricordare che esso assorbe energia dal circuito, ovvero, durante la misura, nel punto del circuito in analisi viene aggiunto il valore resistivo (impedenza di ingresso) del multimetro, il valore standard dei multimetri da banco digitali è di 10 Megaohm.
[modifica] Accorgimenti
Per poter usare in modo corretto o migliorare la precisione di lettura di tale strumento si adotta:
- Specchi sotto la lancetta, sistema usato solo per gli strumenti analogici, per poter ridurre/annullare l'errore di parallasse
- Posizione, accorgimento necessario solo per gli strumenti analogici, generalmente ogni strumento analogico è studiato per essere posto in una determinata posizione, se messo in posizione diversa può indicare un valore falsato
- Scala, accorgimento valido per qualsiasi strumento, iniziare sempre la lettura impostando una scala elevata, per poi scendere gradatamente fino a che il valore non si avvicini senza superare il valore massimo della scala, in modo da non sovraccaricare il circuito elettrico e negli strumenti a indice l'equipaggio mobile, molto delicato, nonché avere una maggiore precisione.
[modifica] Voci correlate
[modifica] Altri progetti
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