Anteprima Estratta dall' Appunto di Misure
elettroniche,sensori e trasduttori 1
Università : Università degli studi Genova
Facoltà : Ingegneria
Indice di questo documento
L' Appunto
Le Domande d'esame
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L' Appunto
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Dipartimento di Ingegneria Biofisica ed Elettronica
Università degli Studi di Genova
PSPC-Research Group
Insegnamento di
co
m
MISURE ELETTRONICHE,
SENSORI e TRASDUTTORI 1
rib
e.
Appunti alle lezioni
AB
Ct
c
(°PSPC-Lab
2000, i diritti d’autore sono riservati)
Docente:
Data:
Versione:
Note:
Prof. Giacomo Mario Bisio
23-01-2002
1.0
Le sezioni individuate da * sono da considerarsi non necessarie alla preparazione
dell’esame di DU, quelle con ** alla preparazione dell’esame (laurea e DU)
Via Opera Pia 11a, I-16145 Genova,Italy
ABCtribe.com - [Pagina 3]
http://pspc.dibe.unige.it/∼misure
AB
Ct
rib
e.
co
m
2
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Indice
I
Strumenti per la misura di grandezze elettriche
1 Strumenti elettromeccanici
1.3
1.4
1.5
1.6
m
Lo strumento a bobina mobile (PMMC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Utilizzo dello strumento a bobina mobile come amperometro . . . . . . . . . .
1.1.2
Voltmetro DC a bobina mobile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
e.
co
1.1.1
11
14
18
22
1.2.1
Schema serie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
23
1.2.2
Schema parallelo ** . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
25
Misure potenziometriche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
26
1.3.1
Potenziometro di Kelvin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
27
Elettrometri . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
28
1.4.1
Elettrometro a bilancia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
28
1.4.2
Elettrometro a quadranti . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
30
Strumenti elettrodinamici . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
31
1.5.1
Generalità . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
31
1.5.2
Amperometro e voltmetro in corrente alternata . . . . . . . . . . . . . . . . . .
34
1.5.3
Wattmetro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
35
Strumenti AC basati su PMMC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
38
rib
Multimetro analogico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Ct
1.2
11
AB
1.1
9
3
ABCtribe.com - [Pagina 5]
4
INDICE
1.6.1
Voltmetro AC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
38
1.6.2
Amperometro AC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
40
2.1
Voltmetri digitali
45
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
45
2.1.1
Conversione a singola rampa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
45
2.1.2
Conversione a doppia rampa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
46
2.1.3
Conversione tensione-frequenza . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
47
2.1.4
Conversione A/D con rampa a gradini . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
48
2.1.5
Conversione A/D per successive approssimazioni . . . . . . . . . . . . . . . . .
48
m
2 Strumenti elettronici
Tensioni AC : misura della tensione di picco . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
49
2.3
Tensioni AC : misura di rms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
50
rib
e.
co
2.2
CRT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
AB
3.1
51
Ct
3 Oscilloscopi
4 Metodi di confronto per la misura R,L,C
51
55
4.1
Misura di resistenze : ponte di Wheatstone . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
55
4.2
Misura a ponte di piccole resistenze *
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
56
4.3
Misure di resistenze di grande valore . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
58
4.4
Misure di capacità . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
59
4.5
Ponti per induttanze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
61
4.6
Ponti di Maxwell-Wien e di Hay . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
63
4.7
Schema a confronto di induttori . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
64
4.8
Rappresentazione dell’incognita nei ponti serie e parallelo . . . . . . . . . . . . . . . .
65
4.8.1
65
Circuiti ponte serie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
ABCtribe.com - [Pagina 6]
INDICE
5
4.8.2
Circuiti ponte parallelo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
65
Posizione degli elementi variabili . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
65
4.10 Sorgenti di errore . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
66
4.11 Misura di L e C con tecniche elettroniche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
67
4.12 Misure di L in alta frequenza . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
68
4.12.1 Circuiti a risonanza . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
68
4.13 Metodi di ponte-Complementi ** . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
68
4.13.1 Principio e schema fondamentale. Modi di impiego con correnti continue . . . .
68
4.13.2 Tecniche e accorgimenti di misura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
70
co
m
4.9
. . . . . . . . . . . . . . . .
72
4.13.4 Teoria generale del ponte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
73
rib
e.
4.13.3 Intercambiabilitá dei lati opposti e delle diagonali
Ct
4.13.5 Sensibilitá del metodo a ponte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
77
80
4.13.7 Doppio ponte di Thomson (Lord Kelvin) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
80
4.13.8 Metodi di ponte a corrente alternata . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
84
4.13.9 Esempi di ponti a corrente alternata . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
85
4.13.10 Ponti a corrente alternata con piú di quattro lati . . . . . . . . . . . . . . . . .
93
4.13.11 Ponti automatici a corrente alternata . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
95
4.13.12 Le schermature nei ponti in corrente alternata . . . . . . . . . . . . . . . . . .
95
AB
4.13.6 Ponti a deviazione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.14 Ponti a lati di rapporto induttivi (Ponti a trasformatore) . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
4.14.1 Impiego di piú condensatori campione sul ramo di riferimento . . . . . . . . . . 101
4.14.2 Impiego di un divisore potenziometrico tipo Thompson-Varley . . . . . . . . . 102
ABCtribe.com - [Pagina 7]
6
II
INDICE
Sensori e Trasduttori
105
5 Sensori e Trasduttori
5.3
5.4
5.1.1
Termocoppia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
5.1.2
5 Leggi di impiego della termocoppia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
5.1.3
Esempio di impiego di una termocoppia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
Termocoppie-Complementi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
Generalità. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
5.2.2
Caratteristiche di una termocoppia. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
5.2.3
Legge delle temperature successive. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112
5.2.4
Legge dei metalli interposti. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
5.2.5
Circuiti e metodi di misura. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
5.2.6
Serie termoelettrica. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118
5.2.7
Termocoppie di uso più frequente. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
5.2.8
Protezione delle termocoppie. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120
rib
e.
co
m
5.2.1
Ct
5.2
Sensori di temperatura a termocoppia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
AB
5.1
107
Sensori di temperatura a resistenza elettrica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122
5.3.1
Generalità. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122
5.3.2
Materiali e caratteristiche dei termometri a resistenza. . . . . . . . . . . . . . . 122
5.3.3
Conformazione dei termometri a resistenza. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124
5.3.4
Termistori. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124
5.3.5
Protezione dei termometri a resistenza. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125
5.3.6
Circuiti di misura e precisioni raggiungibili. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125
5.3.7
Schema di utilizzo di un sensore resistivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126
Circuiti di compensazione e misura per sensori a termistorei * . . . . . . . . . . . . . . 127
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