Alimentatore e tester

L'alimentatore è un apparecchio che preleva l'energia dal sistema di tensione in alternata della rete (230 Volt alternata a 50 Hz) e fornisce in uscita un sistema di tensione continua. Solitamente la tensione in uscita ha un valore piuttosto basso (minore di 50 Volt, quindi non pericoloso) e regolato in modo che non cambi al variare delle condizioni di utilizzo (con/senza circuito, cali di tensione di rete, variazioni di temperatura, ecc.).

Gli alimentatori sono indispensabili quando si usano apparecchiature elettroniche; queste infatti necessitano sempre di una alimentazione in continua (alimentatore o batteria).

Gli alimentatori da banco presenti in laboratorio hanno:

• valori di tensione stabilizzati e preimpostati (+5/+12/+15 Volt, -5/-12/-15 Volt) prelevabili dalle boccole ai lati
• una boccola per la massa (0 Volt) in posizione centrale

Gli alimentatori duali regolabili hanno dei pulsanti o selettori che permettono di impostare la modalità di funzionamento come¹⁾:

• indipendente, dove i due generatori funzionano in maniera indipendente uno dall'altro (utile quando servono due tensioni diverse tra loro)
• parallelo, dove i due generatori sono in parallelo e impostati con la regolazione del generatore master (utile per avere più corrente in uscita)
• serie, dove il morsetto - del generatore master è collegato internamente al + del generatore slave e le due tensioni sono uguali e impostate dal master (utile quando servono due tensioni uguali ma di segno opposto riferite ad un punto comune, i due morsetti collegati tra loro)

In questi alimentatori è presente anche:

• un morsetto GND (spesso verde) direttamente collegato a terra attraverso il cavo di alimentazione che non usiamo (non è la massa o il meno del circuito che verrà montato!)
• una manopola per limitare il valore massimo di corrente e una spia OL (overload) o CC (constant current) che indica l'intervento del limitatore (utile per evitare di danneggiare il circuito o per ottenere una sorgente di corrente)

Gli strumenti digitali non sono necessariamente più precisi di quelli analogici ma sono molto più pratici da usare. Per questo motivo in elettronica si fa uso quasi esclusivamente di strumenti digitali, in particolare del multimetro (o tester), uno strumento in grado di misurare più grandezze. Solitamente un tester può misurare:

• tensioni continue
• tensioni alternate
• correnti continue
• correnti alternate
• resistenze

In alcuni tester sono presenti altre funzioni come ad esempio:

• test di continuità (il tester emette un suono se due punti sono collegati elettricamente)
• misura della capacità dei condensatori
• misura del guadagno dei transistor
• misura di temperatura (con un'apposita sonda)
• scelta automatica della scala (autorange)

In commercio esistono modelli da molto economici (intorno a 10€) a molto costosi (più di 200€) ma quasi tutti hanno lo stesso aspetto²⁾:

Nella figura si riconoscono:

• il display digitale
• un selettore rotativo³⁾ che permette di scegliere la grandezza misurata e il valore massimo
• due fori per la misura di capacità di un condensatore
• quattro boccole per collegare lo strumento al circuito di misura

Delle quattro boccole una è detta comune perché viene usata in tutte le misure (di solito è colore nero ed è identificata dalla sigla COM); le altre vengono usate in base alla grandezza da misurare (identificata dall'unità di misura). Nelle boccole si inseriscono due cavi (uno rosso e uno nero) che collegano lo strumento al circuito di misura. Il terminale di questi cavi può avere forma diversa a seconda dell'impiego, ad esempio:

• puntale
• banana
• coccodrillo
• BNC

Nella figura⁴⁾ seguente sono rappresentati due puntali:

Un connettore a banana⁵⁾:

Un coccodrillo⁶⁾:

Un connettore BNC⁷⁾ (cavi coassiali per oscilloscopi, generatori di funzioni):

Le principali caratteristiche di uno multimetro sono:

• la portata o valore di fondo scala che corrisponde al massimo valore misurabile. Gli strumenti digitali hanno più portate per la stessa grandezza. Per effettuare correttamente una misura occorre scegliere la portata più vicina - ma superiore - al valore da misurare.
• la risoluzione che è definita in base al numero di cifre visualizzabili sul display. La figura 15 mostra il display di un multimetro con risoluzione di 3½ cifre, che può visualizzare valori da 0000 a 1999 (la mezza cifra è quella più significativa e può essere solo 0 o 1)
• la precisione espressa come errore relativo percentuale a cui va sommata un'incertezza sulla cifra meno significativa. Ad esempio con precisione 0,5% ± 2 digit e valore misurato 1527mV l'errore assoluto vale 1527×0.005 ± 2 mV quindi l'errore assoluto è 8mV - imputabili alla parte percentuale - da sommare a 2mV - imputabile ai digit - e la misura vale 1527mV ±10 mV (il valore vero è compreso tra 1517 mV e 1537 mV)

Altre caratteristiche importanti sulle quali per semplicità sorvoliamo sono la sensibilità, la prontezza, l'impedenza di ingresso.

Prima di effettuare una misura bisogna impostare il selettore e collegare opportunamente i cavi rosso e nero.

La posizione del selettore va scelta considerando:

• la grandezza da misurare (tensione, corrente, resistenza, ecc.)
• la forma d'onda della grandezza (continua o alternata)
• la portata (possibilmente vicina al valore da misurare ma superiore; nel dubbio si sceglie la portata più alta e poi rifare la misura con quella corretta)

Il cavo nero va sempre nella boccola COM (comune), quello rosso invece va inserito nella boccola contrassegnata dall'unità di misura della grandezza da misurare⁸⁾.

Queste operazioni non vanno svolte frettolosamente perché un'errata impostazione dello strumento darà luogo a una lettura errata o peggio porterà alla rottura dello strumento⁹⁾.

Per misurare la tensione tra due punti di un circuito occorre:

• individuare il punto a potenziale maggiore (se si sbaglia il valore misurato sarà negativo)
• collegare il puntale rosso questo punto (il +) e quello nero all'altro (il -)

Questo tipo di collegamento, illustrato dalla figura 17 è detto in parallelo, che in elettronica significa sottoposto alla stessa tensione. La tensione ai capi dello strumento è infatti la stessa che c'è tra i due punti del circuito.

Questa misura è la più semplice perché può avvenire senza interrompere il funzionamento del circuito.

La misura di corrente è più complicata di quella di tensione perché per collegare lo strumento è necessario interrompere il funzionamento del circuito. Per misurare la corrente che attraversa un componente bisogna:

• individuare il verso della corrente (se si sbaglia il valore misurato sarà negativo)
• interrompe il circuito scollegando uno dei due morsetti del componente
• chiudere nuovamente il circuito inserendo lo strumento tra il morsetto scollegato e il resto del circuito (la corrente deve entrare dal cavo rosso e uscire dal nero)

Questo tipo di collegamento, illustrato in figura 18, è detto in serie, che in elettronica significa attraversato dalla stessa corrente. Nello strumento infatti passa la stessa corrente che attraversa il componente.

Per misurare la resistenza di un conduttore è sufficiente collegare i suoi morsetti ai terminali del multimetro.

• paragrafo 6 sezione 1C: alimentatore stabilizzato (in particolare i collegamenti in particolare 5)
• paragrafo 14 sezione 1C: multimetro

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