Il multimetro analogico

Seppure sia uno strumento di misura oggi utilizzato prettamente per misure a banco, e sostituito dagli attuali digitali, sono del parere che sia uno strumento insostituibile in alcuni casi, e che sia comunque bene conoscere, se si considera che non è difficile trovare in alcuni casi strumenti di misura analogici in dispositivi industriali e non.

Il multimetro analogico,  meglio conosciuto fra gli addetti ai lavori, con il nome di “tester” , è uno strumento di misura versatile, in quanto si possono eseguire le misure di tensione, intensità di corrente e di resistenza, ovvero le grandezze fisiche fondamentali di ogni circuito elettrico ed elettronico.

1 ICE680R

Il multimetro analogico è il fratello maggiore dell’attuale multimetro digitale. Quest’ultimo presenta dei vantaggi che lo rendono preferibile, tra cui la rapidità e facilità di lettura della misura sul suo display, le molteplici funzioni che può offrire, i costi accessibili ad ogni tipo di esigenza, la praticità d’uso in particolare la sua trasportabilità dovuta all’assenza di parti elettromeccaniche suscettibili a rotture, ed altro ancora che si potrà poi esporre in una possibile esposizione su questi strumenti.

2 KDM1O GBC

Ma nonostante ciò il multimetro analogico, è pur sempre presente e preferibile in alcune misurazioni da banco, ad esempio nelle misure o verifiche dove il caratteristico indice (o lancetta) del galvanometro, con il suo movimento balistico fornisce la possibilità di valutare alcune grandezze fisiche, per le quali, una rapida successione di cifre sul display di un multimetro digitale non potrebbe rendere apprezzabile come l’indicazione espressa dal movimento dell’indice del multimetro analogico. Occorre però precisare che gli attuali multimetri digitali, non propriamente di basso costo, offrono oltre l’indicazione numerica, anche un bargraph che indica una variazione di livello, imitando così l’effetto balistico dell’indice del multimetro digitale, anche se a mio umile parere non è esattamente la stessa cosa.

Non è intenzione in questa esposizione eseguire un raffronto multimetro analogico vs multimetro digitale, ma solamente descrivere brevemente come sia fatto e come funzioni il primo, fermo restando che in tal caso si potrebbe parlare di peculiarità dell’uno e dell’altro e non di pregi e/o difetti. 😉

Ora per il multimetro analogico, possiamo dire che la “lettura della grandezza misurata” richiede una particolare attenzione da parte dell’operatore, perché questa operazione non venga influenzata da possibili ”errori di misura”.
In tal senso in breve si possono considerare in “errori accidentali” caratteristici dei multimetri analogici, come “ l’errore di parallasse” che si genera grazie all’angolo tra la posizione dell’operatore e la perpendicolare della scala dello strumento; altro errore può essere quello di “ valutazione” ovvero quello di riuscire ad apprezzare le suddivisioni che caratterizzano la scala di lettura, ed a questi vanno aggiunti i possibili errori generati dalla posizione dello strumento. Si dovranno poi considerare gli “errori sistematici” tipici di ogni strumento di misura, come la “calibrazione”, e il “metodo di misura” adottato.

E non ultimo da considerare gli errori di misura che per la loro complessità meriterebbero una trattazione a parte, sia per quanto concerne il multimetro analogico che quello digitale.

Si è detto che il multimetro analogico è uno strumento versatile, questo perché consente la possibilità di misurare le grandezze fisiche fondamentali che governano ogni circuito elettrico, ovvero quelle di tensione, intensità di corrente e resistenza elettrica. La misura viene eseguita attraverso la lettura della posizione di un indice su di una scala graduata, gli elementi principali del componente fondamentale di un multimetro analogico ovvero il “galvanometro” o “microamperometro”.

Il galvanometro.

3 Galvanometro

Il galvanometro o microamperometro è un trasduttore magnetoelettrico, poiché trasduce la grandezze sotto misura in uno spostamento di un indice su di una scala. L’indice è solidale con una bobina che attraversata dalla grandezza fisica sotto misura, genera un campo magnetico di intensità proporzionale alla grandezza elettrica misurata. Questa bobina libera di muoversi nel traferro di un magnete permanente, si sposterà di un angolo di quantità proporzionale all’effetto dei due campi.

4 strumento magnetoelettrico

Il galvanometro, ovvero lo strumento indicatore del multimetro, è realizzato da una parte mobile, meglio nota con “equipaggio mobile” è formato da una bobina in filo di rame isolato con smalto, molto sottile e di molte spire con forma rettangolare. Nella normale condizione di riposo , assume una posizione che vede l’indice al quale è meccanicamente collegata, in posizione di inizio scala.
Grazie all’azione di una forza di origine magnetica, e di intensità proporzionale alla grandezza sotto misura, l’equipaggio mobile esegue un movimento, trascinando con se l’indice. Questo movimento viene contrastato dalle molle antagoniste che realizzano un’azione resistente e proporzionale allo spostamento dell’equipaggio mobile.
Nell’istante in cui la forza generata dalla grandezza sotto misura e quelle delle molle antagoniste si fanno equilibrio, il movimento dell’equipaggio mobile si arresta, ed altrettanto farà l’indice, che fornirà in sua corrispondenza sulla rispettiva scala graduata considerata il valore della grandezza sotto misura.

I componenti fondamentali di un multimetro analogico sono l’indice, con il quale si dovrà eseguire la lettura della misura per la relativa scala di riferimento, ed è realizzato in genere da una sottile asta fissata ad un estremo su di un perno di sostegno dell’equipaggio mobile, la sua caratteristica è di essere molto leggero e di avere la parte terminale realizzata a coltello per agevolare la lettura sulla vicina scala di riferimento, ed ha una lunghezza tale da poter far apprezzare anche piccole variazioni di angolo, in genere è realizzato in alluminio.

Abbiamo parlato di scala di riferimento, in tal senso ci si riferiva alla cosiddetta scala graduata , ovvero quella scala che permette di rilevare il numero di unità di misura, della grandezza fisica che si sta misurando, e tanto maggiori sono il numero di divisioni della scala tanto più questa è completa. Le scale che si realizzano possono essere: -scale lineari, dove ogni divisione è una frazione costante dell’intera scala, -scale quadratiche, dove le divisioni sono dense all’inizio e larghe alla fine con legge di variazione quadratica, -scale logaritmiche, dove le divisioni sono larghe all’inizio e strette alla fine con legge di tipo logaritmica. Occorre considerare che alcuni multimetri analogici, fra le loro scale presentano un tratto di fondo a specchio per consentire una migliore lettura evitando l’errore di parallasse.

 

Relativamente alla meccanica del gruppo di lettura, o meglio l’equipaggio mobile del galvanometro o microamperometro, si riconoscono alcuni elementi importanti, tra cui le molle che rappresentano l’elemento di reazione a contrastare il movimento dell’equipaggio mobile, queste sono due e di tipo elicoidale che giacciono su di un piano perpendicolare all’equipaggio mobile con un estremo connesso con questo e l’altro alla struttura dello strumento. Altro elemento importante sono i perni che sostengono l’equipaggio mobile e ne consentono la rotazione intorno ad un asse passante per i perni stessi, sono realizzati in modo da offrire in minor attrito possibile e di non risentire nel tempo di usura, al fine di non far nascere giochi che possano falsare la misura, sono realizzati in acciaio o pietra durissima, dove si ricava un

5 strumento elettromagnetico

incavo a calotta sferica dove si impernia l’asse dell’equipaggio mobile che è un alberino in acciaio terminato con una punta di tipo conico. Altro elemento da considerare è il nucleo ferromagnetico, che presenta una forma cilindrica, in modo da offrire un traferro uniforme cosi che le linee di flusso del campo prodotto dal magnete permanente risultino radiali rispetto all’asse del cilindro stesso che coincide con l’asse della bobina mobile.

Dopo le parti meccaniche fondamentali che compongono il galvanometro possiamo vederne le caratteristiche, principali che poi sono quelle dello strumento di misura, quali appunto la sensibilità e la portata.

7a galvanometro

Il galvanometro o microamperometro è uno strumento di tipo elettromagnetico di alta sensibilità, in quanto rileva piccolissime ampiezze di differenza di potenziale ed intensità di corrente, questo viene utilizzato nei multimetri analogici in combinazione con precisi circuiti perché lo strumento possa rilevare valori di tensione, intensità di corrente e resistenza con ampio spettro di ampiezza, o meglio con differenti portate.

La sensibilità, rappresenta il rapporto fra la variazione dell’indicazione dello strumento e la variazione della grandezza in misura che l’ha determinata, o semplicemente il valore dell’intensità di corrente necessaria affinchè l’indice devi fino a fondo scala del galvanometro o microamperometro.
Ora se quest’ultimo ha una sensibilità di 50µA significa che il valore di intensità di corrente che occorre per far deviare l’indice fino a fondo scala sarà appunto di 50µA, e questo valore indicherà un’altra caratteristica in questo caso che sarà il valore di portata, cioè il limite superiore del campo di misura di uno strumento che in questo caso sarà il valore massimo di 50µA.
Grazie all’utilizzo di adeguati circuiti, lo strumento come abbiamo detto, diventerà misuratore di diverse grandezze e portate, di tensione, corrente e resistenza, la sua sensibilità in questo caso diventerà quella del multimetro ed è indicata in ohm per volt. Il valore comune di un multimetro analogico è rappresentato da 20000 ohm/volt, dove la resistenza di ohm/volt rappresenta la resistenza in ohm opposta dallo strumento per ogni volt di portata.

6 ohm-volt ice 680r

Indicata sempre sullo strumento ed espressa appunto in ohm/volt, per le due differenti tensioni di misura.

ICE680R …

6a ICE680R

Nelle immagini che hanno preceduto l’esposizione, hanno visto come riferimento il mitico multimetro analogico della ICE, il Superterster 680R prodotto negli anni settanta e fratello maggiore del 680G. A mio umile avviso questi strumenti hanno fatto la storia della misura per i tecnici in ogni settore, mostrandosi molto versatili e molto affidabili, come lo sono ancora oggi. Presentano la caratteristica selezione della funzione di misura e portata attraverso apposite boccole in cui inserire i puntali, e la classica rotellina (trimmer) per la regolazione di zero nella posizione di ohm per uno, tipica funzione di azzeramento consigliata sempre prima di ogni misura. Il manualetto a corredo dello strumento è molto interessante, sia per la parte descrittiva dello strumento che per la parte di misura con relativi esempi, schemi e suggerimenti, e cosa ancora più interessante il costruttore sullo stesso manuale rende disponibile lo schema elettrico dello strumento ed il riferimento dei componenti su PCB…

Insomma cos’altro si può desiderare oltre ad uno strumento professionalmente valido, e a corredo tutte le info necessarie per capirne-testarne il suo funzionamento…questo per dire che a mio avviso è stato e sarà sempre un valido strumento di misura, da banco, in quanto oltre le canoniche misure di tensione, corrente, resistenza, fornisce la possibilità di misure di capacità, reattanza e frequenza .

L’azzeramento del multimetro analogico

E’ una procedura consigliata prima di eseguire una qualsiasi misura, consente di verificare il funzionamento dello strumento e di verificare che l’indice si porti correttamente a fondo scala, ovvero che si arresti in prossimità dello zero. La procedura è semplicissima, una volta selezionate con le bananine dei puntali le boccole di ohm ed ohm per uno si cortocircuitano i puntali e l’indice si sposterà sul fondo scala al valore zero, qualora l’indice non arrivi esattamente allo zero o magari vada leggermente oltre si aggiusterà la posizione agendo sulla rotellina di regolazione (REG) portando l’indice nella corretta posizione. A questo punto lo strumento è pronto all’utilizzo.

8 azzeramento ICE

Riferimenti
Manuale per il laboratorio di misure elettroniche – F.Frascari/ R.Giometti, Ediz.Calderini ’85.
manuale a corredo ICE680G
Wikipedia:multimetro

Disclaimer
Testo ed immagini di questa esposizione sono frutto di elaborazione propria, e rappresentata a scopo di studio e didattico, pertanto ogni possibile danno a cose e persone per utilizzo improprio delle informazioni non è responsabilità dell’autore, che declina ogni responsabilità.

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