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Con l'apparecchiatura descritta in "inverter con Arduino" sono state effettuate delle misurazioni con l'oscilloscopio ed un voltmetro.

 

schema2

Schema elettrico usato.

Lo schema comprende:

- una sorgente di tensione continua G, in questo caso una batteria di accumulatori al piombo12V, 10Ah

- un inverter, in questo caso realizzato con Arduino (vedi "inverter con Arduino")

- un carico ohmico L, in questo caso una lampadina dicroica 12V,20W

- strumentazione di misura:

* un voltmetro per misurare la tensione sul carico (sono stati usati diversi tester sia analogici che digitali)
* un oscilloscopio per misurare la tensione sul carico e per misurare la tensione su un resistore collegato in serie al carico (in questo caso la resistenza ha un valore di 0,1Ω) (nota 1)

 

Note sui collegamenti

La necessità di misurare con lo stesso oscilloscopio due tensioni diverse deve fare i conti col fatto che le sonde condividono la stessa massa, quella dell'oscilloscopio; i corrispondenti cavetti, quelli con il coccodrillo, devono quindi essere collegati allo stesso punto del circuito (nota 2).

Dallo schema si capisce che la tensione sul resitore sarà di segno opposto alla tensione sulla lampadina.

  

Oscillogramma

inverter A inv4

Scale

Dall'oscillogramma si osservano (vedi riquadro dei valori di tarature dell'oscillogramma in basso a sinistra):

asse x o dei tempi

- la scala dei tempi: M: 2.0ms/div (nota 3)

- il periodo misurato: T = 20ms

asse y o delle tensioni

- la scala della tensione sul carico (traccia rossa): 5V/div

- la scala della tensione sul resistore (traccia gialla): 100mV/div

- lo zero di ciascuna delle tracce è indicato dal segnalibro posto alla sinistra dell'oscillogramma; la posizione è anche richiamata nel quadretto delle tarature in basso

 

Misure

Semiperiodo: T/2 = 5 divisioni  il cui valore è 5div * 2,0ms/div = 10ms

Periodo: T = 20ms

Il tempo di conduzione: ton = 3,4div * 2,0ms/div = 6,8ms

Il valore massimo della tensione: Vmax = 1,7div * 5V/div = 8,5V

Il valore massimo della corrente: Imax: = V/R = 1,6div * 5V/div / 0,1Ω = 1,6A

 

Calcoli

- duty cycle: ∂ = conduzione/ semiperiodo = ton/T/2 = 6,8ms/10ms =  0,68

- valore medio della tensione in mezzo periodo: Vav = Vmax * ∂ = 8,5V * 0,68 = 5,78V

- valore medio della corrente in mezzo periodo: Iav = Imax * ∂ = 1,6V * 0,68 = 1,09A

trattandosi di onda quadra

- valore efficace della tensione: Vrms = Vmax * √∂ = 8,5V * √(0,68) = 8,5*.82 = 7,0V

- valore efficece della corrente: Irms = Imax * √∂ = 1,6A * √(0,68) = 1,6*.82 = 1,3A

 

Osservazioni

I valori misurati di tensione e corrente, con l'utilizzo di tester analogici e digitali ordinari, non danno valori attendibili perchè non sono costruiti per tensioni non sinusoidali.

Infatti risulta che la tensione misurata ai capi della lampadina è:

Tester analogico Vrms = 6,7V

Tester digitale Vrms = 7,06

Per rilevare tensioni alternate non sinusoidali occorre utilizzare voltmetri "true RMS" (a vero valore efficace).

 

Materiale per esercitazioni.

 

note

nota 1: per misurare correnti con l'oscilloscopio sono necessarie sonde di corrente. Un modo economico consiste nel misurare la tensione ai capi di una resistenza "puramente" ohmica e sfruttare la legge di ohm per correnti in regime variabile che assicura che il rapporto v(t)/i(t) è costante in ogni istante. noto v(t), si risale a i(t) sapendo che i(t)=v(t)/R

nota 2: anche in due punti diversi ma solo se appartengono a due circuiti separati galvanicamente, in tal caso, vengono uniti galvanicamente tramite il conduttore di massa

nota 3: per "div" si intende la suddivisione usata  per lo schermo che è il quadrato di un centimetro circa fatto di linee puntinate di bianco