Misurazioni con il tester

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Il tester (o multimetro) è senza dubbio uno strumento indispensabile per il tecnico che effettua misurazioni elettriche allo scopo di riparare o provare circuiti e verificare il valore dei componenti elettronici. Conoscerlo e sapere come utilizzarlo è fondamentale.

Oggi la quasi totalità dei tester presenti in commercio sono in grado di effettuare, tra l’altro, misurazioni in Ohm (resistenza), Volt (tensione) e Ampere (corrente). In questa lezione affronteremo proprio come effettuare queste misurazioni e con quali differenze.

NOTA: Per approfondire i concetti sopra menzionati, consiglio la lettura del primo articolo di questo corso: La legge di Ohm: Tensione, resistenza e corrente.

Il Tester: funzionamento di base

A seconda del tipo di misurazione che effettueremo, il tester assumerà la funzione dei seguenti strumenti di misura:

• Tensione: Voltmetro
• Corrente: Amperometro
• Resistenza: Ohmmetro

Generalmente un comune tester dispone di un display digitale per la lettura della misurazione (oppure con indicatore analogico, ad ago), un selettore (o commutatore) per scegliere il tipo di misurazione e due o più connettori per l’innesto dei “puntali”, ovvero, i due terminali: uno di colore nero (negativo) e l’altro di colore rosso (positivo). Nella foto che segue, è possibile vedere due esemplari.

Di seguito invece, vi mostriamo l’immagine di un tester con le sue principali caratteristiche. Si tratta di un modello molto diffuso tra gli appassionati, di fascia economica, ma efficace. Oltre alla misurazione dei parametri base (tensione, corrente e resistenza) offre anche la misurazione del guadagno (hFE) dei transistor a giunzione bipolare e la misurazione della continuità elettrica con avviso acustico. All’interno è presente anche un generatore di segnale a onda quadra, con uscita di circa 3,5 volt in valore efficace (5Vpp).

Misurare la tensione con il Voltmetro

AVVERTENZA: contatti fisici con conduttori sottoposti ad elevati valori di tensione, possono portare a choc, anche letali. Il corpo umano, infatti, pur avendo una discreta resistenza, con determinati valori di tensione, si lascia percorrere da correnti elettriche che non è in grado di sopportare, provocando in alcuni casi anche un arresto cardiaco.

Con il tester è possibile misurare sia la tensione continua DCV (Direct Current Voltage) che alternata ACV (Alternate Current Voltage). In questa lezione non affronteremo la differenza tra le due tipologie di correnti, ma ci limiteremo a descrivere in maniera molto semplice, che la tensione della corrente continua è quella delle batterie e degli alimentatori da banco, mentre l’alternata è tipicamente quella ad “alta tensione” della rete elettrica (compresa tra 220 e 230 Volt), che è possibile trasformare in “bassa tensione”, ad esempio, negli alimentatori da banco, prima di essere convertita in corrente continua (torneremo sull’argomento in maniera più dettagliata in futuro).

Dunque partiamo con la misurazione della tensione continua DCV ai capi di una comune pila, inserendo i puntali nel tester come segue: il nero nel connettore COM (comune) oppure in quello contrassegnato dal simbolo (-) e il rosso in posizione VΩmA (volt, ohm e milliampere) oppure in quello contrassegnato con il simbolo (+). Facendo scorrere il selettore nell’area indicata con l’etichetta DCV, scegliamo la “scala” con l’indicazione del valore superiore a quella che ci accingiamo a misurare: ad esempio se intendiamo misurare la tensione di una pila da 9 volt, scegliamo il valore della scala immediatamente superiore a 9, quindi almeno 10 oppure 20 e così via. Se scegliessimo una scala inferiore, non saremmo in grado di leggere il valore, poiché si troverebbe oltre il suo limite massimo di lettura. E’ importante, nelle misurazioni in tensione continua, rispettare la polarità, quindi il puntale nero andrà posizionato sul polo negativo della pila, mentre quello rosso, sul polo positivo, altrimenti leggeremo un valore invertito (cioè negativo). A seconda del livello di carica della pila, potremmo rilevare un valore inferiore o uguale a 9 volt. Se la pila è completamente (o quasi) scarica, la lettura potrebbe essere di pochi volt o nulla. Tale misurazione si esegue “in parallelo”, poiché la misurazione della tensione si basa sulla lettura di una differenza di potenziale presente tra due punti, anche in un circuito aperto (cioè in un circuito dove non c’è passaggio di corrente).

La misurazione della tensione alternata ACV, si effettua in modo analogo a quello appena descritto. E’ necessario far scorrere il selettore nell’area contrassegnata con l’etichetta ACV e selezionare la scala utilizzando lo stesso metodo esposto in precedenza, dopodiché posizionando i puntali ai capi dei due conduttori (senza differenza di polarità) si effettua la lettura. Prestate attenzione con la tensione della rete elettrica, poiché il contatto fisico con un conduttore sottoposto a 220 – 230 volt, può risultare fatale. Vi consigliamo di effettuare misurazioni in alternata solo all’uscita di trasformatori, con tensioni nell’ordine di 6 – 24 volt.

Naturalmente la misurazione della tensione, può essere effettuata anche nei “circuiti chiusi” (cioè alimentati e in funzione, quindi “con passaggio di corrente”). Nei circuiti elettronici molto spesso la tensione viene misurata a monte e a valle dei componenti, tra nodi, maglie, ecc… per confrontare le letture con i valori attesi (basati sui dati di progetto o calcolati) e per individuare le anomalie.

Misurare la corrente con l’Amperometro

A differenza della tensione, la corrente si misura “in serie”. Le cariche elettriche infatti, percorrono il circuito in un senso (se è continua) o in entrambi i sensi (se è alternata). Quindi per effettuare una misurazione di corrente, è necessario interrompere il circuito e posizionare i puntali del tester ai due capi dell’interruzione, permettendo alla corrente di attraversare lo strumento per essere misurata.

Per misurare la corrente continua, inserite i puntali nel tester come segue: il nero nel connettore COM (comune) oppure in quello contrassegnato dal simbolo (-) e il rosso in posizione VΩmA (volt, ohm e milliampere) oppure in quello contrassegnato con il simbolo (+). Fate scorrere il selettore nell’area contrassegnata con l’etichetta DCA (Direct Current Ampere) e selezionate una scala di valore almeno superiore a quella che intendete misurare. Se non conoscete il valore atteso della corrente che state misurando, vi consigliamo di partire dal valore di scala più elevato, per poi cambiare il selettore sulla scala di livello inferiore, fino a leggere il risultato con chiarezza. Il valore della corrente dipende dal circuito (dalla sua resistenza equivalente) e dalla tensione di alimentazione, quindi se state misurando la corrente in un circuito alimentato con comuni pile (1,5 volt ~ 9 volt), la corrente erogata, può essere compresa tra 0,… e qualche centinaia di mA.

A questo punto inserendo lo strumento nel rispetto della polarità, posizionando il puntale di colore rosso sul capo rivolto nella direzione del polo positivo e quello nero sul capo rivolto nella direzione del polo negativo della pila, sarà possibile leggere il valore della corrente rilevata dall’amperometro (se si invertono i puntali verrà visualizzato un valore negativo).

NOTA: per misurare correnti di valore più elevato, in un range compreso tra 1 e 10 ampere, in alcuni tester è necessario inserire il puntale di colore rosso nel connettore contrassegnato con l’etichetta 10 ADC (Ampere Direct Current).

Se lo strumento (il tester) dispone della funzionalità per misurare la corrente alternata sarà possibile effettuare tali misurazioni in modo analogo a quello appena descritto, con l’unica differenza che non è necessario rispettare la polarità. In questo caso il selettore dovrà essere posizionato (se disponibile) nell’area con l’etichetta ACA (Alternate Current Ampere), oppure, a seconda del tester cambiando la posizione del selettore che permette di selezionare AC (Alternate Current) e DC (Direct Current). In tal caso, le misurazioni di tensione e corrente, possono essere effettuate sia in continua che in alternata semplicemente spostando il selettore nella posizione desiderata.

Misurare la resistenza con l’Ohmmetro

La misura della resistenza elettrica, avviene sempre a circuito interrotto (o non sottoposto ad alimentazione) e in molti casi, direttamente ai capi del componente: una resistenza, un diodo, un circuito (e a volte anche tra i terminali di un transistor). Tale misurazione è di tipo “indiretta“, perché l’Ohmmetro ottiene il valore della resistenza applicando la Legge di Ohm. In realtà lo strumento rileva il valore della corrente che attraversa il componente sotto misura, mentre fornisce un valore di tensione noto: tale metodo è detto “voltamperometrico“.

Supponiamo ad esempio di dover misurare la resistenza di un circuito composto da una rete di resistenze collegate tra loro (sia in serie che in parallelo); per conoscere il valore equivalente in Ohm, sarebbe sufficiente alimentare il circuito con una tensione nota (ad esempio 5 volt) e misurare la corrente che lo attraversa con un amperometro. Immaginiamo ancora che il valore di corrente ottenuto dalla lettura sia pari a 10mA (0,01 A), a questo punto saremmo in grado di calcolare il valore della resistenza applicando la seguente formula della Legge di Ohm:

R = V / I = 5 / 0,01 = 500 Ω

Il tester quindi esegue automaticamente entrambe le letture (tensione e corrente) e restituisce il risultato in Ohm. Da qui la definizione di “lettura con il metodo voltamperometrico”.

Per misurare la resistenza di un componente o di un circuito, inserite i puntali nel tester come segue: il nero nel connettore COM (comune) oppure in quello contrassegnato dal simbolo (-) e il rosso in posizione VΩmA (volt, ohm e milliampere) oppure in quello contrassegnato con il simbolo (+), fate scorrere il selettore nell’area contrassegnata con l’etichetta Ω e selezionate una scala di valore almeno superiore a quella che pensate di misurare. Se non conoscete il valore atteso della resistenza che state misurando, è utile partire dal valore di scala più alto, per poi far scorrere il selettore sulla scala di livello inferiore, fino a leggere il risultato con estrema chiarezza. Non è necessario rispettare alcuna polarità. Anche invertendo i puntali, la lettura non cambia.

NOTA: Se il valore della resistenza è maggiore della scala selezionata, lo strumento segnerà infinito ∞, oppure la cifra contrassegnata con il numero 1, ma sul lato sinistro del display.

Conclusioni

Per muovere i primi passi nel mondo dell’elettronica bisogna sapersi destreggiare con gli strumenti di misura. Il tester rappresenta uno tra i principali, se non il più importante accessorio che non deve mai mancare nel laboratorio di un tecnico e nella borsa degli attrezzi. In questa lezione ci siamo limitati a descriverne le principali caratteristiche e ad utilizzarlo per misurare: tensione, corrente e resistenza, ma nelle prossime lezioni, impareremo ad usarlo anche in altri contesti.