STRUMENTI CON UN’ANIMA DIGITALE
Misurazione di segnali variabili mediante multimetri con funzione True RMS
Praticamente tutti i multimetri digitali disponibili sul mercato consentono la misurazione dei valori delle tensioni e delle correnti alternate (AC). Tuttavia non tutti gli strumenti consento la misurazione del vero valore efficace noto come True RMS. I multimetri privi di convertitore True RMS eseguono la misurazione del valore efficace del segnale mediante il calcolo del valore medio del segnale raddrizzato e il dimensionamento di quest’ultimo in valore efficace in base alla relazione (1):
Indipendentemente dalla forma del segnale di ingresso, il valore del fattore di forma adottato per determinare il valore efficace è pari a 1,11 e corrisponde al fattore di forma dell’onda sinusoidale. Ciò significa che la misurazione del valore efficace viene eseguita con la massima accuratezza solo per la forma d'onda sinusoidale.
Per altri segnali variabili la misurazione sarà poco accurata a causa dei diversi valori dei fattori di forma kF. Ad esempio un’onda rettangolare con duty cycle 50% sarà caratterizzata da un errore dell’11%, in quanto kF=1,00.
In pratica ne consegue che è possibile misurare correttamente ed accuratamente i segnali di tensione alternata di forma sinusoidale. Gli strumenti privi di funzione True RMS saranno utili solo per la misurazione della tensione di rete, che di norma ha un andamento sinusoidale. La misurazione della corrente di rete con tale strumento può poco accurata, poiché la corrente nei ricevitori alimentati dalla rete non è sempre e necessariamente sinusoidale.
La misurazione accurata del valore efficace di un qualsiasi segnale variabile non sinusoidale della corrente e della tensione, richiede l'impiego di un multimetro True RMS, che realizza la misurazione in modo conforme alla definizione.
La limitazione principale dell'impiego dei multimetri True RMS è la velocità di variazione del segnale espressa mediante:
- la frequenza limite,
- il tempo di salita del segnale
- o la larghezza di banda delle frequenze del segnale.
Vi sono molti casi pratici in cui è consigliabile, e persino necessario l’impiego di strumenti con funzione True RMS, in quanto ci si trova a che fare con segnali variabili non sinusoidali.
In elettronica spesso sono presenti segnali periodici rettangolari, triangolari, a dente di sega, e non sinusoidali e variamente modulati, il cui valore efficace può essere misurato con accuratezza solo mediante un multimetro True RMS.
Molto spesso la corrente di rete che scorre nel circuito di carico è deformata e non sinusoidale per via delle caratteristiche non lineari dei ricevitori (ad es. lampadine a filamento).
Nei circuiti alimentati con tensione continua è molto comune il controllo della potenza mediante modulatori di larghezza di impulsi PWM (ad es. controllo della velocità di ventole di raffreddamento di computer, alimentatori). In questo caso l’andamento della corrente di carico e della tensione di alimentazione è di tipo impulsivo e può essere rettangolare o arbitrariamente deformato, così che la misurazione del valore efficace è possibile mediante un multimetro True RMS.
Un simile problema di misurazione ha luogo nei circuiti di alimentazione con tensione alternata sinusoidale, in cui viene utilizzato un sistema di controllo mediante tristori o triac (ad es. oscuratori). La corrente di carico scorre solo in brevi intervalli di tempo, poiché la tensione di alimentazione viene fornita solo per parte della sinusoide di rete.
Altro caso molto importante è la misurazione del valore efficace della corrente assorbita da alimentatori ad impulsi DC, comunemente utilizzati in computer, monitor, caricabatterie e molti altri dispositivi elettronici ed elettrodomestici. L’andamento della corrente di carico è periodico, tuttavia è di tipo impulsivo con rapido tempo di salita e breve durata. Questo significa che la maggior parte dei dispositivi moderni assorbe corrente, il cui valore efficace può essere misurato accuratamente solo ed esclusivamente mediante multimetri True RMS.
I multimetri con funzione True RMS possono essere utilizzati anche in modo semplice per la determinazione della potenza attiva del ricevitore, se questo è di tipo resistivo. È sufficiente misurare il valore efficace esatto della tensione sul carico VRMS e della corrente IRMS che scorre attraverso questo carico e quindi moltiplicare i risultati delle misurazioni. Pertanto una misurazione accurata della tensione di alimentazione e della corrente di carico mediante l’impiego di multimetri TRUE-RMS permette anche di determinare in modo accurato la potenza attiva dei ricevitori in circuiti di alimentazione ad impulsi e a corrente alternata.
Concludendo, i multimetri con convertitore True RMS integrato assicurano una misurazione accurata delle grandezze di segnali variabili di tensione e corrente. Le funzionalità più evolute e l’accuratezza dei multimetri con funzione True RMS ne giustificano il prezzo, leggermente superiore rispetto alla media di questi strumenti di misura. Di conseguenza questi multimetri sono dedicati a tutti coloro che necessitano di un multimetro funzionale ed accurato con un ampio spettro di applicazioni.