Soggetti:
- Generale
- Misuratore analogico
- Multimetro digitale
- risoluzione
- Impostare l'intervallo di misurazione
- Calcolare l'errore assoluto
- Calcolare l'errore relativo
- Misura con il multimetro
- Misurare con l'oscilloscopio
nel complesso:
Molto si misura in tecnologia. In questa pagina vengono trattate le misurazioni relative alla tecnologia automobilistica. Nella tecnologia automobilistica le misurazioni possono essere effettuate in molti modi diversi, in particolare durante i processi di sviluppo, test, monitoraggio e risoluzione dei problemi. Una volta che si sa come misurare, tutto ciò che serve è la letteratura (diagrammi di flusso) per determinare dove misurare.
Gli strumenti di misurazione (elettrici) più comunemente utilizzati nella tecnologia automobilistica sono:
- Il multimetro/metro analogico: viene utilizzato per misurare la tensione (U), la corrente (I) e la resistenza (R). Il multimetro digitale visualizzerà il valore sullo schermo LCD e il misuratore analogico utilizzerà un ago per indicare il valore misurato su una scala sottostante.
- L'oscilloscopio: l'oscilloscopio misura le tensioni che possono essere registrate in una sequenza temporale. Questa sequenza temporale può essere impostata (numero di Volt sull'asse Y e andamento temporale sull'asse X).
Misuratore analogico:
Il misuratore analogico (contatore a bobina mobile) è costituito da un magnete permanente e una bobina mobile. La corrente che scorre attraverso la bobina mobile genera un campo magnetico. Le forze che i campi magnetici esercitano l'uno sull'altro assicurano che la bobina mobile (con l'indice montato su di essa) ruoti. Maggiore è la corrente (e quindi il campo magnetico), più lontano si sposterà il puntatore.
Vantaggi rispetto al multimetro digitale:
- Economico;
- Più preciso sotto i 10 Hz (non sopra).
contro:
- Più difficile da leggere;
- Relativamente lento a causa del puntatore in movimento.
Multimetro digitale:
Il multimetro digitale sostituisce il misuratore analogico. I contatori vengono continuamente perfezionati (in termini di precisione, velocità e funzioni). Il multimetro contiene un convertitore A/D. Il segnale analogico misurato viene elaborato prima di essere visualizzato. Questa operazione dipende dalla funzione selezionata (volt, ampere, ohm, ecc.). Il segnale digitalizzato viene poi inviato al display. La velocità con cui ciò avviene è chiamata “tempo di risposta”, che può essere trovata nelle specifiche del misuratore. Il tempo di risposta (del convertitore A/D) è il tempo richiesto per registrare una modifica nel segnale di ingresso. Quanto più costoso è il misuratore, tanto minore sarà il tempo di risposta.
Esistono multimetri digitali con impostazione manuale e automatica della gamma. Questo imposta il campo di misurazione. Il multimetro nell'immagine seguente lo fa automaticamente. Il capitolo “Campo di misura” è descritto più avanti in questa pagina.
Risoluzione:
Il numero di cifre visualizzate dai multimetri determina la risoluzione e quindi la precisione di lettura del misuratore. La risoluzione quindi ha a che fare solo con lo schermo e non con il campo di misura. Esistono multimetri a 3½, 3¾ e 4½ cifre. Più cifre può visualizzare il multimetro, più numeri sono possibili (quindi una misurazione più accurata).
3½ cifre:
Si tratta di un multimetro standard in grado di misurare con precisione un massimo di 200 V nell'intervallo di 0,1 V. Se viene effettuata una misurazione in cui la tensione effettiva sarebbe 22,66 V, il misuratore leggerebbe 22,6 V.
3¾ cifre:
Con questo multimetro la risoluzione è aumentata di un fattore 10 e con la stessa misura (di 22,66 V con il multimetro a 3½ cifre) indicherà effettivamente 22,66 V. Cioè un centesimo di volt in più (e quindi più preciso).
4½ cifre:
Questo multimetro ha una cifra extra in tutti gli intervalli. La risoluzione è nuovamente aumentata di un fattore 10.
Impostare il campo di misura:
Il campo di misurazione del multimetro riportato di seguito può essere impostato manualmente. Ciò è necessario per ottenere il risultato più accurato possibile con ciascuna misurazione. Quando si misura la tensione della batteria, è meglio scegliere l'opzione 20 DCV. La tensione della batteria verrà indicata, ad esempio, come 12.41. È meglio scegliere un intervallo di misurazione inferiore al risultato di misurazione massimo. La tensione della batteria non sarà mai superiore a 99 volt. Se si scegliesse una risoluzione maggiore (di 200 DCV), la tensione della batteria verrebbe indicata come 12.4 (meno precisa). Ciò ha a che fare con la risoluzione:
| Gamma: | Risoluzione: |
| 200 mV | 0,1 mV |
| 2 V | 0,001V |
| 20 V | 0,01 V |
| 200 V | 0,1 V |
| 2000 V | 1 V |
Esempi di questa tabella:
- Quando si misura una tensione di 100 Volt nell'intervallo 200 V, lo strumento leggerà 100,1 V. Quando la stessa tensione viene misurata nell'intervallo 2000 V, lo strumento leggerà 100 V (meno preciso).
- Quando si misura una tensione di 9,188 Volt nell'intervallo 2 V, lo strumento leggerà 9,188 V. Quando la stessa tensione viene misurata nell'intervallo 200 V, lo strumento leggerà 9,2 V (arrotondato, quindi meno accurato).
La misurazione più precisa dipende quindi dal campo di misurazione impostato e dalla risoluzione dello schermo. Sugli schermi a bassa risoluzione non è possibile visualizzare la tensione più precisa con un intervallo di misurazione accurato.
Con il multimetro mostrato, il campo di misura può essere regolato solo manualmente. I multimetri più estesi dispongono di un pulsante “Autorange” dove lo strumento stesso imposta il miglior range di misura (in base alla propria risoluzione). Solo con i multimetri semplici è possibile selezionare solo la modalità Volt, Ampere (ecc.) e il campo di misura è spesso 20 V di serie (quindi con una risoluzione di 0,01 V).
Un altro problema è che c'è sempre una deviazione nel contatore. La deviazione è maggiore quando la risoluzione è impostata su un valore troppo basso. Maggiori informazioni su questo argomento nei capitoli successivi “Errori assoluti e relativi” più in basso nella pagina.
Calcola l'errore assoluto:
Ogni multimetro ha una certa precisione. Questa precisione può essere trovata nelle specifiche (nel manuale). Con questi dati è possibile calcolare la deviazione della misurazione. Si possono calcolare due concetti; l’“errore assoluto” e l’“errore relativo”. L'errore assoluto è la tensione in Volt e l'errore relativo è calcolato in percentuale.
Esempio:
Tensione (U) = 12,55 V
±(0,3% lettura + 1gg)
rdg = reading = il valore letto sul display (il valore misurato)
1d = 1 cifra = la risoluzione (sulla gamma 20 V, 1 cifra corrisponde a 0,01 V e sulla gamma 2 V a 0,001 V).
La tensione effettiva è di 12,55 Volt. Questo viene misurato sulla gamma 20 V.
Lo 0,3% della lettura corrisponde allo 0,3% di 12,55 V = 0,038 V.
Nella gamma da 20 V, 1d = 0,01 V.
L'errore assoluto totale è quindi: lettura + 1 cifra = errore assoluto. In numeri: 0,038 + 0,01 = 0,048 V
La risposta finale con l'errore assoluto è:
U = 12,55 ± 0,05 V.
Ciò significa che la misurazione è compresa tra 12,50 e 12,60 volt.
I multimetri economici hanno spesso una deviazione maggiore rispetto a quelli più costosi, per cui anche l'errore assoluto totale è maggiore. Ciò dimostra ora che i “multimetri economici” non possono effettuare misurazioni accurate.
Calcola l'errore relativo:
Quando l'errore assoluto viene calcolato come percentuale del valore letto, viene chiamato errore relativo. Questo errore relativo viene solitamente utilizzato quando si confrontano i contatori.
L'errore relativo per il multimetro precedente è: errore assoluto totale / (diviso per) la tensione effettiva x (moltiplicato per) 100% = errore relativo.
In numeri: U = 0,038 / 12,55 x 100 = 0,30%.
La risposta finale con il relativo errore è:
U = 12,55 ± 0,3%.
12,55 V meno lo 0,3% dà la risposta 12,50. Più lo 0,3% fa quindi 12,60. Questo è lo stesso calcolato con l'errore assoluto, ma indicato in percentuale.
Misurazione con il multimetro:
Tensione, corrente e resistenza vengono misurate in modo diverso. Come misurare correttamente con il multimetro è spiegato con esempi nella pagina misurare con il multimetro.
Misurazione con l'oscilloscopio:
Un oscilloscopio (oscilloscopio in breve) è un voltmetro grafico. La tensione viene visualizzata graficamente in funzione del tempo. Anche il mirino è molto preciso. Il tempo può essere impostato così piccolo che i segnali provenienti da sensori come la sonda lambda o attuatori come un iniettore possono essere visualizzati perfettamente.
Nella pagina viene spiegato come vengono effettuate le misurazioni con il telescopio misurare con l'oscilloscopio.
