15 - Strumenti di Misura

📘 Lezione 15 - Strumenti di Misura

📌 Panoramica

Materia: Strumentazione e Misure Elettriche/Radio
Argomento principale: Principi e utilizzo degli strumenti di misura: galvanometro, amperometro, voltmetro, ohmmetro, multimetro, wattmetro, rosmetro, frequenzimetro, grid-dip meter, oscilloscopio, analizzatore di spettro
Tempo di studio stimato: 2 ore
Prerequisiti: Legge di Ohm e potenza elettrica (Lezioni iniziali), circuiti risonanti LC (Lezione 06)
Obiettivi di apprendimento:
- Conoscere il principio di funzionamento del galvanometro a bobina mobile
- Saper calcolare la resistenza di shunt per amperometri e la resistenza addizionale per voltmetri
- Comprendere come si inseriscono gli strumenti in un circuito
- Distinguere tra strumenti nel dominio del tempo e della frequenza
- Conoscere il funzionamento di wattmetri, rosmetri e frequenzimetri

📖 Contenuti Teorici

1. 🧭 Galvanometro a Bobina Mobile

Lo strumento di misura analogico fondamentale è il galvanometro a bobina mobile. È dotato di una bobina mobile inserita dentro un magnete e collegata meccanicamente all’ago indicatore. La misura viene effettuata dall’interazione del campo magnetico fisso con il campo magnetico generato dalla bobina attraversata da corrente, che fa muovere lo strumento.

2. ⚡ Amperometro e Resistenza di Shunt

Un amperometro misura la corrente in un circuito e deve essere inserito in serie. Per aumentarne la portata (cioè la corrente massima misurabile), si inserisce una resistenza in parallelo allo strumento, detta resistenza di shunt.

Calcolo della Resistenza di Shunt

La formula per calcolare la resistenza di shunt è: Rs = (r * i) / Is

Dove:

Rs = resistenza di shunt
Is = corrente che deve scorrere nella resistenza di shunt
r = resistenza interna dello strumento
i = corrente di fondo scala dello strumento

Esempio: Un amperometro ha una portata di 1 A fondo scala e una resistenza interna di 1 ohm. Di quale valore deve essere la resistenza di shunt da porre in parallelo allo strumento per portarlo a 5 A fondo scala? (Risposta: scorrereanno 4 A nello shunt, quindi Rs = (1 * 1) / 4 = 0,25 ohm).

3. 🔋 Voltmetro e Resistenza Addizionale

Un voltmetro serve per misurare la tensione (differenza di potenziale) e deve essere inserito in parallelo al circuito. Costruttivamente, è un micro-amperometro in cui scorrono pochi µA, con all’interno una resistenza in serie di alto valore. Per aumentarne la portata, bisogna mettere un’ulteriore resistenza in serie di adeguato valore.

Calcolo della Resistenza in Serie

La formula è: Rv = (V / i) - r

Dove:

Rv = resistenza da mettere in serie
V = tensione di fondo scala desiderata
r = resistenza interna dello strumento
i = corrente di fondo scala dello strumento

4. 🔌 Inserzione degli Strumenti e Strumento Ideale

Misura della corrente: lo strumento (amperometro) si posiziona in serie al circuito.
Misura della tensione: lo strumento (voltmetro) si posiziona in parallelo al circuito.

Uno strumento ideale non perturba il circuito su cui effettua la misura:

Amperometro ideale: ha una resistenza interna nulla (0 Ω).
Voltmetro ideale: ha una resistenza interna infinita (∞ Ω).

5. 💡 Voltmetro Elettronico

Un voltmetro elettronico è progettato per perturbare il meno possibile il circuito:

Ha un’impedenza di ingresso altissima (maggiore di 10 MΩ), ottenuta mediante l’uso di FET e resistori di alto valore.
Presenta spesso una configurazione “a ponte”: il segnale in ingresso sbilancia il ponte e genera la lettura.

6. 🧲 Ohmmetro e Multimetro

Ohmmetro

Una resistenza si misura collegandola a una batteria di tensione nota all’interno dello strumento, e misurando la corrente che la attraversa tramite la legge di Ohm (R = V / I).

Multimetro (Tester)

Consente misure di tensione, corrente e resistenza nello stesso dispositivo. Attenzione: un normale multimetro passivo a lancetta non è un voltmetro elettronico, quindi la sua resistenza interna potrebbe non essere abbastanza alta per alcune misurazioni delicate.

7. 📏 Wattmetro e Rosmetro

Wattmetro per radiofrequenza

Per misurare la potenza emessa da un trasmettitore:

Si collega il TX a un carico fittizio (dummy load, tipicamente 50 Ω).
Si misura la tensione sul carico.
Si applica la legge di Joule: P = V² / R

Rosmetro (Misuratore di Onde Stazionarie)

I rosmetri leggono il ROS (Rapporto di Onde Stazionarie) presente su una linea di trasmissione. Sfruttano il fatto che lungo la linea disadattata esistono due componenti di corrente (onda diretta e onda riflessa) che viaggiano in direzioni opposte.

8. ⏱️ Frequenzimetro e Grid-Dip Meter

Frequenzimetro

Conta quanti cicli (oscillazioni) fa il segnale in ingresso in un secondo (Hertz).

Grid-Dip Meter

Misura la frequenza di risonanza di un circuito LC passivo (non alimentato).

Contiene un oscillatore a radiofrequenza sintonizzabile.
Se la frequenza dell’oscillatore e quella del circuito LC esterno in esame sono uguali, il circuito LC assorbe per induzione un po’ di potenza.
Lo strumento rileva questo assorbimento tramite un calo (“dip”) della corrente di griglia (o base).
Può funzionare anche come “ondametro” (rivelatore a diodo) se l’oscillatore interno viene spento.

9. 📈 Oscilloscopio

Consente di visualizzare l’andamento nel tempo di un segnale. Lavora nel dominio del tempo:

Sull’asse X (orizzontale) è riportato il tempo.
Sull’asse Y (verticale) è riportata l’ampiezza del segnale (di solito in Volt).

10. 📻 Analizzatore di Spettro

Consente di visualizzare le frequenze che compongono un segnale. Mostra una curva che rappresenta la composizione dello spettro di frequenza. Lavora nel dominio della frequenza:

Sull’asse X (orizzontale) è riportata la frequenza.
Sull’asse Y (verticale) è riportata la potenza del segnale (di solito in dBm o dB).

Dal punto di vista funzionale, è costituito dall’abbinamento di un ricevitore a scansione e un display (oscilloscopio).

📅 Informazioni Lezione

Campo	Valore
Lezione	15
Data	24 giugno 2026
Durata	~2 ore
Numero argomenti	10
Parole chiave	Strumenti di misura, galvanometro, amperometro, voltmetro, shunt, wattmetro, rosmetro, frequenzimetro, grid-dip meter, oscilloscopio, analizzatore di spettro, dominio del tempo, dominio della frequenza