COLLEGARE I MODULI VOLTMETRO-AMPEROMETRO

NE555   Tutorial per Illustrare il Funzionamento e come Collegare i Moduli Voltmetro e Amperometro a 3 Cifre con Display 7-Segmenti…

 

 

 
 




 

INTRO

In commercio su vari siti come Amazon o eBay sono presenti moduli che realizzano la funzione di voltmetro e/o voltmetro-amperometro con una visualizzazione su uno e/o due display sette segmenti solitamente a 3 o massimo 4 cifre.

Questi moduli sono molto economici (2-3 dollari) e sono disponibile con display sette segmenti di diverso colore (giallo, verde, rosso e blu) e con supporto per il montaggio o meno. Vi è il modulo che realizza solo la funzione di voltmetro oppure quello che realizza la funzione di voltmetro e amperometro:

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I voltmetri hanno solo un display 7-segmenti mentre i voltmetri-amperometri ne hanno due. Questi dispositivi possono essere usati  per gli alimentatori in modo tale da visualizzare tensione e/o corrente oppure per visualizzare la tensione e/o la corrente assorbite da un carico. È molto comoda negli alimentatori regolabile in modo tale da visualizzare le informazioni man mano che si varia la tensione.

 




 

CARATTERISTICHE ELETTRICHE

Le caratteristiche elettriche variano da modulo a modulo e da costruttore a costruttore anche se non vi sono dei modelli specifici per questi moduli e non è riportato il costruttore e modello.

Solitamente le caratteristiche elettriche sono uguali per tutti i moduli, quello che cambia è la portata di corrente e tensione, ovvero ci sono vari modelli con diversi valori massimi di corrente e tensione. Tra i modelli più diffusi vi sono quelli con portata:

  • Voltmetro 0-30V
  • Voltmetro 0-99.9V
  • Voltmetro 0-100V
  • Voltmetro 0-200V
  • Voltmetro-amperometro 0-100V 0-10A
  • Voltmetro-amperometro 0-200V 0-100A

Le caratteristiche generali sono invece:

  • Tensione di alimentazione circuiti interni : da 4V a 30V massimo
  • Risoluzione tensione: 0.1V
  • Risoluzione corrente: 0.01A
  • Corrente assorbita: circa 20mA
  • Tempo di aggiornamento: 500mS
  • Accuratezza di misura: 1%
  • Temperatura di esercizio: da -10°C fino a 65°C

 

Quindi i vari modelli misurano una tensione massima che va da un minimo di 30V per i modelli più scarsi fino a 200V per modelli più avanzati, con corrente massima di 10A o 100A.

La tensione di alimentazione va da un minimo di 4V ad un massimo di 30V anche se la tensione massima misurata è 100V o 200V. La minima tensione discriminata è 0.1V, quindi se la tensione è 0.09V viene rilevata come 0 oppure se è 5.16V viene vista come 5.1V. La risoluzione della corrente invece è 0.01A, quindi più sensibile.

La corrente assorbita dal modulo va da 20mA per i moduli con due display mentre è quasi 13mA per i moduli con un display 7-segmenti.

La tensione e la corrente vengono misurate ogni circa 0.5 secondi, quindi variazione brusche possono non essere rilevate.  La misura ha un accuratezza dell’1% ovvero su 100V vi è un errore di 1V mentre su 10A vi è un errore di 100mA.

La temperatura massima di esercizio è 65°C, oltre si brucia mentre con una temperatura minore di -10°C potrebbe non funzionare più.

Queste caratteristiche sono uguali per quasi tutti i moduli essendo i moduli sostanzialmente tutti uguali, ovvero hanno al loro interno stessi componenti e quasi stesso circuito.
 

VOLTMETRO

I voltmetri in commercio hanno più o meno tutti lo stesso aspetto:

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Vi sono tre fili, il filo nero è il contatto in comune mentre il rosso è l’alimentazione del modulo mentre il giallo è la tensione positiva da misurare. In base al produttore il filo di misura può essere giallo, bianco o blu. I moduli che permettono tensioni massime misurabili di 30V possono anche avere due fili, con il contatto di alimentazione e misurazione connessi insieme nel modulo, quindi vi sarà solo il filo rosso e il filo nero.

Se la tensione da misurare va da un minimo di 4V ad un massimo di 30V ( ad esempio batterie al piombo da 6 o 12V, batterie da 9V, alimentatori ATX per misurarne le uscite 5V e 12V, alimentatori da 24V o simili) si può eseguire la seguente connessione:

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Si va quindi a connettere il filo di alimentazione positiva con il filo di misurazione e questi si vanno a connettere alla tensione positiva da misurare mentre il filo nero viene connesso al GND o tensione negativa della tensione da misurare.

Se invece si usa il multimetro per misurare una tensione variabile da 0 a 30V che ad esempio utilizza un regolatore lineare o switching per realizzare la regolazione, si usa la seguente connessione:

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La tensione di ingresso deve andare da un minimo di 4V ad un massimo di 30V mentre la tensione di uscita può andare da 0 a 30V, o anche essere maggiore se il regolatore è uno step-up. Il filo di alimentazione (rosso) è connesso alla tensione di ingresso, il filo di massa (nero) è connesso alla tensione GND o negativa dell’alimentatore mentre il filo di misurazione (giallo o altro colore)  è connesso all’uscita del regolatore di tensione in particolare al positivo.

Se si ha un voltometro con tensione misurabile maggiore di 30V e si vuole misurare una tensione maggiore di 30V, la connessione del filo di alimentazione non può essere fatta direttamente alla tensione da misurare, altrimenti si brucerebbe. Si deve usare un diodo Zener per abbassare la tensione di alimentazione, ovvero:

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Il diodo Zener deve essere tale che V1 sia minore di 30V mentre non deve essere mai minore di 4V. Ad esempio se Vin = 40V, posso usare un diodo Zener da 12V in modo tale che Vin sia 28V. Il diodo Zener assorbe una potenza di 12[V]*0.02[A]=0.24W quindi bisogna usare un diodo Zener da almeno 0.5W. Il diodo Zener può essere usato in ogni caso quando la tensione di alimentazione è troppo alta.

Il modulo può essere usato anche per misurare tensioni negative solo che non si visualizza  il segno negativo e inoltre ci vuole una certa accortezza nelle connessioni, da realizzare in questo modo:

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Questa connessione non può essere fatta con un regolatore di tensione ma può funzionare solo se la tensione in modulo è maggiore di 4V e minore di 30V (ovviamente considerando i segni negativi).
 




 

VOLTMETRI-AMPEROMETRI

I voltmetri-amperometri hanno il seguente aspetto:

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Questa volta vi saranno 5 fili, due per la corrente solitamente i due fili più grossi rosso e nero, tre fili come nel caso precedente ovvero alimentazione (il filo rosso sottile il positivo e il filo nero sottile il negativo) e filo per la misura della tensione. Lo schema di connessione è il seguente:

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Se la tensione da misurare e compresa tra 4V e 30V si connette il filo di misura direttamente alla tensione positiva di alimentazione mentre la tensione negativa è connessa al filo di sensing di corrente negativo. Il filo di sensing di corrente di positivo va invece in uscita e forma il contatto GND o -.

Quindi il voltmetro-amperometro si connette come nel caso precedente solo che si fa in modo che la corrente assorbita in uscita dall’alimentatore fluisca tra i contatti di sensing di corrente, ovvero i fili più grossi e in particolare la corrente deve fluire dal contatto positivo verso il contatto negativo, quindi si connette il positivo al positivo dell’alimentatore e il sensing negativo al positivo del carico oppure si connette il sensing negativo al negativo dell’alimentatore e il sensing positivo al negativo del carico. Se la tensione da misurare è troppo grande si usa il diodo Zener come già visto.

Esiste anche un’altra versione di voltmetro-amperometro, in cui vi sono due fili sottili rosso e nero per l’alimentazione e poi 3 fili più grossi per la misura della corrente e della tensione, ovvero:

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In questo caso la connessione è leggermente diversa, inoltre se la corrente da misurare è maggiore di 10A viene fornito anche una resistenza di sensing. La connessione per i moduli che permettono correnti maggiori di 10A è la seguente:

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La resistenza di sensing mostrata in figura viene connessa tra il terminale negativo dell’alimentatore e il terminale negativo del carico (che sarà connesso a Vout) e inoltre i due terminali di sensing del modulo voltmetro-amperometro vengono connessi alla resistenza di sensing con il negativo (I-) imbullonato insieme al negativo dell’alimentatore e il positivo imbullonato insieme al negativo del carico. La resistenza di sensing non ha un verso specifico.

Anche in questo caso se la tensione da misurare è maggiore di 30V si usa un diodo Zener in serie ai fili di alimentazione, usato in polarizzazione inversa, mentre se la tensione è minore di 4V si usa una tensione di alimentazione esterna.

Se il modello del modulo non è simile a quello descritto bisogna rivolgersi al venditore oppure commentare questo articolo.




 

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