STRUMENTI ZERO CENTRALE

riferimenti

genere	DATA	generalità	Note	distribuzione
RADIO	AGO 08	COME USARE GLI STRUM. ZERO CENTRALE		AGZ, ENZ, 5006

GENERALITA’

Con l’avanzare della tecnologia, sempre in atto, molti dei componenti elettronici, che erano attuali durante la gioventù degli odierni cinquantenni, sono divenuti oggi obsoleti, surplus. Però a livello hobbistico permettono ancora di esprimersi nella progettazione e nelle riparazioni in campo radio elettronico.

Potere esprimersi, sia anche progettando qualcosa, è un modo di essere liberi in un mondo dove è sempre più difficile esserlo. Alle fiere dei radioamatori si trovano componenti a basso prezzo, perché surplus, o anche perché di non comune impiego.

Uno di questi oggetti è lo strumento (galvanometro) a zero centrale, che magari è di ottima fattura ma essendo appunto con lo zero centrale viene guardato male e accompagnato da un “uff…” . Quante volte si è rifiutato l’acquisto per via di quella maledetta lancetta nel mezzo, e magari anche poco sensibile?

Scopo di questa nota è suggerire un modo facile per utilizzare anche quel tipo di strumento, con un buon grado di libertà rispetto alla sensibilità, senza pregiudizi.

DESCRIZIONE

Tipicamente il galvanometro viene impiegato per misurare una tensione tra zero ed una polarità. Lo strumento è di buona sensibilità e viene utilizzato con una resistenza serie che limita la corrente prevista al fondo scala (F.S.). Tutta l’escursione della lancetta è utile per l’osservatore.

Se dispongo di uno strumento a zero centrale a parità di sensibilità solo la metà dell’escursione della lancetta è utile. Se poi è poco sensibile il carico sul circuito misurato diventa insostenibile.

Mi serve intanto qualcosa che permette di sfruttare tutta la larghezza della scala.

Si tratta di interporre tra il circuito da misurare e lo strumento, un circuito che faccia scorrere rispettivamente a zero una corrente col verso meno che deflette la lancetta a sinistra al fondo scala meno, e con il valore massimo di ingresso una corrente di verso più che deflette la lancetta a destra al fondo scala, passando per il centro dove la corrente nello strumento è nulla. Con strumenti sensibili basta un partitore tra una tensione nota e massa, cui collegare un capo dello strumento. Per strumenti meno sensibili ed in generale è meglio usare un amplificatore operazionale.

Poi bisogna usare un programma per ridisegnare la scala, e quello dipende da cosa si vuole misurare; il programma “GALVA” è meraviglioso per questo utilizzo.

Si avrà che ad apparato spento la lancetta torna in mezzo. Con apparato acceso la lancetta va dove la misura dice.

CIRCUITO

Il primo op-amp inverte l’ingresso rispetto ad una tensione uguale a metà della escursione massima del segnale, cioè produce con ingresso zero una tensione uguale alla massima V IN, con la massima V IN in ingresso l’uscita va a zero. (vedi tabellina seguente).

Ci vuole l’alimentazione. Va bene da 5 volt a 15. A 8 Volt il consumo totale è inferiore ad 1.8 milliampere.

Un doppio operazionale tipo LM358 è adatto a lavorare con alimentazione non duale.

L’uscita dell’op-amp va ad un capo dello strumento tramite una resistenza serie per limitare la corrente al fondo scala.

Il secondo op-amp serve da buffer per il riferimento di prima, cioè metà escursione massima di V IN, la quale viene applicata all’altro capo dello strumento.

Si ha quindi che un capo dello strumento è sempre collegato ad una tensione pari a metà VIN. L’altro capo va da zero a VIN. La corrente sarà zero nello strumento solo quando ai suoi capi ci sarà zero tensione.

Per un esempio voglio montare un S-METER in un ricevitore autocostruito. La tensione di AGC va da zero a 3 Volt in presenza del segnale più forte.

Dispongo di uno strumento preso in fiera che ha oltre allo zero centrale una corrente di fondo scala di +-250 microampere, ed una resistenza di 740 ohm (misurata col DVM). La scala va ovviamente rifatta e tarata in S-meter.

TARATURA

Con un DVM tra comune e pin 7 del LM358 regolo il trimmer da 20K Ohm per leggere metà max VIN, cioè nel mio caso 1.5 Volt.

Cortocircuito l’ingresso (0V IN) e vedo che la lancetta dello strumento va a sinistra (in basso nel mio caso). Ora regolo l’altro trimmer da 2000 Ohm per una deflessione vicino alla tacca della scala che indica il nuovo zero, o a piacere.

Levo il corto e applico il segnale: la lancetta deflette verso destra fino al massimo segnale, che nel mio caso è di 3 Volt.

VARIAZIONI

La più probabile è uno strumento con corrente di F.S. diversa. Le cose da cambiare sono la resistenza ed il trimmer in serie allo strumento. Per far le cose bene è meglio misurare con un DVM la resistenza interna dello strumento Rm. Potrebbe essere di 100 Ohm ad esempio. La corrente di fondo scala in genere è scritta sulla scala, ma può essere misurata anch’essa, con cautela. Supponiamo avere +- 1 milliampere. La resistenza in serie totale che deve esserci è ovvero per esempio .

L’altra variazione è il range di V IN, che supponiamo di 0 … 3.5 Volt.

Quindi la R serie allo strumento è . Basta il solo trimmer da 2000 Ohm in questo caso.

Ricordarsi di tarare il primo trimmer per 1.75 Volt su pin 7 del LM358. Con uno strumento poco sensibile come questo dell’esempio il consumo del circuito sarà ovviamente maggiore di quello citato prima.

LIMITAZIONI

Sono certamente tante. Ma almeno una va detta: la caduta di tensione sullo strumento deve essere inferiore a metà VIN max.

CONCLUSIONI

Dalla foto seguente si vede che il circuito è veramente molto piccolo. Sono 10 pezzetti più lo strumento e il circuito pre-forato. Un condensatore è montato direttamente ai capi dello strumento. Non ho contato lo zoccoletto del circuito integrato.

Buon divertimento,

Alessandro Frezzotti