Bibliografia

E.Ambrosini, Elettronica Modulare, Tramontana
E. Cuniberti e L. DeLucchi, Elettonica digitale, Petrini
S. Mirandola, Corso di elettronica, Calderini

Sesta lezione: esercitazione

Tempo:2 ore


Esperienza di laboratorio
ESERCITAZIONE

Dopo una breve introduzione sugli strumenti che si utilizzeranno nell'esperienza passiamo ora all'esercitazione.

Materiale:

• Alimentatore
• Multimetro
• 5 resistenze da 220Ω
• basetta

Procedimento:
Costruire il circuito in figura:

Misurare le tensioni VAE (cioè la caduta di tensione al bipolo AE), così anche VBE, VCE e VDE.
Le misure che si otterranno non non dovranno avvicinarsi (non più del 5% di differenza) ai seguenti valori teorici:
VAE=5V
VBE=3,75V
VCE=2,5V
VDE=1,25V

Poi rifare le misure mettendo in parallelo al bipolo d'uscita un'altra resistenza da 220Ω. Quindi per esempio nel caso della tensione VAE il circuito sarà il seguente:

Mentre nel caso della tensione VBE il circuito sarà il seguente (e così via per le altre 2 tensioni):

Le misure che si otterranno non dovranno essere troppo diverse dai valori (<5%):>VAE=5V
VBE=2,14V
VCE=1,25V
VDE=0,71

Discussione:
Analizziamo prima le misure ottenute senza resistenza di carico. La tensione misuata al bipolo è proprio la Eeq del modello Thevenin che si può costruire per la rete del primo circuito considerato, vista dal bipolo.

Per la seconda serie di misure costruiamo invece un grafico mettendo in ordinata le tensioni ottenute senza resistenza di carico in uscita e con un colore diverso le misure ottenute con l'ulteriore resistenza in uscita. Il grafico sarà il seguente:


Quindi la nella seconda serie di misure abbiamo ottenuto valori inferiori (differenza significativa perchè maggiore del 5%). In questo caso infatti il bipolo d'uscita era chiuso sulla reistenza aggiunta, le tensioni misurate tenevano quindi conto della caduta di tensione sulla Req interna al modello.

Infine utilizzando il metodo con gi strumenti, possiamo ricavare i valori di Req e Eeq per i 4 bipoli:

bipolo AE Eeq=5V Req=0Ω
bipolo BE Eeq=3,75V Req=165Ω
bipolo CE Eeq=2,5V Req=220Ω
bipolo DE Eeq=1,25V Req=165Ω

Link utile per preparare un'altra esercitazione:
http://www.deit.univpm.it/fiori/didactics/eltpm/disp2.pdf

Sesta lezione: introduzione

Tempo:1 ora

Esperienza di laboratorio

INTRODUZIONE ALLE APPARECCHIATURE ELETTRONICHE UTILIZZATE NELL'ESPERIENZA

Alimentatore stabilizzato
Si tratta di uno strumento capace di fornire in uscita una tensione continua, ottenuta dalla conversione della tensione di rete alternata (220V-50Hz), molto stabile anche al variare della corrente erogata e della tensione di rete.
E’ uno strumento molto utile perché quasi tutti i circuiti elettronici richiedono, per un corretto funzionamento, di una adeguata alimentazione in continua,usata come sorgente di energia.
Un esempio di buon alimentatore lo si può trovare al link: http://www.directindustry.it/prod/agilent-technologies/alimentazione-elettrica-dc-programmabile-8981-23134.html

Altro link interessante:
COME COSTRUIRE UN ALIMENTATORE.
http://digilander.libero.it/nick47/lmnt.htm

Il multimetro digitale
Il multimetro digitale (DMM= Digital Multi-Meter) è uno strumento molto Versatile dato che è possibile misurare nel caso classico:
1.Tensioni continue
2.Tensioni alternate
3.Correnti continue
4.Correnti alternate
5.Resistenza in continua
Spesso è disponibile anche una funzione legata alla misura di valori bassi di resistenza, che consente la verifica della continuità elettrica evidenziata dal suono di un buzzer interno.
Un esempio di buon multimetro lo si può trovare al link:
http://www.directindustry.it/prod/agilent-technologies/multimetro-digitale-8981-143612.html
Altro link interessante:
GUIDA ALLO STRUMENTO.
http://misure.mecc.polimi.it/homepage_corsi/ModMis_Manenti/lab1_GuidaStrumentazione.pdf

Il resistore
I resistori assumono dimensioni diverse in base alla potenza dissipabile.
Per basse potenze il valore numerico della resistenza è individuabile tramite un opportuno codice a colori; per resistori di potenza il valore è riportato direttamente, in forma numerica, sul contenitore. Inoltre per potenze superiori a 2W si ricorre a forme e metodi costruttivi diversi.
Esempi di diversi resistori al link:
http://www.directindustry.it/tab/resistenze-condensatori-induttori-trasformatori-per-l-elettronica-448/resistori.html

IL CODICE A COLORI
In laboratorio si utilizzano resistori per basse potenze, quindi è utile conoscere e saper applicare il codice a colori.
Al link seguente viene riportato il dettaglio del codice a colori e il criterio per la lettura: http://www.peduto.it/codice_dei_colori.htm
Infine al link http://www.salvitti.it/geo/resistor/vengono riportate le serie normalizzate IEC più diffuse per i resistori: mentre le serie E96 e E48 hanno un codice a 5 strisce, le serie E24, E12 e E6 hanno un codice a 4 strisce. Le serie commercialmente più diffuse sono la E12 e E24.Talvolta può risultare presente la sesta striscia colorata indicante il coefficiente di temperatura.

Quinta lezione

Tempo: 1 ora


Metodo con gli strumenti

Questo metodo si utilizza quando la rete non è conosciuta. In questo caso bastano 2 misure in condizioni diverse della corrente o della tensione al bipolo. Quindi per determinare il modello bisogna operare in questo modo:
1. Disegnare i circuiti elettrici (con il generatore reale del modello scelto) nei 2 casi.
2. Scrivere l'equazione della maglia che risolve il circuito per ognuno dei due casi.
3. Mettere a sistema le due equazioni ottenute e risolvere il sistema


Esempio
Applicando tra i morsetti di un bipolo incognito un resistenza da 1kΩ la tensione misurata ai capi del bipolo vale 5V; applicando invece una resistenza da 3kΩ la tensione misurata vale 7,5V. Determinare il modello equivalente del bipolo.

Soluzione:
In entrambi i casi il circuito da disegnare è il seguente.
Il sistema risulta quindi:

Esercizio n°1.
Applicando tra i morsetti di un bipolo incognito un resistenza da 8kΩ la tensione misurata ai capi del bipolo vale 16V; applicando invece una resistenza da 3kΩ la tensione misurata vale 12V. Determinare il modello equivalente del bipolo.
Soluzione: Eeq=20V Req=2kΩ


Esercizio n°2.
Applicando tra i morsetti di un bipolo incognito un resistenza da 5kΩ la tensione misurata ai capi del bipolo vale 10V; applicando invece una resistenza da 20kΩ la tensione misurata vale 20V. Determinare il modello equivalente del bipolo.
Soluzione: Eeq=30V Req=10kΩ


Esercizio n°3.
Senza applicare tra i morsetti di un bipolo incognito alcuna resistenza la tensione misurata ai capi del bipolo vale 20V; applicando invece una resistenza da 100Ω la tensione misurata vale 16V. Determinare il modello equivalente del bipolo.
Soluzione: Eeq=20V Req=25Ω

Quarta lezione

Tempo: 1ora

Metodo grafico

Molto spesso se la rete non è lineare oppure quando il carico non è lineare (quindi non è una

resistenza) per trovare il punto di lavoro (considerando la rete lineare a tratti) è utile utilizzare il metodo di risoluzione grafico. Dato il grafico della risposta del circuito si può facilemnte ricavare il modello equivalente di Thevenin:

Dal grafico si possono ricavare i valori dei parametri del modello.
In particolare il punto d’intersezione del grafico con l’asse delle ordinate rappresenta la tensione del bipolo a circuito aperto (cioè a corrente nulla), ossia il valore di Eeq.
Invece il punto d’intersezione con l’asse delle ascisse rappresenta il valore della corrente a tensione nulla (cioè la corrente di cortocircuito), ossia il valore di Aeq. Req si può ricavare invece conoscendo Eeq e Aeq con la formula:

Esercizi in classe:
Esercizio n°1: Disegna la caratteristica V/I di un generatore reale di tensione avente Aeq=8mA e Req=2KΩ indicando i valori numerici dei punti a tuo avviso più significativi.

Soluzione: Eeq=Aeq·Req, quindi la caratteristica V/I diventa:

Esercizio n°2: Disegna la caratteristica V/I di un generatore reale di tensione avente Eeq=12V e Req=3KΩ indicando i valori numerici dei punti a tuo avviso più significativi.

Soluzione: Aeq=Eeq/Req=4mA, quindi la caratteristica V/I diventa

Terza lezione

Tempo: 1 ora

Esercizi in classe sul metodo di analisi.

Esercizio n°1:
Sia dato il circuito in figura con V1=10V, R1=1kΩ, R2= R3=2kΩ.
Calcoliamo Eeq che è la tensione a vuoto tra i poli A e B, cioè la tensione che cade su R2//R3:
Calcoliamo Req che è la resistenza vista dai due poli con il generatore di tensione spento (cioè bisogna sostituirlo con un cortocircuito), il circuito diventa quindi:

Per calcolare Aeq possiamo utilizzare l’equivalenza dei modelli:

Esercizio n°2:
Sia dato il circuito in figura con V1=10V, R1= R2= R3=2kΩ.Eeq è la tensione a vuoto tra i poli A e B, cioè la tensione che cade su R1 che è esattamente quella del generatore V1.

Eeq = V1=10V

Calcoliamo Req, il circuito spegnendo il generatore diventa:
Per calcolare Aeq utilizziamo l’equivalenza dei modelli:

Esercizio n°3:
Sia dato il circuito in figura con V1=10V e R2= R3=5kΩ.
Calcoliamo Req, il circuito spegnendo il generatore diventa:Per calcolare Aeq utilizziamo l’equivalenza dei modelli:

Esercizio n°4:
Sia dato il circuito in figura con I1=5mA e R2= R3=1kΩ.
Utilizziamo in questo caso il modello di Norton. Aeq è la corrente di cortocircuito tra A e B, il circuito diventa: Si tratta di un partitore di corrente, quindi la corrente che passa in R3 vale:Calcoliamo Req, il circuito spegnendo il generatore di corrente diventa:Per calcolare Eeq utilizziamo l’equivalenza dei modelli:

Seconda Lezione

Tempo: 1 ora

Metodo di analisi

Questo primo metodo per il calcolo dei parametri del modello di Thevenin è utilizzato quando si è in presenza di una rete che per quanto complessa sia conosciuta. Per calcolare i parametri si utilizzano le definizioni introdotte nella prima lezione.

Consideriamo per esempio il circuito nell'immagine seguente.

Vogliamo calcolare i parametri del modello Thevenin visti dai nodi A e B.

Ora per lo stesso circuito dell'esempio precedente calcoliamo i parametri del modello di Norton:

Infine verifichiamo l’equivalenza dei modelli di Thevenin e Norton.

Proviamo a ricavare dal secondo modello (modello di Norton) il primo (modello di Thevenin):

Concludendo possiamo quindi utilizzare per ogni circuito equivalentemente l'uno e l'altro modello.