Misurare correttamente le correnti elettriche nell'impianto di ricezione - Workshop 2

Nell’ultimo workshop vi abbiamo illustrato le nozioni di base sull’uso del multimetro digitale (DMM). Come prima grandezza di misura importante nei sistemi elettrici, avete imparato a conoscere la tensione elettrica, la cui unità di misura è il volt. Con alcuni esercizi pratici abbiamo creato un collegamento con il nostro sport, l’aeromodellismo. Speriamo che abbiate compreso tutto e che, di conseguenza, possiate passare rapidamente a discutere un’altra grandezza importante, la corrente elettrica con unità di misura l’ampere, e comprenderne l’importanza per la nostra avionica attraverso alcuni ulteriori esercizi di laboratorio. A tal fine avrete nuovamente bisogno del nostro DMM e di un cavo speciale, molto semplice da realizzare.

Realizzate un cavo adattatore come illustrato nella figura 1. A tal fine vi servirà un cavo di prolunga per servocomandi e, per semplicità, un cavo di ricarica per batterie ricaricabili dotato di connettori a banana su un’estremità. Ora disponiamo di un cavo adattatore che, tramite i connettori a banana, può essere inserito in un circuito utilizzando un multimetro digitale (DMM).

La differenza fondamentale rispetto alla misurazione della tensione diventa ora evidente. Le tensioni si misurano direttamente ai terminali dell’oggetto da misurare. Per misurare le correnti, invece, è necessario interrompere il circuito in un punto qualsiasi e collegare il multimetro digitale (DMM). Inserendo il multimetro nel circuito e selezionando correttamente il range di misura della corrente sul multimetro, il circuito all’interno del multimetro viene nuovamente chiuso correttamente. È necessario che il range di misura selezionato sia in un rapporto ragionevole con il valore di corrente previsto. Lo ricorderemo in ciascuna delle seguenti esercitazioni di laboratorio.

In questo esercizio ci interessa il consumo di corrente di un tipico sistema di ricezione composto da ricevitore e servocomando. Subito dopo la batteria di alimentazione, come illustrato nella figura 2, viene inserito il nostro cavo adattatore. Ciò significa che la corrente passa anche attraverso il multimetro digitale (DMM) collegato tramite i connettori a banana e può quindi essere misurata. Un presupposto fondamentale per una misurazione accurata della corrente è che il risultato non venga falsato dallo strumento di misura inserito nel circuito. Non deve

non viene sottratta alcuna energia, o al massimo solo una quantità trascurabile, per la misurazione. Il multimetro digitale (DMM) fa esattamente questo quando si seleziona uno dei range di corrente. La sua resistenza interna è pressoché nulla, come in caso di cortocircuito. Maggiore è la portata di corrente selezionata, minore e più irrilevante risulta la resistenza interna. Se avete impostato per errore il multimetro digitale su una portata di tensione, noterete che l’apparecchio collegato o l’utenza non funzionano, poiché il multimetro digitale è stato commutato su una resistenza interna il più elevata possibile. Chi fosse interessato ad approfondire il funzionamento interno di un tipico multimetro digitale moderno può trovare ulteriori informazioni sul nostro blog (blog.innoflyer.ch) alla voce «Inside DMM».

Avviso importante: NON effettuare MAI una misurazione di tensione in un intervallo di corrente selezionato per errore sul multimetro digitale! Ciò comporta un CORTO CIRCUITO nell’alimentazione elettrica, con tutte le possibili conseguenze indesiderate. In genere, gli intervalli di corrente nel multimetro digitale sono

protette da un fusibile, ma un cortocircuito può sempre causare danni secondari imprevisti

Selezionare il campo di misura 200 mA. Accendere l’alimentazione. Misurare la corrente a riposo dell’impianto. Questa dovrebbe aggirarsi intorno ai 50 mA. Ma i nostri modelli, in realtà, saranno tutt’altro che a riposo. Muovete i servocomandi con la leva del trasmettitore o delicatamente a mano sul braccio del servocomando (attenzione a non sovraccaricare gli ingranaggi!). Noterete una variazione significativa della corrente in funzione del carico. Ecco perché la conoscenza delle correnti nei sistemi elettrici è così importante. Passate quindi a un intervallo di misura più alto, tipicamente, nei semplici multimetri digitali, all’intervallo da 10 A. Nella maggior parte dei casi è necessario cambiare la selezione sul multimetro digitale. Se disponete di un moderno servocomando digitale di dimensioni standard 20×40 mm, noterete che è possibile raggiungere senza problemi i 2 A per servocomando.

«Chi misura, misura a caso!»

Purtroppo, nella pratica capita spesso che le cose siano un po’ più complicate di quanto si pensasse inizialmente. Il metodo di misurazione della corrente appena descritto e messo in pratica (misurazione del valore medio) è corretto e quindi significativo solo se si tratta di correnti continue il più possibile pure. Se si misura solo il ricevitore, ciò è vero. Il suo fabbisogno medio di corrente è sempre più o meno lo stesso. Lo stesso varrebbe anche per i servocomandi in condizioni di assenza di carico. In realtà, però, i servocomandi hanno il compito di seguire in modo rapido e preciso i comandi delle levette del trasmettitore e di compensare e mantenere forze di comando in costante variazione. Ciò avviene tramite una variazione proporzionale della corrente del servocomando in funzione della forza meccanica richiesta dai timoni, dalle leve, dal piatto oscillante ecc. Queste forze sono controllate dall’elettronica integrata nel servocomando, ed è proprio questa elettronica a mandare all’aria la nostra originaria

Un calcolo che in origine sembrava così semplice. La corrente nel servocomando attivo, infatti, è in continuo e rapido movimento (regolazione PWM). La misurazione della corrente continua utilizzata in precedenza deve quindi essere sostituita da una misurazione del valore efficace (RMS, Root Mean Square, valore quadratico medio), poiché il possibile errore di misurazione può essere enorme. Nei moderni servocomandi digitali, con un carico parziale ipotizzato di circa il 50%, è possibile un errore fino al +100% e oltre. È necessario prestare particolare attenzione nel dimensionamento o nella valutazione di servocomandi, batterie, BEC e altri componenti del sistema di radiocomando che funzionano con correnti soggette a forti variazioni. Purtroppo, la maggior parte dei componenti presenta specifiche così incomplete a questo riguardo che, in caso di dubbio, solo una misurazione affidabile in condizioni operative il più possibile realistiche può fornire certezza.

In generale, si può affermare che il valore efficace della corrente è determinante per stabilire in che misura l’utenza interessata si riscalda. Quanto più alta

è questa corrente, maggiore è la potenza dissipata sotto forma di calore. Molti problemi e discussioni, tra l’altro, hanno proprio qui la loro vera origine. Quindi: d’ora in poi misuriamo correttamente; la misurazione del valore efficace è la parola magica.

Con il seguente metodo di misurazione misuriamo correttamente:

Procuratevi un multimetro digitale (DMM) con la selezione della portata “Corrente RMS”, spesso indicata in modo un po’ fuorviante come “TrueRMS”. I requisiti per questa misurazione del valore efficace sono piuttosto elevati, quindi dovrà trattarsi di uno strumento di misura professionale di ottima qualità e, di conseguenza, anche piuttosto costoso. Se decidete di acquistare uno strumento di misura compatibile con la modalità RMS per il nostro ambito di applicazione, nelle specifiche dovreste trovare i seguenti dati (altrimenti lasciate perdere!): intervallo di frequenza da CC a 250 kHz e fattore di cresta pari a 4 o superiore. Una variante decisamente conveniente è rappresentata dal nostro adattatore di misura Innoflyer

adattatore di misura A2-RCS2RMS, che può essere utilizzato insieme a un multimetro digitale economico con un intervallo di tensione continua di 200 mV. La seguente misurazione di laboratorio illustrata nella Figura 3 è stata effettuata con questo adattatore. Per un confronto diretto, abbiamo inserito nel circuito un multimetro digitale senza adattatore RMS. Abbiamo azionato manualmente il servocomando digitale collegato in modo tale da far scorrere una corrente con valore efficace di circa 1 ampere (RMS). La Figura 3 mostra, come risultato, la differenza notevolmente marcata tra le due misurazioni.

Ora siete in grado di misurare i vostri componenti per capire meglio la loro idoneità. Non esitate a condividere e discutere i vostri risultati oggettivi con quelli dei vostri colleghi.

Nel prossimo workshop approfondiremo il significato pratico della misurazione e della valutazione delle correnti elettriche nei nostri sistemi di propulsione. Anche per questo workshop abbiamo pubblicato un articolo sul nostro blog all’indirizzo blog.innoflyer.ch.

Tutto il materiale necessario per riprodurre questo workshop a casa in officina è disponibile nei negozi specializzati in modellismo ben forniti o all’indirizzo www.innoflyer.ch.

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