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Come misurare le resistenze di valore estremamente basso

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Un articolo semplice e piacevole che insegna come misurare le resistenze, o altri componenti elettrici passivi, caratterizzati da una bassissima resistenza interna.

I progettisti elettronici hanno spesso la necessità di misurare il valore di resistenze con valore estremamente basso. In questi casi, un normale tester in funzione ohm non apporta alcun tipo di aiuto, poichè la sua precisione arriva a circa 0.5 ohm e le sue cifre significative sono limitate.

Ci sono dei casi in cui il valore resistivo di un componente è molto più basso, anche dell'ordine di decimi, centesimi e millesimi di ohm, e a volte è necessario conoscere tale valore.  Componenti di questo tipo sono, ad esempio, le resistenze shunt, le bobine di antenna ad alta frequenza, i cavi elettrici, i tubi metallici, le giunzioni particolari, le resistenze degli scaldabagni e delle stufe e così via.

La determinazione di valori resistivi così bassi diviene problematica ed esistono costose apparecchiature e speciali tester per raggiungere lo scopo. L'articolo spiega, in maniera molto semplice, come raggiungere l'obiettivo con il minimo investimento di tempo e di denaro. Un piccolo circuito che può essere assemblato in casa in mezz'ora di lavoro può infatti aiutare sufficientemente nella misurazione di componenti a basso valore resistivo.

Nell'allestire il circuito si preferisca utilizzare dei cavi di collegamento il più corti possibile, per mantenere al minimo la resistenza, poichè essi influiscono negativamente nella misura.

Il principio di funzionamento è il seguente: un generatore di corrente costante alimenta la resistenza incognita da misurare. La corrente che l'attraversa è sempre la stessa, qualunque sia il carico utilizzato. Conoscendo l'entità della corrente e misurando la tensione ai capi del resistore è possibili ricavare, per mezzo della legge di Ohm, il suo valore resistivo.

La corrente costante viene generata da un regolatore LM317, in configurazione di generatore di corrente costante. In alternativa è possibile utilizzare l'integrato LT1083 della Linear, che sopporta ben 7,5 Ampere di corrente. L'integrato è alimentato da una batteria di 12 Volt, che deve risultare ben carica. L'uscita del regolatore dispone invece di due resistenze collegate in parallelo. La prima, di valore fisso, deve essere di 13 ohm. Si può raggiungere tale valore utilizzando e collegando anche più resistori in parallelo. Dal momento che la sua dissipazione raggiunge valori prossimi ai 150 mW, è opportuno dimensionarla a circa 1 Watt. La seconda resistenza in parallelo è variabile ed è rappresentata da un potenziometro (possibilmente a filo) del valore di 470 ohm. La sua funzione è quella di tarare esattamete lo strumento per la massima precisione. La resistenza da misurare va collegata tra l'uscita dei due resistori in parallelo e la massa. E' opportuno dotare il regolatore di una piccola aletta di raffreddamento.

Passiamo adesso all'utilizzo pratico. Si alimenti il circuito con la batteria da 12 Volt e si scolleghi la resistenza incognita. Al posto di essa occorre collegare un tester, in posizione di misura di corrente, con fondo scala di 1A. Si registri pertanto il potenziometro sino a leggere esattamente 100 mA. E' possibile a questo punto ridurre il fondo scala del tester in modo da leggere il valore con una maggiore risoluzione. In ogni caso occorre raggiungere il valore di 100 mA. Questo valore si manterrà tale anche in futuro, con qualsiasi valore resistivo del componente da misurare. Le variazioni, certo, esistono ma esse si aggirano a pochi microampere, per nulla fastidiose ai fini delle corrette misurazioni. Si può adesso staccare il tester ed inserire la resistenza da misurare. Con un tester ad alta impedenza, si misuri, quindi, la tensione ai suoi capi. Dividendo tale tensione per la corrente (sempre 100 mA), si calcola facilmente, tramite la legge di Ohm, il valore della resistenza incognita.

 

Così, ad esempio, se ai capi del resistore leggiamo la tensione di 0,004 Volt (4 mV) possiamo facilmente calcolare il suo valore con la formula:

R = V / I

 

da cui:

 

R=0,004 / 0,100 = 0,04 ohm

 

Lo schema appena realizzato ha un piccolo inconveniente: se il tester è caratterizzato da una impedenza interna non molto alta, potrebbe falsare i risultati finali. La soluzione è quella di aggiungere al circuito un ulteriore stadio di separatore/amplificatore, tramite un operazionale di precisione, funzionante a tensione singola.

 

 

Come si vede, dunque, la rete di resistori determina una amplificazione pari a 100 che permette una determinazione più agevole del valore della resistenza, specialmente nei casi in cui essa sia più bassa di 1mohm (milliohm).

Adottando questo schema, anche un tester con relativa bassa impedenza può essere tranquillamente utilizzato.

Anche in questo caso occorre utilizzare un po' di matematica in più. Ma essa si limita soltanto alle quattro operazioni aritmetiche. Supponiamo di mettere sotto misura una resistenza di 0,005876.

Con i valori utilizzati nello schema e con un tester digitale potremo leggere, ai capi del componente, una tensione di circa 0,000587661 Volt, equivalenti a 0,587661 milliVolt (587,661 microVolt). Tale valore sarebbe difficilmente gestibile. Ma se andiamo a misurare la tensione all'uscita dell'opamp (che ha effettuato una amplificazione di 100 volte del segnale), troveremo una tensione di 58,76 milliVolt (0,05876 Volt).

Utilizzando nuovamente la legge di ohm, e ricordando di dividere ulteriormente per 100 (per via della amplificazione finale), otteniamo la seguente formula:

R = (V / I) / 100

da cui:

 

R=(0,05876 / 0.100) / 100 = 0,005876 ohm

 

E adesso qualche raccomandazione finale. Prima di dare alimentazione si consiglia di regolare il potenziometro al centro della sua corsa. Durante la sua taratura si potrà registrarlo con estrema dolcezza, sino a trovare il valore esatto di corrente, pari a 100 mA.

Inoltre, per una maggiore precisione possibile, occorre selezionare le due resistenze della rete dell'operazionale (1kOhm e 100kOhm) al fine di avvicinarsi il più possibile ai valori di "targa" o, quanto meno, ad un valore di amplificazione pari a 100. Essa infatti è data dal rapporto tra R4 ed R3.

Ricordiamo infine che, anche i cavi, i morsetti e gli spinotti hanno una impedenza maggiore di zero, per cui essa potrebbe influire sulla misura. Cercate quindi di adoperare elementi con minime dimensioni e dello stesso materiale. Preferite dunque elementi con una resistività relativa molto bassa.

Una ulteriore idea per, eliminare il tedio dei calcoli matematici, potrebbe essere quella di collegare il dispositivo ad un microcontrollore PIC, dotato di ingresso A/D e visualizzatore su display LCD.

 

 

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ritratto di Savandrea

Dico sinceramente, quando sono arrivato a leggere che bisogna mi

Dico sinceramente, quando sono arrivato a leggere che bisogna misurare una tensione di 0,004 volt stavo lasciando perdere! Non sarebbe cambiato nulla solo lo strumento comunque sempre costoso!!! Poi vedendo l'amplificatore direi che potrebbe essere una soluzione anche se l'errore aumenta a causa dei disturbi.

ritratto di Blisk77

Non sarebbe più valido un metodo di confronto tipo questo?

Non sarebbe più valido un metodo di confronto tipo questo?
http://it.wikipedia.org/wiki/M...

ritratto di Ionela

Adesso, dopo aver letto questo articolo, misurare le resistenze

Adesso, dopo aver letto questo articolo, misurare le resistenze di valore molto basso, sarà molto facile! ;)

ritratto di Giovanni Di Maria

Naturalmente, come qualsiasi cosa nell'elettronica, questo è uno

Naturalmente, come qualsiasi cosa nell'elettronica, questo è uno dei tanti metodi. Ognuno sceglie in base al tempo, al budget, alla precisione e alla difficoltà.

ritratto di scazzato_da_facebook

l'odioso messaggio "seguici anche su facebook". ma fancul a face

l'odioso messaggio "seguici anche su facebook". ma fancul a facebook e chi lo usa, va...

 

 

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