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EDA/SW/T&M 61 - ELETTRONICA OGGI 490 - NOVEMBRE/DICEMBRE 2020 POWER ANALISYS Alla luce di ciò, è ovvio che è estremamente difficile per i produttori di sensori, di analizzatori di potenza e di alimentatori poter garantire che tutte le condi- zioni sopra elencate possano essere soddisfatte per ogni possibile configurazione, che il segnale di uscita del sensore di corrente raggiungerà l’analizzatore di potenza senza subire degrado e che la corrente sarà quindi misurata con un alto livello di precisione. Per questo Hioki fornisce tutti i componenti necessari per costruire un sistema di misurazione della poten- za completo ed è l›unico produttore di strumenti nel mondo che sviluppa e progetta sia i sensori di cor- rente che gli analizzatori di potenza. Queste, in sintesi, le principali caratteristiche dei si- stemi di misura della potenza targati Hioki: 1. Usano sensori di corrente di uscita di tensione per i quali l’accuratezza è stata definita attraverso l’intera banda di frequenza misurabile. 2. Gli ingressi di corrente degli analizzatori di potenza sono progettati specificatamente per l’uso con senso- ri di corrente di uscita in tensione: i livelli di tensione di uscita dei sensori ed i livelli di tensione in ingresso per la corrente degli analizzatori di potenza sono stati entrambi ottimizzati. 3. Gli analizzatori dispongono di un’alimentazione del sensore incorporata che alimentano i sensori con la medesima qualità di energia di quella utilizzata da Hioki per determinare la precisione. Applicando una serie di accorgimenti significativi come l’utilizzo della stessa messa a terra per l’analiz- zatore di potenza e dell’alimentazione del sensore e eliminando le cause dei loop di massa, si ottengono precisione e riproducibilità delle misurazioni notevol- mente migliorate. 4. Utilizzando fili schermati per trasmettere il segnale d’uscita del sensore per contrastare il rumore, Hioki ha sviluppato una specifica funzionalità per la rego- lazione del guadagno di uscita del sensore, per com- pensare la minuscola caduta di tensione causata dai cavi. Inoltre Hioki sottopone insieme i sensori di corrente e gli analizzatori alle valutazioni sull’accuratezza della misurazione e dei test del rumore sia internamente sia tramite autorità di certificazione esterne. La figura 4 raffigura un sistema di misurazione del- la potenza costituito da sensori di corrente Hioki (CT6862, CT6863, 9709, CT6841, CT6843 e 3274) e da un analizzatore di potenza (PW6001) sottoposto a test di da parte di Autorità di certificazione esterne. Progettando attentamente ogni singolo elemento e qualificandolo in combinazione con tutti gli elementi del sistema di misura, Hioki è in grado di consentire una misurazione della potenza di primissimo livello ai propri clienti. Fig. 4 – Test di immunità di un sistema di misura di potenza Hioki da parte di un’autorità di certificazione esterna L’effetto Joule L’effetto Joule è il fenomeno per cui il passaggio di corrente elettrica, facendo resistenza con il conduttore, produce calore. Si deve la sua sco- perta a James Prescott Joule, che lo presentò nel 1841. Secondo questo principio avremo un calore generato proporzionale al quadrato della corrente che percorre la resistenza, secondo la formula P=RI 2 . La figura illustra il processo di autoriscaldamen- to che si verifica quando una corrente di 20 A scorre attraverso uno shunt con resistenza di 2 m . A scopo di confronto, è stato inserito nel cir- cuito un sensore di corrente Hioki CT6862 con una portata 1MHz/50 A. È facile verificare come la temperatura dello shunt salga a circa 50 °C a causa dell’autoriscaldamento causato dall’effet- to Joule. Al contrario, il sensore di corrente è per lo più insensibile all’effetto Joule e all’autoriscal- damento associato. Inoltre, in questo scenario, la perdita dello stru- mento e gli effetti sul sensore della temperatura possono considerarsi ininfluenti sulla precisio- ne di misura. In funzione di quanto indicato in precedenza, la misura di bassi valori di corrente (ad esempio 1A) quali quelli consumati da appa- recchiature elettroniche in stand-by o da moder- ne sorgenti a LED non è influenzata dal tasso di surriscaldamento per effetto Joule dello shunt di ingresso in quanto tale surriscaldamento è so- stanzialmente trascurabile. Autoriscaldamento dello shunt resistivo