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18 - ELETTRONICA OGGI 496 - SETTEMBRE 2021 COVERSTORY Considerato il livello del segnale d’ingresso, una misura accurata della tensione può essere facilmente ottenuta con componenti standard. Tuttavia, è necessario prestare at- tenzione ai coefficienti di tempera- tura e ai coefficienti di tensione dei componenti scelti, al fine di garan- tire la precisione richiesta in tutto l’intervallo di temperatura. Come discusso in precedenza, i contatori di energia in corrente continua per applicazioni come le stazioni di ricarica EV sono tenuti a calcolare esclusivamente l’energia trasferita al veicolo. Al fine di soddi- sfare questo requisito, i contatori DC per le stazioni di ricarica EV posso- no avere più canali di tensione, con- sentendo al contatore di rilevare la tensione anche nel punto di ingresso del veicolo (misura a 4 fili). La misura DC in una configurazione a 4 fili assicura che tutte le perdite resistive della colonnina di ricarica e del cavo siano escluse dal totale addebitato al cliente. Rilevamento della corrente per la misura DC La corrente elettrica può essere misurata sia per connessione diretta sia indirettamente, rilevando il campo magnetico generato dal flusso dei portatori di carica. La prossima sezione discuterà dei sensori più utilizzati per la misura della corrente continua Resistenza shunt Il rilevamento della corrente a connessione diretta è un metodo collaudato per misurare la corrente AC e DC. Il flusso di corrente viene fatto passare attraverso un resistore shunt di valore noto. La caduta di ten- sione sullo shunt è direttamente proporzionale alla corrente che scorre come descritto dalla nota legge - !) & * +", . l - gitalizzata, fornendo una rappresentazione accurata della corrente che scorre nel circuito. La misura tramite shunt è un metodo economico, ac- curato ed efficace per misurare la corrente da valori in mA fino ai kA, con una larghezza di banda teori- camente illimitata. Tuttavia, il metodo presenta alcuni svantaggi. Quando la corrente scorre in un resistore, il calore risultante dall’effetto Joule è proporzionale al quadra- to della corrente. Questo causerà non solo perdite in termini di efficienza, ma un autoriscaldamento che cambierà il valore resistivo dello shunt stesso con un peggioramento della precisione. Per limitare quindi l’effetto di autoriscaldamento, si usa una resistenza di basso valore. Tuttavia, quando si usa una bassa resistenza, anche la tensione attraverso l’elemento di rilevamento risulterà piccola e talvolta paragonabile all’offset DC del sistema. In queste condizioni, rag- giungere la precisione richiesta nella parte bassa del range di misura può risultare difficoltoso. I front-end analogici di ultima generazione, con offset DC e de- riva termica ultrabassi, possono essere utilizzati per superare le limitazioni dei resistori shunt di piccolo valore. Tuttavia, poiché gli amplificatori operazionali hanno un prodotto costante guadagno-larghezza di banda, un guadagno elevato limiterà la larghezza di banda disponibile. Gli shunt a basso valore resistivo per il rilevamen- to della corrente sono di solito realizzati con leghe metalliche specifiche come il manganese-rame o il nichel-cromo, i cui costituenti hanno derive termiche opposte che tendono a compensarsi, risultando in una deriva complessiva nell’ordine delle decine di ppm/°C. Un altro fattore di errore nella misura in corrente con- tinua a connessione diretta può essere il fenomeno della forza elettromotrice termica (EMF), noto anche come effetto Seebeck. L’effetto Seebeck è un fenome- no in cui una differenza di temperatura tra almeno due conduttori o semiconduttori elettrici dissimili che formano una giunzione produce una differenza di potenziale tra i due. L’effetto Seebeck è un fenome- no ben noto, ed è ampiamente utilizzato per il rileva- mento della temperatura nelle termocoppie (Fig. 6). Nel caso di shunt di corrente collegati a 4 fili, il ca- lore dell’effetto Joule si localizzerà maggiormente al centro dell’elemento resistivo in lega, propagandosi ai fili di rame di rilevamento, che, essendo collegati a una PCB (o altro), possono avere una temperatura diversa. Il circuito di rilevamento formerà una distribuzione simmetrica di materiali diversi; quindi, il potenziale alle giunzioni sui fili di rilevamento negativo e positi- vo tenderà ad annullarsi. Tuttavia, qualsiasi differen- za di capacità termica, come un filo di rilevamento Fig. 6 – EMF termico in shunt causato dal gradiente di temperatura