Sviluppo e qualificazione di calibratori calcolabili per impulsi di tensione Relatore: Ch.mo Prof Giancarlo Pesavento Laureando: Stella Eros 12/03/04 A.A. 2002/2003

Calibrazione grandezze impulsive Necessità tracciabilità grandendezze impulsive imposte dalla normativa internazzionale IEC 60-1 e 60-2 Mancanza di campioni primari per le grandezze impulsive Allora si rende l’impulso di tensione referibile alla tensione continua mediante la misura dei componenti che determinano la sua forma L’impulso di tensione è caratterizzato dai parametri convenzionali introdotti nalla norma IEC 60-2: T1 T2 VMax Sviluppo e qualificazione di calibratori calcolabili per grandezze impulsive

Stabilità a breve termine[2] [%] IEC 61083 Tipologia di impulso Parametri misurati Valori Incertezza[1] [%] Stabilità a breve termine[2] [%] Impulso di fulminazione tronco e pieno. Tempo all’emivalore 55-65µs ≤2 ≤0,2 Tempo al fronte 0.8-0.9µs ≤0,5 Tensione al picco All’interno della scala usata ≤0,7 Impulso di fulminazione troncato sul fronte Tempo al troncamento 0.45-0.55µs ≤1 Tensione massima Impulso di manovra Tempo al massimo 15-300µs 2600-4200µs Impulso rettangolare Durata 0.5-3.5µs Valore di picco Sviluppo e qualificazione di calibratori calcolabili per grandezze impulsive

Tipologie di calibratori a bassa tensione Sviluppo e qualificazione di calibratori calcolabili per grandezze impulsive

Sistema di Calibrazione Generatore d.c. stabilizzato Testa di calibrazione PC di controllo Strumento da calibrare Sviluppo e qualificazione di calibratori calcolabili per grandezze impulsive

Generazione Impulso di tensione Resistenza di coda Resistenza di fronte Capacità di coda Capacità di fronte Carico Sviluppo e qualificazione di calibratori calcolabili per impulsi di tensione

Calibratore ad alta impedenza Generazione 0-350 V Carico R=1MΩ C=30pF Collegamento BNC diretto Collegamento PC Tramite RS 232(9pin) Rcoda=1400 Ω Rfronte=330 Ω Ccoda=14,7 nF Cfronte=1 nF Sviluppo e qualificazione di calibratori calcolabili per grandezze impulsive

Calcolo dell’impulso Tempo di fronte: Tempo all’emivalore: Rendimento: Sviluppo e qualificazione di calibratori calcolabili per grandezze impulsive

Calcolabilità dell’impulso Abaco per la determinazione dei coefficienti del doppio esponenziale 1/1[ns] 1/2[ns] T1[ns] T2[ns] Sviluppo e qualificazione di calibratori calcolabili per grandezze impulsive

Fase di sperimentazione Costruzione testa di calibrazione in laboratorio; Prova e qualificazione con TDS 510A e AS 100-10 Sviluppo e qualificazione di calibratori calcolabili per grandezze impulsive

Deriva di T1 All’aumentare di Vin, aumenta T1 Sviluppo e qualificazione di calibratori calcolabili per grandezze impulsive

Deriva di T1 Cause Inserzione in fase di chiusura del relè di una resistenza addizionale tale da modificare la costante di tempo R1C1 che in prima approssimazione determina T1 Soluzione Riprogettazione del calibratore con un valore di R1 più elevato. Inserzione in derivazione al contatto n.a. di un C in ceramica Sviluppo e qualificazione di calibratori calcolabili per grandezze impulsive

Soluzione Compensazione effetto fino a 350 V Sviluppo e qualificazione di calibratori calcolabili per grandezze impulsive

Effetto induttanza parassita Alla chiusura dell’interruttore forte variazione di corrente sul contatto accenttuata da C che deforma l’impulso tra 10-30% di T1 Sviluppo e qualificazione di calibratori calcolabili per grandezze impulsive

Compensazione dell’effetto Usare un condensatore ad alta perdita Inseriree una resistenza che smorza effetto e limita la corrente massima nel contatto Valore di C tale che: Aumenti la corrente nel contatto in modo da stabilizzare la resistenza non lineare che appare in fase di chiusura; Usare C<3nF per limitare energia iniettata nel contatto in chisura Rendere la maglia del condensare-contatto la più piccola possibile per limitare l’induttanza; Sviluppo e qualificazione di calibratori calcolabili per grandezze impulsive

Risultato finale: Particolare tra 0-70% Impulso Finale Sviluppo e qualificazione di calibratori calcolabili per grandezze impulsive

Strade per lo Sviluppo del sistema di calibrazione Ridurre le dimensioni per ridurre il peso dei componenti parassiti che influenzano i parametri caratteristici dell’impulso campione; La messa in opera di un banco dedicato specificatamente alla taratura degli strumenti atti alla misura degli impulsi di tensione; Sviluppo e qualificazione di calibratori calcolabili per grandezze impulsive

Fine.