Cos’è il voltmetro e come si usa nella pratica

Il voltmetro è uno strumento di misura delle grandezze elettriche, utilizzato per determinare la tensione elettrica (Volt) in un circuito. La misurazione avviene verificando la differenza di potenziale elettrico tra due punti del circuito.

I voltmetri sono di tipo analogico (voltmetro analogico) o di tipo digitale (voltmetro digitale) e si differenziano per la capacità di misurare la tensione elettrica. Per questo abbiamo il:

• Kilovoltmetro, che misura i kilovolt (kV);
• Voltmetro, che misura i volt (V);
• Millivoltmetro, che misura i millivolt (mV).

Abbiamo spiegato a cosa serve il voltmetro e alcune differenziazioni tra i modelli in base all’intervallo di applicazione (kV, V o mV). Ora aggiungiamo un'ulteriore differenziazione che ti aiuterà a scegliere il dispositivo di misurazione della tensione elettrica più adatto al contesto di utilizzo.

• Voltmetro amperometrico: si tratta di un amperometro dotato di una resistenza in serie. Il misuratore viene usato per misurare la tensione continua o alternata di tipo industriale, partendo dalla misurazione dell’intensità di corrente (Ampère) che attraversa un circuito di cui conosciamo la resistenza.
• Voltmetro elettrostatico: per superare alcuni errori tipici del voltmetro amperometrico è possibile usare il voltmetro elettrostatico, costruito per evitare che cariche naturali create durante la misurazione, possano distorcere la lettura. Ad esempio, evita che possa essere ricompresa nella lettura la corrente generata dal contatto tra il rame che compone il cavo del circuito e i contatti del misuratore. Il dispositivo è particolarmente diffuso nelle applicazioni industriali.
• Voltmetro integratore: per effettuare delle misurazioni di alta precisione della tensione elettrica si utilizzano dispositivi conosciuti come voltmetri integratori. Sono composti da un amplificatore operazionale installato come integratore e funzionano da 0 Hz a 1 GHz.
• Voltmetri elettronici: appartengono a questa categoria di voltmetri i misuratori della differenza di potenziale di tipo analogico e di tipo digitale.

Se ciò di cui hai bisogno è invece un multimetro portatile per la misurazione di tensione, resistenza e corrente, scopri i modelli di multimetri portatili professionali dal nostro catalogo.

Nel comparto industriale, e ovunque risultino necessari, si utilizzano in particolare due tipi di voltmetro di cui abbiamo accennato in precedenza: il voltmetro analogico e il voltmetro digitale.

Entrando più nel dettaglio, riportiamo i principi di funzionamento dei voltmetri analogici e dei voltmetri digitali. Capire le differenze tra voltmetro analogico e digitale, infatti, ti aiuterà a fare la scelta giusta quando acquisterai il tuo prossimo voltmetro dal catalogo di RS.

• Voltmetro analogico: i voltmetri analogici possono essere di tipo magnetotermico, elettrodinamico ed elettromagnetico e offrono una corrente continua proporzionale alla tensione da misurare. Tra i principali vantaggi l’alta impedenza d’ingresso, l’elevata amplificazione, oltre alla banda di frequenza relativa ai segnali misurati in corrente alternata.
• Voltmetro digitale: sono dotati di un circuito convertitore analogico-digitale (convertitore ADC) e di un display, a cristalli liquidi (LDC) o a LED, per mostrare i risultati delle misurazioni. Il principio di funzionamento dei voltmetri digitali si basa sulla conversione in una frequenza della tensione, per poi essere misurata da circuiti di conteggio. Tra i metodi di misurazione più utilizzati dai voltmetri digitali troviamo il metodo a rampa lineare.

Quale dovresti scegliere tra voltmetro analogico e voltmetro digitale? La risposta non è univoca e dipende dalle tue esigenze applicative. Per esempio, un voltmetro analogico in ferro mobile è adatto quando devi misurare correnti in corrente alternata e continua ed hai bisogno di maggiore precisione delle letture. I voltmetri per bobine mobili sono adatti nei casi in cui hai bisogno di tenere bassi i consumi energetici.

Tra i tipi di voltmetri digitali, la scelta spesso è dettata dalle opzioni di montaggio come gli attacchi DIP a 12 pin o a cornice tradizionale. La scelta può essere dettata anche dalla colorazione del display (rosso, blu o verde) che varia per adattarsi alle differenti condizioni di illuminazione degli ambienti.

Passiamo alla pratica e scopriamo come si collega un voltmetro a un circuito. Per misurare la differenza di potenziale nel circuito il voltmetro va installato in parallelo, collegando i poli del misuratore nei punti in cui si ha l’esigenza di rilevare la tensione elettrica.

Tra i metodi di utilizzo del voltmetro, si distingue il metodo dei tre voltmetri utilizzato in particolare quando si hanno frequenze elevate o tensioni molto piccole. In questo caso tre strumenti vengono collegati al circuito avendo un punto in comune. La metodologia prevede spesso l’uso di tre voltmetri amperometrici.

La rilevazione della tensione può essere effettuata più praticamente anche con un misuratore multifunzione da pannello digitale, il quale ha il vantaggio di restituire informazioni aggiuntive sotto forma di istogramma e in stile analogico.

Vediamo ora quali sono le differenze tra l’amperometro e il voltmetro. Hai appreso che il voltmetro ha la funzione di misurare la differenza di potenza e quindi la tensione in una porzione di circuito. L’amperometro, invece, è un misuratore dell’intensità di corrente (Ampère).

La differenza tra i due misuratori è immediata, tuttavia non esclude che possano essere implementati entrambi nel circuito allo scopo di conoscere da un lato la tensione elettrica e dall’altra l’intensità di corrente.

Quindi vediamo come collegare amperometro e voltmetro all’impianto di cui vogliamo monitorare tensione e intensità di corrente.

Il voltmetro va collegato in parallelo, mentre l’amperometro va collegato in serie rispetto alla porzione di circuito di cui si vuol misurare la corrente.

Come nel caso dei voltmetri, anche gli amperometri si dividono in versioni analogiche e versioni digitali per adattarsi a differenti applicazioni industriali. Dal catalogo di RS potrai scegliere l’amperometro per il montaggio a pannello più adatto al tuo impianto elettrico, ottenendo misure accurate della corrente che attraversa il circuito.

Gli strumenti di misura delle grandezze elettriche sono dispositivi indispensabili negli impianti elettrici perché permettono il controllo e il monitoraggio in tempo reale, al fine di accertare che le grandezze riportate siano in linea con i parametri standard di funzionamento.

La presenza nel circuito del voltmetro e dell’amperometro, oltre che del wattmetro, sono anche garanzia di sicurezza poiché contribuiscono nel ridurre i casi di malfunzionamento e, nella peggiore delle ipotesi, il cortocircuito. Ecco perché è importante inserire nel tuo progetto il modello di voltmetro digitale o di voltmetro analogico più appropriato.

Negli impianti più complessi, inoltre, potrebbe risultarti necessario implementare altre apparecchiature per il controllo dei processi come i regolatori di temperatura o i misuratori di energia. Dispositivi accurati e durevoli, da impiegare negli ambienti più impegnativi, che troverai sul nostro sito insieme agli amperometri, ai contatori, ai temporizzatori e ai moduli I/O di sicurezza, nella sezione dedicata alle apparecchiature per il controllo dei processi.