Una riga di scheda tecnica che recita ±(0,5% + 2) non è l’affermazione che il multimetro sbaglia di mezzo punto percentuale. Sono due errori sommati. Il primo termine è una percentuale di qualunque cosa mostri il display, quindi cresce al crescere della lettura. Il secondo è un numero fisso di conteggi sull’ultima cifra, quindi resta uguale ovunque nella portata. Sulla portata 200 V con 100,0 V sul display, il primo termine è 0,5 V e il secondo è 0,2 V, il che colloca la tensione vera tra 99,3 V e 100,7 V.
La nostra fabbrica di Wenzhou assembla da anni multimetri da 1999 e da 6000 conteggi sullo stesso banco, e lo stesso confronto va storto nella maggior parte delle richieste di acquisto. Un compratore mette un multimetro da 1999 conteggi quotato a ±(0,5% + 2) accanto a un multimetro da 6000 conteggi quotato a ±(0,8% + 5) e conclude che il primo è più preciso. Su gran parte della portata è vero il contrario, perché la lettura sta più in alto nella scala e ogni conteggio vale meno in volt.
La percentuale e i conteggi misurano cose diverse
Il termine percentuale viene dai componenti che fissano la pendenza della misura: il partitore di tensione, il riferimento, la sezione analogica d’ingresso. Se il partitore sbaglia dello 0,5%, ogni lettura su quella portata sbaglia dello 0,5% di se stessa. Dieci volt sbagliano di 50 mV e quattrocento volt sbagliano di due volt, e entrambi sono descritti dallo stesso numero sulla scheda tecnica.
Il termine in conteggi è diverso per natura. È un margine fisso in passi di display, e copre l’errore di quantizzazione del convertitore più l’arrotondamento che avviene quando un numero binario diventa una cifra decimale. Poiché è espresso in conteggi e non in volt, lo stesso “+2” vale 0,2 mV sulla portata 200 mV e 2 V sulla portata 1000 V. È per questo che una scheda tecnica non si può leggere come un unico valore di precisione, e che due multimetri che dichiarano entrambi “0,5%” non sono intercambiabili.
Il numero applicato a un display reale
Un multimetro da 1999 conteggi divide una portata in 2000 passi, quindi un conteggio è all’incirca il fondo scala diviso duemila. Sulla portata 200 V il fondo scala è 199,9 V e un conteggio è 0,1 V. La tabella qui sotto applica la stessa specifica ±(0,5% + 2) alle cinque portate in tensione continua di un tipico strumento da 1999 conteggi.
| Lettura sul display | Quanto vale un conteggio | Errore totale ammesso a ±(0,5% + 2) |
|---|---|---|
| 100,0 mV | 0,1 mV | 0,5 mV più 0,2 mV, quindi ±0,7 mV |
| 1,000 V | 1 mV | 5 mV più 2 mV, quindi ±7 mV |
| 10,00 V | 10 mV | 50 mV più 20 mV, quindi ±70 mV |
| 100,0 V | 100 mV | 0,5 V più 0,2 V, quindi ±0,7 V |
| 700 V | 1 V | 3,5 V più 2 V, quindi ±5,5 V |
Scorrete l’ultima colonna e la forma del problema diventa evidente. Il termine in conteggi è trascurabile sulla portata in millivolt ed è più di un terzo dell’errore totale sulla portata 1000 V. Un compratore che deve risolvere un volt su una lettura di quattrocento volt non è limitato affatto dalla percentuale. Un compratore che deve risolvere un decimo di millivolt su una lettura di due volt lo è.
Perché l’ultima cifra non è mai del tutto affidabile
Accendete un multimetro senza puntali collegati e l’ultima cifra spesso oscilla tra due valori. Quell’oscillazione è l’errore in conteggi reso visibile: il convertitore produce un numero che sta al confine tra due passi di display, e lo strumento alterna. Non è un guasto e non significa che il multimetro sia peggiore della sua specifica.
La conseguenza pratica è che l’ultima cifra non porta informazioni su cui potete contare. Una lettura di 12,34 V su un multimetro la cui ultima cifra vale 10 mV va trattata come 12,34 V più o meno l’intero margine ±(0,5% + 2), non come un numero preciso alla cifra mostrata. A volte i compratori chiedono un multimetro con un’ultima cifra più stabile, e quello che di solito serve loro è un multimetro con più conteggi, così la cifra che interessa non è l’ultima.
Lo stesso multimetro è più preciso su alcune portate che su altre
Poiché la percentuale è legata alla lettura e non alla portata, il punto peggiore in cui misurare è il fondo della portata. Leggere 2,00 V sulla portata 20 V mette lo strumento a un decimo del fondo scala, dove il display ha meno cifre significative e il termine in conteggi pesa di più sul risultato. Leggere 19,00 V sulla stessa portata è cinque volte meglio in termini assoluti con lo stesso strumento.
La regola che ne segue è semplice e vale la pena trasmetterla a chi usa il multimetro. Scegliete la portata che tiene la lettura il più in alto possibile senza superarla. Se una lettura è attesa intorno a 12 V, la portata 20 V è corretta e la portata 200 V spreca una cifra. La maggior parte degli strumenti moderni lo fa automaticamente, ma un modello a portata manuale lascia la scelta all’operatore, e l’operatore di solito lascia il selettore dov’era.
Cosa omette la scheda tecnica
Mancano tre cose da quasi ogni riga di precisione. La prima è il coefficiente di temperatura, di solito scritto separatamente come frazione della precisione dichiarata per grado fuori da una banda tra 18 e 28 gradi. Un multimetro conservato nel retro di un furgone d’estate è fuori da quella banda, e il margine di errore cresce in un modo che la riga principale non mostra.
La seconda è la resistenza dei puntali. Sulla portata 200 ohm, una coppia di puntali comuni contribuisce per qualche decimo di ohm, che può essere maggiore della tolleranza della lettura stessa. La terza è la tensione di carico sulle portate in corrente: il multimetro inserisce una resistenza in serie al circuito, e sulle portate in corrente bassa quella resistenza cambia proprio la corrente misurata. Nessuna delle due è un difetto. Entrambe significano che la riga della scheda descrive lo strumento, non la misura.
Confrontare due schede tecniche senza farsi ingannare
Per confrontare due strumenti, portate entrambe le specifiche alla stessa lettura nelle stesse unità. Un multimetro da 6000 conteggi con ±(0,5% + 5) a 100,00 V risolve 0,01 V per conteggio, quindi il suo margine è 0,5 V più 0,05 V. Un multimetro da 1999 conteggi con ±(0,5% + 2) a 100,0 V risolve 0,1 V per conteggio, quindi il suo margine è 0,5 V più 0,2 V. Le percentuali coincidono e i totali differiscono di un fattore quattro.
Un preventivo che dà una percentuale nuda senza termine in conteggi è incompleto, e un preventivo che dà un termine in conteggi senza risoluzione è illeggibile. Chiedete entrambi. Basta un messaggio e toglie gran parte dell’ambiguità da un confronto che altrimenti dipende da quale depliant aveva il carattere più grande.
Cosa chiedere prima di piazzare un ordine
Quattro domande risolvono un requisito di precisione prima che arrivi a un ordine di acquisto. Su quale portata lavorerà davvero l’utente? Qual è il più piccolo cambiamento di quella lettura che conta? Quanto lontano dalla temperatura ambiente lo strumento sarà conservato e usato? E quale riferimento userà il collaudo in ingresso per accettare o rifiutare un lotto?
Le risposte di solito spostano la specifica. Un’officina che controlla batterie a 12 V non ha bisogno di un display da 6000 conteggi, e un laboratorio che confronta shunt a pochi millivolt sì. Decidere questo prima della fase campione significa che il campione che arriva è quello che può superare il test di accettazione, invece di quello su cui bisognerà discutere dopo che il container è carico.
Se avete in mano due righe di scheda tecnica adesso, inviatele entrambe al nostro team tecnico con la lettura che dovete risolvere e la portata su cui sta. Gli ingegneri della nostra fabbrica di Wenzhou vi diranno quale classe di conteggi e quale portata coprono davvero quella lettura, e lo dimostreranno con un’unità misurata contro un riferimento prima che vi impegnate su un lotto.