AS_04_2020

Maggio 2020 Automazione e Strumentazione MISURA applicazioni 72 di toroide e l’avvolgimento primario è rappresen- tato dal conduttore in cui fluisce la corrente che si vuole misurare fatto passare attraverso l’anello. Il secondario è avvolto su un materiale ferromagne- tico e il numero di spire stabilisce il rapporto di tra- sformazione. Rispetto allo Shunt ha un costo più elevato e un ingombro maggiore. La grossa limita- zione del trasformatore di corrente è rappresentata dal nucleo ferromagnetico che, se portato a satu- razione, compromette seriamente il funzionamento del dispositivo. La saturazione si può raggiungere per effetto di una componente DC nella corrente, di un elevato picco di corrente, oppure per effetto di un campo magnetico esterno come quello gene- rato da un magnete permanente. A causa di questa limitazione i sistemi che utilizzano il trasformatore di corrente devono prevedere schermature o altri meccanismi di protezione al fine di evitare frodi. I vantaggi del sensore ad Effetto Hall sono l’ot- tima risposta in frequenza e la capacità di misu- rare correnti di elevata intensità; tuttavia questi vantaggi sono attenuati dall’elevata deriva in temperatura che richiede una calibrazione su più punti al fine di ottenere la precisione richiesta. La Bobina di Rogowsky è fondamentalmente un induttore mutuamente accoppiato con il con- duttore in cui fluisce la corrente da misurare. L’accoppiamento avviene in aria e pertanto non presenta i problemi di saturazione tipici dei mate- riali ferromagnetici. La particolarità della Bobina di Rogowsky è che il segnale generato dal sen- sore è proporzionale alla derivata della corrente e pertanto necessita di un integratore per poter ricostruire il segnale originario. A fronte di un range dinamico molto esteso, un’elevata linea- rità e la capacità di misurare correnti molto alte, la Bobina di Rogosky risulta particolarmente suscettibile ai campi magnetici esterni e richiede l’uso di un integratore stabile. Al pari del Trasfor- matore di Corrente e del sensore ad Effetto Hall la Bobina di Rogowsky è intrinsecamente isolata. Diagnostica in campo con la tecnologia mSure Una volta installato in campo, il contatore deve poter svolgere la sua funzione in maniera accurata per un lungo periodo , che può superare i dieci anni. Un buon progetto e la stabilità dei compo- nenti elettronici al silicio consentono di conser- vare livelli di accuratezza elevati anche per tanti anni. Tuttavia, eventi ambientali esterni , come un fulmine, un picco di corrente o un transitorio di tensione possono alterare le prestazioni dei sensori in maniera permanente. Se il guasto non è catastrofico è difficile che venga rilevato, a meno che non si disponga di un sistema di diagnostica avanzata. Analog Devices ha sviluppato una tec- nologia denominata mSure , in grado di verificare in tempo reale lo stato della catena di misura. Soluzioni a confronto Il principio di funzionamento di mSure è illustrato nella figura 3. Un contatore normale funziona in open loop , ovvero correnti e tensioni vengono convertite da opportuni sensori, c’è una catena di elaborazione che aggiunge un guadagno e infine c’è una conversione analogico digitale, con l’e- strazione dei dati di interesse direttamente nel dominio digitale. Ogni blocco contribuisce all’er- rore totale; la calibrazione a fine linea serve per compensare l’errore iniziale e fare in modo che il contatore rientri nella classe di precisione di appartenenza. Per un contatore di questo tipo, una volta installato in campo, l’unico modo per verifi- carne l’accuratezza è prelevarlo, portarlo in labo- ratorio ed effettuare i test necessari. Il controllo a campione è una tecnica utilizzata per verificare le prestazioni di un lotto di produzione, ma ha dei costi. Le parti più soggette a degrado sono i sen- sori, perché maggiormente esposti alle sollecita- zioni esterne, siano esse di natura ambientale, o di natura dolosa, come nel caso delle manomissioni. La tecnologia mSure consente la verifica dell’accuratezza in campo , e raggiunge questo obiettivo chiudendo il loop . Sempre la figura 3 ci aiuta a comprenderne il funzionamento. Il sistema ad anello chiuso è più complesso; c’è l’aggiunta di un blocco di riferimento che genera un segnale stabile e molto preciso da iniettare sul sensore. Questo segnale attraversa tutta la catena di misura, e viene prelevato dal blocco di rilevazione. Conoscendo quindi con precisione Figura 4 - Energy Analytics Studio è il servizio di Cloud Analytics che opera insieme al software mSure Manager dei microcontrollori Analog Devices per lo smart metering