Analizzatore elettronico analogico R127 Unaohm

                                                           Un valido strumento made in Italy

I4CIV                                                                                                                Onorio Cenni          

Generalità

I primi analizzatori elettronici analogici furono sviluppati utilizzando valvole termoioniche che consentivano di ottenere un'elevata impedenza in ingresso. Con il passare degli anni, grazie ai progressi tecnologici e all’introduzione dei transistor, questi strumenti vennero realizzati interamente allo stato solido. Tuttavia, nonostante la componente tecnologica fosse cambiata, alcuni professionisti del settore elettronico continuarono a chiamarli impropriamente "analizzatori a valvola". Questo termine, pur impreciso, veniva utilizzato per distinguere tali dispositivi – caratterizzati da un'elevata impedenza in ingresso – dai tester analogici tradizionali, che avevano invece un'impedenza sensibilmente più bassa, solitamente intorno ai 20 kOhm/Volt.

L’elevata impedenza in ingresso è, infatti, uno dei maggiori pregi di questi analizzatori, poiché consente di eseguire misurazioni precise, spesso impossibili con strumenti a bassa impedenza.

Il modello che sarà descritto è un analizzatore elettronico portatile, capace di effettuare numerose misurazioni su circuiti elettrici ed elettronici. Si tratta del modello R127 prodotto dalla ditta Unaohm e identificato dalla matricola n.103, la cui costruzione risale probabilmente agli anni ’70 del secolo scorso. (foto n.1) Lo strumento presenta un “design” essenziale, con una disposizione ordinata dei comandi e un robusto contenitore in metallo, a garanzia di solidità e resistenza nel tempo.

Nel corso degli anni, l’R127 è stato sottoposto a diversi aggiornamenti tecnici, che hanno comportato modifiche allo schema elettrico, senza però alterare il “case” e la disposizione dei comandi. Le versioni successive a quella primitiva sono contraddistinte da una lettera maiuscola aggiunta alla sigla principale, partendo dalla "A" fino alla "F".

Il mio esemplare, rimasto inutilizzato per lungo tempo, apparteneva a un caro amico che me lo ha ceduto senza richiedere nulla in cambio. Purtroppo mancavano il manuale d’uso e la sonda ad alta impedenza con i relativi puntali, elementi necessari per sfruttarne completamente tutte le potenzialità.

Per quanto riguarda la sonda, utilizzerò un modello in mio possesso con caratteristiche equivalenti all’originale. In assenza del manuale, ho avviato una ricerca online e sono riuscito a reperire il manuale relativo al modello R127 F, una versione più recente.

Dal confronto tra il mio R127 e la documentazione dell’R127 F, sono emerse alcune differenze:

• Schema elettrico: variazioni in alcuni componenti elettronici, come transistor e circuiti integrati ed indicatori a LED di colore differenti.
• Cablatura: una diversa disposizione dei componenti sul circuito stampato che contiene i componenti attivi.
• Circuito dei partitori resistivi: nessuna modifica rilevante rispetto ai valori riportati nello schema originale.
• Alimentazione: cambiamenti significativi nella configurazione delle batterie.

Nei modelli dal primo R127 fino alla versione "C", lo strumento richiedeva quattro pile piatte da 4,5 V, dotate di linguette in ottone per l’inserimento nei rispettivi alloggiamenti. Tali batterie erano disposte in due scomparti separati (due per scomparto) sul retro dello strumento.(foto n.2)

A partire dalla versione "D" fino alla "F", l’alimentazione è stata semplificata: erano sufficienti due pile piatte da 4,5 V collegate in serie, per un totale di 9 V, ospitate in un unico scomparto.

Oggi, però, le pile piatte da 4,5 V non sono più facilmente reperibili, rendendo necessario adottare soluzioni alternative, come un alimentatore dedicato, capace di fornire la giusta tensione trasformata e raddrizzata dalla rete elettrica, oppure batterie da 9 V (tipo “transistor”). Quest’ultima soluzione pur essendo più pratica, offre un’autonomia notevolmente inferiore rispetto alle pile piatte originali. 

        

Caratteristiche

In questo articolo farò riferimento specificamente al modello R127 in mio possesso. Lo strumento presenta dimensioni compatte, con una altezza di 205 mm, una larghezza di 140 mm ed una profondità di 100 mm e un peso di 2 kg. È dotato di una pratica maniglia per il trasporto, che può essere utilizzata durante le misurazioni per inclinarlo e facilitare la lettura del quadrante.

Il quadrante di misura, di grandi dimensioni e di facile lettura, (foto n.3) ha la scala disegnata in rosso per gli ohm ed i dB, in nero per le tensioni alternate e continue ed è dotato di uno specchio per evitare l’errore di parallasse.

Sugli angoli superiori destro e sinistro del quadrante sono presenti due LED indicatori di polarità:

• Il LED rosso (di colore verde nei modelli successivi) posizionato a sinistra e contrassegnato con il simbolo –.
• Il LED rosso, a destra, con il simbolo +.

Questo sistema elettronico automatico indica la polarità delle tensioni continue e il senso di scorrimento delle correnti. In pratica, durante le misurazioni di tensioni e correnti continue, i puntali possono essere collegati indifferentemente, poiché l’ago dello strumento devia sempre verso destra. Pertanto se il LED rosso a destra è acceso, i puntali sono correttamente collegati. Se il LED rosso a sinistra è acceso, (foto n.4) i puntali sono invertiti, ma la deviazione dell’ago rimane corretta. 

Sotto il quadrante di misura, sul lato sinistro, si trova una piccola manopola per l’azzeramento dello strumento quando utilizzato come ohmetro. Al centro della metà inferiore dello strumento è presente un selettore di portata (foto n.5) a 22 posizioni: Le prime sette posizioni sono per la selezione delle portate in Ohm, le otto posizioni intermedie per la selezione delle portate voltmetriche e le ultime sette posizioni per la selezione delle portate amperometriche.

Sul lato destro dello strumento si trovano due commutatori di funzione: il commutatore superiore, con la scritta ON, accende lo strumento; il commutatore inferiore, con il simbolo di una sinusoide, abilita le misure in corrente alternata (sia voltmetriche che amperometriche).

Sulla parte inferiore dello strumento si trovano tre boccole da 4 mm: Boccola 3A (a sinistra) per misurare correnti fino a 3 A mediante uno spinotto dedicato. Boccola BATT (centrale) per controllare lo stato di carica delle batterie. Boccola GND (a destra) punto comune di massa per il collegamento del cavo di terra.

Accanto alle boccole è presente un connettore BNC femmina, utilizzato per collegare il puntale ad alta impedenza P150, dotato di cavo schermato, necessario per ogni tipo di misurazione.

Sul retro dello strumento vi sono due sportellini, chiusi da viti, che proteggono due scomparti per le batterie. Ogni scomparto ospitava originariamente due pile piatte da 4,5 V, oggi non più facilmente reperibili. Agli angoli del contenitore sono fissati quattro piedini in gomma che garantiscono stabilità sul piano di lavoro.

 

Prestazioni

L'analizzatore elettronico R127 è in grado di effettuare misurazioni di:

• Tensioni e correnti in continua e alternata.
• Resistenze e valori in decibel (dB).

I campi di variazione delle grandezze misurate sono:

• Tensioni continue (DC): Le portate vanno da 30 mV a 1000 V, suddivise in:
  0,3/1/3/10/30/100/300/1000 V. Utilizzando il puntale per alte tensioni, il campo di misura si estende fino a 30 kV.
• Tensioni alternate (AC):
• Gamma di misura: Le portate vanno da 30 mV a 1000 V (in valore efficace e con forma d’onda sinusoidale), suddivise come per le tensioni continue.
• Banda passante: da 10 Hz a 20 kHz con una tolleranza entro ±1 dB.
• Frequenze superiori: da 0,1 MHz a 200 MHz possono essere misurate utilizzando una sonda RF dedicata.

• Correnti continue (DC) e alternate (AC):
• Gamma di misura: da 0,3 μA a 3 A, suddivisa in:
  0,3/3/30 μA – 0,3/3/30 mA – 0,3/3 A.

Per le correnti alternate, i valori sono riferiti al valore efficace con forma d’onda sinusoidale.

• Resistenze:

o  Gamma di misura: da 0,2 Ω a 1000 MΩ, con le seguenti portate: 1/10/100 kΩ – 1/10/100/1000 MΩ.

• Livelli

o  Gamma di misura: da -30 dBm (portata di 0,3 V a fondo scala) a +62 dBm (portata di 1000 V a fondo scala). Livello di riferimento: 0 dB = 1mW su 600 Ω.

• Precisione e Tolleranze

o   Tensioni continue (DC): errore massimo < ±2% del valore a fondo scala.

o   Tensioni alternate (AC): errore massimo < ±3% del valore a fondo scala (per tensioni sinusoidali a 50 Hz).

o   Correnti continue (DC) e alternate (AC): errore massimo < ±2% del valore a fondo scala, con tolleranze fino a ±5% per le portate di 300 mA e 3 A.

o  Resistenze: errore massimo < ±5% del valore a fondo scala.

o   L’impedenza d’ingresso varia in base al tipo di misura: Per tensioni continue è pari a 11 MΩ con il puntale originale P150. Per tensioni alternate di 10 MΩ con una capacità di 30 pF in parallelo.

 

Effetti dell’impedenza di ingresso nelle misure di tensione

Uno dei principali vantaggi di utilizzare un analizzatore elettronico ad alta impedenza, tipicamente pari a 10 MΩ, è la possibilità di eseguire misure di tensione senza caricare il circuito da esaminare. Al contrario, un tipico tester analogico utilizzato per misure volt-ohm-amper presenta una sensibilità di circa 20 kΩ/V, che nei modelli di fascia alta può arrivare a 50 kΩ/V.

Con strumenti di questo tipo, l’impedenza equivalente ai morsetti varia in base alla tensione di fondo scala selezionata per la misura, essendo il prodotto della sensibilità dello strumento e del fondo scala. Ad esempio, per uno strumento con sensibilità di 50 kΩ/V e un fondo scala di 3 V, l’impedenza di ingresso sarà:

50 kΩ/V × 3 V = 150 kΩ

Questa impedenza si collega in parallelo ai capi del componente sotto test. Se il componente ha una resistenza molto bassa, l’effetto del carico rappresentato dallo strumento sarà trascurabile. Tuttavia, nel caso di componenti con resistenze elevate, come 100 kΩ o superiori (fino a valori nell’ordine dei MΩ), l’impedenza relativamente bassa dello strumento introdurrà un errore significativo, falsando i risultati.

In queste situazioni, l’uso di strumenti con bassa impedenza di ingresso non è consigliabile, poiché essi non possono garantire misure affidabili su circuiti ad alta resistenza. Per tale motivo, l’alta impedenza di ingresso (10 MΩ o superiore) di un analizzatore elettronico rappresenta un requisito essenziale per misure precise su circuiti sensibili o con carichi resistivi elevati.

Calcolo dell'effetto dell'impedenza di ingresso nelle misure di tensione

Per dimostrare l'importanza dell'impedenza di ingresso nelle misure di tensione, consideriamo un circuito resistivo composto da due resistenze: R₁ = 1 MΩ e R₂ = 100 kΩ, alimentato da una sorgente con tensione di 15 V. (figura n.1) La tensione ai capi di R₂ verrà calcolata in (a) teoricamente, mentre in (b) andremo a misurare il valore della tensione mediante un tester analogico a bassa impedenza ed in (c) effettueremo la stessa misura impiegando un analizzatore elettronico ad alta impedenza.

Caso (a): La corrente totale nel circuito, determinata dalle resistenze R₁ e R₂ collegate in serie, è data dalla legge di Ohm:

I = V/(R₁+R₂)      I = 15/1.100.000 = 0,0000136364 A.

La tensione ai capi di R₂ è quindi:

V_R2 = R₂⋅I         V = 100.000 ⋅ 0,0000136364 ≈ 1,36 V

Caso (b): Per dare concretezza al valore teorico calcolato supponiamo di utilizzare un tester analogico con una resistenza interna R_i = 150 kΩ, collegandolo ai capi di R₂. In questo caso, la resistenza equivalente tra R₂ e R_i sarà di 60.000 Ω, in questo caso la corrente sarà di 0,0000141509 A e la tensione che lo strumento misurerà ai capi di R₂ sarà ≈ 0,85 V .

Caso (c): Similmente al caso precedente supponiamo ora di utilizzare un voltmetro elettronico con una resistenza interna R_i = 10 MΩ, collegandolo ai capi di R₂. In questo caso, la resistenza equivalente tra R₂ e R_i sarà di 99.010 Ω, in questo caso la corrente sarà di 0,0000136486 A e la tensione che lo strumento misurerà ai capi di R₂ sarà ≈ 1,35 V

L'analisi dimostra che solo nel caso (c), con il voltmetro ad alta impedenza (10 MΩ), la tensione misurata (1,35 V) si avvicina al valore teorico (1,36 V) con un errore trascurabile. Questo evidenzia come l'elevata impedenza di ingresso del voltmetro elettronico riduca al minimo l'effetto del carico sul circuito, garantendo misure accurate.

Al contrario, nel caso (b), l'uso di un tester analogico con impedenza interna più bassa introduce un errore significativo, misurando una tensione di soli 0,85 V. Questo effetto è particolarmente rilevante nei circuiti ad alta resistenza, dove l'impedenza dello strumento influisce in modo considerevole sulla precisione delle misure.

 Verifica di Funzionamento

Poiché lo strumento era rimasto inutilizzato per molti anni, si è reso necessario esaminarne l'interno per verificarne lo stato di conservazione. Dopo aver capovolto lo strumento e svitato le quattro viti che uniscono il "case" al pannello superiore, ho constatato un cablaggio curato e ordinato, con i componenti disposti su due circuiti stampati separati. (foto n.6) La componentistica utilizzata è di buon livello, con transistor NPN al silicio e amplificatori operazionali. Nonostante siano trascorsi circa cinquant’anni dalla costruzione, tutti i componenti interni risultano in ottime condizioni e non presentano anomalie che possano compromettere il funzionamento dello strumento.

Dopo l’ispezione visiva, ho proceduto con la verifica del funzionamento. Per alimentare lo strumento ho aperto i coperchi dei vani batterie ed ho preferito collegare, agli attacchi ad incastro,(foto n.7) i conduttori provenienti da due batterie da 9 V (tipo “transistor”). Successivamente, ho inserito la sonda con i puntali nel connettore BNC e posizionato la manopola del commutatore delle portate su una qualunque portata in ohm. All'accensione dello strumento, senza cortocircuitare i puntali, ho regolato la manopola di azzeramento degli ohm, osservando che l'indice si muoveva correttamente. Ho quindi posizionato l’indice sul fondo scala (foto n.8) e verificato il valore di una resistenza nota, compatibile con la portata selezionata.

Dopo il riscontro positivo di questa verifica preliminare, ho testato lo strumento misurando una tensione e una corrente, senza focalizzarmi sulla precisione assoluta, ma solo per confermare il corretto funzionamento nelle modalità voltmetriche e amperometriche. Constatato che lo strumento operava anche in queste modalità, ho effettuato un confronto con un altro strumento di misura per verificare che i valori rilevati rientrassero nelle tolleranze dichiarate nel manuale.

Durante le misure di tensione e corrente, ho osservato che, sebbene l'indice dello strumento si spostasse nella giusta direzione anche invertendo i puntali (dimostrando il corretto funzionamento del dispositivo di auto-polarità), i due LED indicanti la polarità risultavano spenti e quindi non funzionanti. Per risolvere il problema, ho sostituito entrambi i LED con componenti dello stesso tipo. Dopo la sostituzione, i due LED si accendevano regolarmente, indicando la polarità dei puntali inseriti nel circuito di misura.

Per completare la verifica, ho confrontato le misure dello strumento con quelle di un multimetro digitale di buona qualità, il Brymen BM 869S. Il confronto ha incluso tutte le portate di tensione, corrente e resistenza. I valori ottenuti dai due strumenti erano abbastanza simili, confermando che l’invecchiamento non ha degradato significativamente la precisione dello strumento. Per motivi di sintesi, non riporto i dettagli numerici di tutte le misure effettuate.

L’uso dello strumento è semplice per chiunque abbia familiarità con un multimetro analogico. Tuttavia, è utile tenere presenti alcune avvertenze:

1. Azzeramento per le misure in ohm: Prima di misurare una resistenza, non è necessario cortocircuitare i puntali. Basta ruotare la manopola di azzeramento per far coincidere l'indice con il fondo scala.
2. Selezione della portata: Se il valore da misurare è sconosciuto, selezionare inizialmente la portata più alta e successivamente regolare su quella più appropriata.
3. Eliminazione dell'errore di parallasse: Durante la lettura, posizionarsi frontalmente allo strumento, in modo che il riflesso dell’indice sullo specchio sottostante sia perfettamente allineato con l’indice stesso.

 

Conclusioni

Nonostante siano trascorsi oltre cinquant'anni dalla sua costruzione, lo strumento dimostra ancora una discreta affidabilità e precisione, come confermato dai vari test effettuati. Le sue prestazioni, rimaste sostanzialmente inalterate nel tempo, testimoniano l’eccellenza dell’ingegneria con cui è stato realizzato, caratterizzata da una scelta accurata dei componenti e da una costruzione professionale.

Questo strumento analogico, pur appartenendo a un’epoca tecnologica passata, si rivela ancora prezioso per eseguire misure delicate e rigorose in ambito elettronico ed elettrotecnico, dove la precisione continua ad essere fondamentale.

i4civ.onorio@gmail.com

La presente descrizione è stata pubblicata su RadioKit Elettronica del mese di giugno 2025 a pagina 54