Măsurători electronice - voltmetru și ampermetru cu ICL 7106

1. Introducere

In contextul revolutiei stiintifice si tehnice din lumea contemporana, masurarile electrice sunt indispensabile in toate ramurile industriale, ca veriga importanta in procesele de productie, in controlul calitatii materiilor prime, a produselor intermediare si finale, in dezvoltarea cercetarii in toate domeniile. Pe suportul marimilor electromagnetice se fac cel mai frecvent atat schimburile de energie, cat si schimburile de informatie; masurarea electrica cu precizie ridicata conditioneaza deci desfasurarea normala a proceselor implicate.

• Măsurarea tensiunilor

Voltmetre

Voltmetrul electronic exista in doua variante constructive : analog si respective numeric.

In functie de valoarea masurata sunt:

a) voltmetru de c.c , care masoara nivelul tensiunii continue de intrare (U);

b) voltmetru de c.a , care pot fi :

- de valoare medie (masoara Umed)

- de valoare de varf (masoara Umax)

- de valoare efectiva (masoara Uef)

-de valoare efectiva pentru intrare sinusoidala (masoara Umed si afiseaza Uef, avand in vedere relatia dintre cele doua marimi cand semnalul de la intrare este sinusoidal).

In circuitele de curent continuu si de curen alternativ tensiunile care depasesc 1/10000 V cu voltmetre. Voltmetrele se leaga in circuitele de masurare in paralel cu punctele intre care se masoara tensiunea.

In functie de valorea tensiunii de masurat voltmetrele se conecteaza direct sau in serie cu o rezistenta aditionala. Legarea directa in circuit a voltmetrelor este posibila numai daca curentul de masurat poate trece inegral prin dispozitivul de masurat fara sa-l deterioreze. Curentii si tensiunile foarte mari se masoar cu ampermetrele si voltmetrele prin intermediul transformatoarelor de masurat.

Voltmetru numeric lucreaza pe un principiu asemanator cu al unui aparat de tip frecventmetru/cronometru, cu deosebirea ca include si un convertor analog-numeric (CAN), care transforma tensiunea de masurat (Ux) intr-un interval de timp sau intr-o frecventa .

Schema functionala a unui voltmetru numeric este prezentata in fig 1. . Tensiunea de masurat Ux ,este aplicata unui bloc de conditionare de semnal, DT/A; acesta este similar celui folosit la voltmetrele electronice analogice . Cu divizorul de tensiune DT, se prescriu gamele (tensiunii nominale, Uxn) in succesiune decadica (tipic: 0,2; 2; 20; 200 V), iar amplificatorul de intrare A, aduce Ux la nivelul cerut de blocul de esantionare si adapteaza impedanta acestuia la cea de iesire din divizorul DT. In plus, blocul DT/A imbunatateste si imunitatea la zgomote(prin punerea dupa ∆t a unui FTJ). Ux este apoi esantionat (pe durata ∆t) pentru a asigura stationaritatea lui Ux, sunt trecute printr-un amplificator tampon AT , al carui rol este de a adapta impedanta de iesire a circuitului de esantionare si memorare, la impedanta de intrare al convertorului A/N. Comanda operatiilor intregului aparat (esantionare, conversie, memorare, afisare) este asigurata de un bloc de comanda, pilotat de catre generatorul de tact GE; acest bloc include si un divisor de frecventa DF , cu ajutorul caruia se obtine baza de timp a aparatului.

Caracteristici de intrare :

a) Tipul intrarii depinde de clasa de precizie a aparatului :

- voltmetru numeric standard (c=0.1) folosesc circuite de intrare cu 3 borne

- voltmetru de inalta precizie (c=0.01 .. 0.001) utilizeaza intrare cu circuit de garda

b) Tensiunea maxima admisa pe intrare este valoarea maxima a tensiunii ce poate fi aplicata intre bornele de intarre sau intre una dintre acestea si masa in conditii normale de functionare.

c) Injectia de paraziti in obiectul de masura : tensiunile parazite sunt produse de catre circuitele in comutatie . Ele devin suparatoare cand operatorul face masurari in scheme cu dispozitive sensibile.

d) Gamele de masura: sunt in succesiune decadica (0.2 , 2 , 20 , 200, ..) . Comutarea gamelor se poate face manual sau automat.

e) Schimbarea automata a gamelor : permite trecerea voltmetrelor numerice de la o gama inferioara la una superioara si invers, de indata ce Ux depaseste o limita prestabilita. Selectorul automat de game permite ca aparatul sa se plaseze singur in situatia optima in privinta preciziei.