Transcript Elektronické voltmetre

Elektronické voltmetre
Číslicové elektronické
voltmetre
Číslicové elektronické voltmetre
Obsah:
1. Úvod do číslicových jednosmerných voltmetrov
2. Bloková schéma číslicového jednosmerného
voltmetra
3. Prevodník s medziprevodom na časový interval
4. Dvojtaktná integračná metóda
5. Prevodník s normálovým napätím
odstupňovaným po rádoch
Číslicové elektronické voltmetre
Číslicové (digitálne) meracie prístroje (ČMP) sú
elektronické zariadenia, ktoré obvykle menia
meranú veličinu na jednosmerné elektrické
napätie, v analógovo-číslicovom prevodníku ho
menia na číselný kód a znázorňujú výsledok
merania v číslicovom tvare.
Číslicové elektronické voltmetre
ČMP v porovnaní s analógovými (hlavne s
elektromechanickými) predstavujú výrazný
kvalitatívny pokrok vo viacerých parametroch:
• väčšiu presnosť,
• dosahujú výrazne väčšiu rýchlosť merania,
• majú podstatne väčšie pásmo rozsahov,
• svojou koncepciou umožňujú automatizáciu
merania.
Číslicové elektronické voltmetre
Všeobecná bloková schéma digitálneho multimetra:
U
U
VD
DC
VZP+
AČP
Z
I
I
AC
R
IU
AC/DC
R
RU
RJ
ČZ
Číslicové elektronické voltmetre
Zloženie jednosmerného číslicového voltmetra:
(v rámčeku)
o z obvodov vstupnej úpravy signálu (VÚS – VD, Z),
ktoré slúžia k zmene meracích rozsahov a dosiahnutí
požadovanej vstupnej impedancii,
o z analógovo-číslicového prevodníka VZP+AČP,
o logicky riadiacej jednotky RJ,
o číslicového zobrazovača s dekóderom (ČZ).
Číslicové elektronické voltmetre
Poznámka:
 Pre meranie prúdov a odporov sa využívajú
prevodníky, ktoré prevádzajú tieto veličiny na
napätie (IU, RU).
 Pre meranie striedavých napätí a prúdov je pred
AČP predradený prevodník striedavého napätia na
jednosmerné napätie (AC/DC) - AČP meria len
jednosmerné napätie.
Prevodník s medziprevodom na časový interval
• je založený na kompenzačnom princípe
• rozlišovacia schopnosť lepšia ako 10 µV
• polaritu je nutné zistiť pred komparátorom (invertovať)
Dvojtaktná integračná metóda
Dvojtaktná integračná metóda
Dvojtaktná integračná metóda
Princíp činnosti:
• analógová veličina (napätie) sa mení na časový interval,
• časový interval získame pomocou integrátora,
• integrácia prebieha v dvoch taktoch (časy T1 a T2 ),
Dvojtaktná integračná metóda
Princíp činnosti:
• čas T1 – vstupný prepínač je pripojený na merané napätie
Ux , napätie na výstupe integrátora Ui sa lineárne
zväčšuje a na konci prvého taktu bude mať veľkosť
t1
T1
1
Ui 
U x dt  U x

RC 0
RC
• počas trvania času T1 sa naplní čítač hodinovými impulzami
oscilátora OSC,
• po naplnení čítača sa prepne prepínač na napätie Un a
súčasne sa čítač vynuluje.
Dvojtaktná integračná metóda
Princíp činnosti:
• čas T2 – vstupný prepínač je pripojený na napätie Un
opačnej polarity, napätie na výstupe integrátora Ui sa
lineárne zmenšuje a na konci prvého taktu bude mať
veľkosť
t2
1
Ui 
U n dt  0

RC t1
• počas trvania času T2 sa naplní čítač hodinovými impulzami
oscilátora OSC,
• keď sa zmenší napätie na výstupe integrátora na nulu, odpojí
sa prepínač od napätia Un a uzavrie sa hradlo.
Dvojtaktná integračná metóda
Princíp činnosti:
• ak dosadíme za Ui zo vzťahu pre T1 a ak platí
t2 – t1 = T2 pri Un = konšt. dostaneme:
T1
T2
Ux
U n
0
RC
RC
T2
U x  Un
T1
Dvojtaktná integračná metóda
Poznámka:
• presnosť metódy nezávisí od stability R,C,
• pri zmene časovej konštanty integrátora R 1,C1 sa
zmenší len sklon pri integrácií, ale trvanie taktov
T1 a T2 sa nezmení.
Prevodník s normálovým napätím
odstupňovaným po rádoch
PO – porovnávací obvod
OZ – ovládacie zariadenie
OKN – obvod vytvárania
kompenzačného napätia
ČI – číslicový indikátor
GČI – generátor číslicových impulzov
Prevodník s normálovým napätím
odstupňovaným po rádoch
Princíp činnosti:
• predpokladajme že merané napätie bude Ux = 9V
• OZ vyšle povel OKN na rozopnutie spínača 24
(Uref = 16V),
• PO porovná a zistí že Ux < Uref vyšle signál OZ a
ten vyšle povel OKN na spätné zopnutie 24 , v
BCD kóde sa do registra priradí log 0,
• impulzom z GČI sa register posunie o jedno
miesto a OZ vyšle nový povel OKN na rozopnutie
spínača 23,
Prevodník s normálovým napätím
odstupňovaným po rádoch
Princíp činnosti:
• PO porovná a zistí že Ux > Uref vyšle signál OZ a
ten vyšle povel OKN na udržanie spínača 23 v
zopnutom stave, v BCD kóde sa do registra
priradí log 1,
• impulzom z GČI sa register posunie o jedno
miesto a OZ vyšle nový povel OKN na rozopnutie
spínača 22, .......
• to sa opakuje až do vykompenzovania Ux (01001
- 23 + 20 = 9)