Elektronické voltmetre

1. Elektronické voltmetre Číslicové elektronické voltmetre

2. Číslicové elektronické voltmetre Obsah: • Úvod do číslicových jednosmerných voltmetrov • Bloková schéma číslicového jednosmerného voltmetra • Prevodník s medziprevodom na časový interval • Dvojtaktná integračná metóda • Prevodník s normálovým napätím odstupňovaným po rádoch

3. 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.

4. 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.

5. U U VD DC ČZ Z VZP+ AČP I AC R I IU AC/DC R RU RJ Číslicové elektronické voltmetre Všeobecná bloková schéma digitálneho multimetra:

6. Číslicové elektronické voltmetre Zloženie jednosmerného číslicového voltmetra: (v rámčeku) • z obvodov vstupnej úpravy signálu (VÚS – VD, Z), ktoré slúžia k zmene meracích rozsahov a dosiahnutí požadovanej vstupnej impedancii, • z analógovo-číslicového prevodníka VZP+AČP, • logicky riadiacej jednotky RJ, • číslicového zobrazovača s dekóderom (ČZ).

7. 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.

8. Prevodník s medziprevodom na časový interval • je založený na kompenzačnom princípe • rozlišovacia schopnosť lepšia ako 10 µV • polaritu je nutné zistiť pred komparátorom (invertovať)

9. Dvojtaktná integračná metóda

10. Dvojtaktná integračná metóda

11. 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 ),

12. 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 • 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.

13. 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 • 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.

14. Dvojtaktná integračná metóda Princíp činnosti: • ak dosadíme za Ui zo vzťahu pre T1 a ak platí t2 – t1 = T2 pri Un = konšt. dostaneme:

15. 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.

16. 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

17. 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,

18. 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)