Instrument numeric de măsurare - voltmetru de curent alternativ

Introducere

Circuitul de intrare ale unui aparat de masura lucreaza cu semnale analogice dar toate celelalte blocuri lucreaza cu semnale numerice. Semnalele analogice pot fi masurate cu aparate de masura simple insa sunt sensibile la imperfectiunile cailor de transmitere si prelucrare, cea ce inseamna ca pierd din precizie dupa fiecare operatie, informatia este purtata de amplitudinea semnalului.

Semnalele numerice sunt sub forma de impulsuri si au informatia grefata pe durata sau pe pozitia impulsurilor in timp, astfel semnalele numerice ofera o mai mare flexibilitate in utilizare. Circuitele numerice functioneaza pe principiul tot sau nimic cea ce implica structuri foarte simple in circuitele numerice de baza (porti, codoare, decodoare, multiplexsoare, numaratoare, registre, automate programabile, circuite de conversie a datelor).

Circuitele numerice permit implementarea de functii din ce in ce mai complexe pe acelasi tip. Cea ce duce la micsorarea aparatelor si implicit la scaderea pretului.

Avantajele aparatelor de masura numerice:

- Pot atinge precizii mult mai mari decat aparatele de masura analogice, deoarece raspunsul este independent de amplitudinea semnalului ce poarta marimea de masurat.

- Sunt mai robuste (rezista la socuri si vibratii)

- Pot functiona in orice pozitie.

- Sunt usor integrabile, in sisteme de masurare reglabile conduse de calculator.

Dezavantaje:

- Nu permit sesizarea rapida a tendintei de evolutie a marimii de masurat si nici realizarea de scari liniare.

Tema proiectului

Proiectarea unui voltmetru de curent alternativ, cu scarile 1-10-100, rezistente universale la intrare, rezistenta specifica de 200k. La realizarea aparatului se va folosi un convertor analog-numeric cu integrare in dubla panta.

Schema bloc

Memoriu tehnic

Se vor detalia elementele schemei bloc:

1. Alimentare

2. Divizare de tensiune

3. Amplificare

4. Convertor A/N

5. Afisare

Schema de principiu si ecuatia de functionare

Componentele principale ale convertorului sunt:

- un integrator cu AO (cu rezistenta de intrare ridicata de circa 109-1012Ω), rezistenta R (sute de kΩ) si condensatorul C (0.1 1µF); la intrarea acestui integrator este plasat un comutator comandat (k1 si k2), ce asigura conectarea intrarii integratorului fie la semnalul de intrare (Ux), fie la o tensiune de referinta (Uo) foarte stabila (0,01 0,002%);

- un comparator (CT) ce detecteaza trecerea prin zero a senmalului de ceas catre un numarator;

- un generator de tact (GE) si un circuit poarta (P) ce valideaza impulsurile de ceas catre un numarator;

- un numarator (N), de cele mai multe ori decadic, cu intrare de stergere (RES) si iesire de transport/depasire(TCU);

- un afisaj numeric cu 7 segmente(inclusiv decodificator BCD-7segmente);

- un bistabil de comanda a comutatorului de intrare (B);

- un bloc de comanda(secventiere) a intregului aparat (BC), care initiaza ciclul de conversie si stabileste conditiile initiale ale integrarii.

Voltmetrele numerice cu integrare cu dubla panta functioneaza pe baza principiului conversiei semnalelor analogice de c. c. in timp.

Conversia tensiune-timp se realizeaza in doua faze. In prima faza se integreaza semnalul de masurat Ux, intr-un interval de timp ti, iar in etapa a doua se integreaza o tensiune de referinta de polaritate inversa (- Uref).