Voltmetru Digital

Tehnica de măsurare este unul din cei mai importanţi factori în accelerarea progresului ştiinţific şi tehnologic în aproape toate sectoarele economiei.

În descrierea fenomenelor şi proceselor, dar şi a caracteristicilor materialelor, sunt folosite diverse mărimi fizice, numărul cărora poate fi de mii, cum ar fi mărimi: electrice, magnetice, de distribuţie spaţială şi temporală, mecanice, acustice, optice, chimice, biologice, etc. Mai mult decît atît, aceste mărimi sunt evaluate nu numai calitativ dar şi cantitativ şi prin diferite valori numerice.

Stabilirea valorii numerice a unei mărimi fizice se efectuează prin măsurare. Rezultatul măsurării este o caracteristică cantitativă adică un număr care este definit şi prin evaluarea simultană a gradului de apropiere a valorii măsurate de valoarea reală a mărimii fizice. Găsirea valorii numerice a măsurandului este posibilă doar prin experienţă, adică în timpul experimentului fizic.

Tehnica metrologică şi-a început dezvoltarea în anii ´40 ai secolului al XVII şi se caracterizează printr-o tranziţie treptată de la manifestare (mijlocul secolului XIX), la instrumente analogice cu înregistrare (sfîrşitul XIX – începutul secolului XX), la aparate de măsurat automate cu afisaj digital (mijlocul secolului XX) pînă la sistemele informaţionale de măsurare.

Sfârşitul secolului XIX este caracterizat prin primele succese ale comunicaţiilor radio şi ale radioelectronicii. Această evoluţie a dus la necesitatea unor mijloace de măsurat de tip nou, destinate pentru semnale de intrare mici, de înaltă frecvenţă şi intrări de mare impedanţă. În aceste mijloace noi de măsurat au fost folosite componente de radio-electronice: redresoare, amplificatoare, modulatoare şi generatoare (cu tuburi electronice cu vid, tranzitoare, circuite integrate), tuburi catodice (în oscilocoape), etc.

Dezvoltarea instrumentelor de măsurare digitale a rezultat în crearea voltmetrelor digitale de curent continuu cu erori mai mici de 0,0001%, iar viteza de conversie analog – digital este mai mare ca miliarde de măsurări pe secundă.

Largi oportunităţi au apărut în domeniul mijloacelor de măsurat odată cu apariţia microprocesoarelor şi microcontroalelor. Datorită acestora s-au extins foarte mult domeniile de utilizare a instrumentelor de măsurare, au crescut performanţele şi caracteristicile tehnice, fiabilitatea, viteza de funcţionare, a devenit posibilă soluţionarea unor probleme tehnice care anterior nu au putut fi rezolvat.

Aplicarea microprocesoarelor ţi găsit cea mai înaltă amploare şi eficienţă în echipamentele de măsurare. Pe scară foarte largă sunt utilizate microprocesoarele în sistemele de control şi comandă. Este greu de supraestimat importanţa microprocesoarelor şi a microcontrolelor în domeniul creării sistemelor de măsurare destinate pentru comanda, monitorizarea şi testarea obiectelor şi sistemelor complexe.

Dezvoltarea ştiinţei şi tehnologiei necesită perfecţionarea continuă a mijloacelor de măsurare, iar rolul lor este în continuă creştere.

1. Schema bloc a voltmetrului digital

Schema bloc a unui voltmetru digital cu dublă integrare este prezentă în

figura 1. Ciclul de conversie este format din două interval de timp (tacte) T1 şi T2.

Fig.1. Schema bloc a voltmetrului digital

La începutul ciclului circuitul de comandă generează un puls dreptunghiular cu durată calibrate T1, care este aplicat pe un comutator electronic. Pe parcursul intervalului de timp T1 de la dispozitivul de intrare prin comutatorul electronic la intrarea integratorului este aplicată tensiunea de intrare de current continuu (c.c. sau DC). Se începe primul tact de integrare de măsurare ”up”, în timpul cărui tensiunea de ieşire a integratorului creşte linear.