Voltmetru Electronic de Curent Alternativ

1. Tema Proiectului :

Sa se proiecteze un instrument numeric de masura capabil sa indeplineasca functia de voltmetru electronic de curent alternativ cu gamele de masura 1;10;20;200 V

- rezistenta specifica de intrare rs = 300 kohmi/v

- aparatul va avea la intrare rezistente universale

- va fi folosit un Convertor Analog Numeric ( CAN ) - C520D

2. Memoriu tehnic :

2.1 Masurarea tensiunilor cu ajutorul voltmetrelor.

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.

Prin conectarea lor in circuitele de masurare voltmetrele datorita consumului propriu de putere, modifica regimul de lucru al circuitelor si ca urmare valoarea marimii de masurat, introducand astfel o eroare sistematica de metoda. Intre valoarea marimii indicate de aparatele de masurat si cea adevarata, care exista inainte de conectarea acestora in circuitul de masurare, exista o diferenta determinata de faptul ca rezistenta voltmetrelor nu este infinita. Aceasta diferenta este cu atat mai mare cu cat consumul de putere al aparatelor de masurat este mai mare in comparatie cu puterea din circuitul in care se face masurarea.

Pentru ca influenta consumului aparatelor de masurat si ca urmare eroarea sistematica de metoda sa fie cat mai mici, rezistenta voltmetrului trebuie sa fie cat mai mare in comparatie cu rezistenta circuitului de masurare.

Ca ampermetru sau ca voltmetru poate fi folosit oricare din dispozitivele de masurat, cu exceptia dispozitivelor electrostatice care nu pot fi folosite decat ca voltmetre.

2.2 Curentii si tensiunile alternative

* se masoara cu aparate diferite dupa valoarea marimii de masurat.

Curentii si tensiunile mici (de ordinul miliamperilor, amperilor, milivoltilor si voltilor ) se masoara in general cu aparate magnetoelectrice cu redresor sau cu termocuplu. Curentii de ordinul amperilor si zecilor de amperi (pana la cca. 80-100 A) si tensiunile de ordinul zecilor si sutelor de volti ( pana la cca. 600-750V ) se masoara cu aparate feromagnetice, electrodinamice si termice cu fir cald.

Curentii de intensitati mari (peste 100A) se masoara prin intermediul transformatoarelor de masurat care reduc de obicei curentul de masurat la 5 amperi sau in anumite cazuri la 1 A.

Tensiunile inalte ( peste 750 V ) se masoara cu ajutorul transformatoarelor de masurat sau cu voltmetre electrostatice. Transformatoarele de masurat se folosesc in general pentru masurari de tensiuni de pana la 100 kV. Peste aceasta tensiune masurarile cu transformatoare devin costisitoare si de aceea este indicata folosirea voltmetrelor electrostatice.

2.3 Voltmetre magnetoelectrice cu redresoare

Aparatele magnetoelectrice caracterizandu-se printr-o mare sensibilitate si precizie si printr-un consum de putere foarte mic, calitati pe care nu le au celelalte tipuri de aparate de masurat electrice, se folosesc din ce in ce mai mult si la masurari in curen alternativ, in asociatie cu un dispozitiv redresor.

Dupa dispozitivul redresor cu care se asociaza aparatul magnetoelectric se deosebesc: aparate cu redresoare, aparate cu termocuplu, aparate electronice.

Aparatele cu redreso constau dintr-un aparat magnetoelectric si unul sau mai multe redresoare cu semiconductoare ( diode cu germaniu, cu siliciu sau cu cuproxid ) .

a). Elementele redresoare semiconductoare sunt elemente conductoare neliniare; curentul care le strabate este functie de valoarea si sensul tensiunii aplicate, datorita variatie rezistentei interne cu tensiunea aplicata. Ca urmare caracteristica lor curent-tensiune este neliniara.

Dupa sensul tensiunii aplicate elementul redresor lasa curentul sa treaca usor intr-un sens si foarte greu in celalalt. Rezistenta interna a elementului redresor in directia trecerii usoare a curentului este foarte mica si se numeste rezistenta directa Rd , iar cea in sens contrar este foarte mare si se numeste rezistenta inversa Ri. Curentul care trece prin elementul redresor in sensul rezistentei directe are o valoare mare si se numeste curent direct Id, iar cel in sensul rezistentei inverse este foarte mic, practic zero, si se numeste curent invers Ii. In mod analog tensiunea aplicata se numeste tensiune directa Ud si tensiune inversa Ui. Peste o anumita valoare a tensiunii inverse , denumita tensiune de strapungere elementul redresor isi pierde proprietatea de redresare , curentu invers crescand brusc. Tensiunea maxima care se redreseaza trebuie sa fie mai mica tensuinea de strapungere.