Číslicové - digitální multimetry (DMM)

1 Blokové schéma digitálního multimetru - vstupní obvody 1 Blokové schéma digitálního multimetru - vstupní obvody převodníky měřených veličin na napětí (I / U, R / U) - převodník AC / DC (RMS, True RMS, DC - 100kHz) - A / D převodník z hlediska počtu měření - dvoutaktní integrace (2 měření / s) - převodník s postupnou aproximací (1000 měření / s)

řídicí jednotka DMM - většinou P - zobrazení naměřených hodnot na displeji UEF - LC displej (LCD) - multifunkční zobrazovač - analogová RYCHLÁ stupnice BAR (bargraf) - komunikace RS 232, GPIB, USB, ET, BT

Blokové schéma digitálního multimetru

Vstupní část DMM - COM společná svorka I, U, R - V / OHM měření napětí, odporů, kmitočtu apod. - mA, mA měření proudů A, mA - 20 A měření proudů do 20A

2 Rozdělení DMM - provedení (ruční, stolní, speciální) - napájení (bateriové, síťové napájení) - měření elektrických veličin (základní, rozšířené) - měření AC veličin (RMS, True RMS, AC+DC) - komunikace s okolím (RS 232, USB, GPIB, ET, BT) - použití (běžná průmyslová měření metrologická - velmi přesná měření) - měření teploty (většinou termočlámek „K“ (N iCr-Ni)

3 Základní charakteristiky DMM - počet měřicích rozsahů (U, I, R, … 3 Základní charakteristiky DMM - počet měřicích rozsahů (U, I, R, ….) 20mV, 200mV, 2V, 20V, 200V, 1000V,… - přepínání měřicích rozsahů manuální (přesnější) automatické - rozlišovací schopnost (resolution) hodnota posledního nejméně významného čísla LSB 5,000V rozlišovací schopnost je 0,001V 5,0V rozlišovací schopnost 0,1V - citlivost (sensivity) udává nejmenší možné hodnoty měřené digitálním multimetrem (DC > AC)

přesnost - nejistota měření přesnost - nejistota měření - odlišný výpočet u analogových / digitálních multimetrů - typ A / D převodníku (ovlivňuje rychlost měření) - rozsah LCD (3 ½ , 4 ½, 5 ½, 6 ½, …..) 1.999 / 3.999 - vstupní impedance (DC 10 M, AC 1M / 40pF)

4 A / D převodníky používané v měřicí technice 4 A / D převodníky používané v měřicí technice (Analog to Digital Converter) - převádějí velikost napětí UX na vstupu na číslo, které je vyjádřeno většinou v dvojkové číselné soustavě - A / D převod je zatížen mnoha chybami, např.: statická nuly, linearity, zesílení dynamická s vyšším kmitočtem klesá rozlišitelnost, počet bitů (8 bit AD převodník má při 10 kHz např. pouze 6 bitů)

5 Rozdělení A / D převodníků PODLE TOHO, JAKOU VSTUPNÍ HODNOTU převádějí na číslo - A / D převodníky integrační - převodníky s dvoutaktní integrací - převodníky s mezi převodem U na f - převodníky se sigma-delta modulací výstupní hodnota převodníku je úměrná průměrné hodnotě vstupního napětí UX v měřeném intervalu

- A / D převodníky neintegrační. - převodníky s postupnou aproximací - A / D převodníky neintegrační - převodníky s postupnou aproximací - převodníky paralelní převádějí okamžitou hodnotu vstupního napětí UX v okamžiku doby převodu na číselný signál UX má být během převodu konstantní

5.1 A / D integrační převodník s dvoutaktní integrací (dual slope integration) - doba převodu je 100 ms - 200 ms - výstupní napětí = průměrné hodnotě UX za konstantní dobu T1 - odolnost vůči sériovému rušivému napětí kmitočtu sítě (50Hz) - používá se také AD převodník s mezipřevodem napětí na frekvenci a frekvence se měří čítačem

5.1.1 Popis činnosti A/D převodníku - na počátku je C vybit a dekadický čítač vynulován - převod probíhá ve dvou taktech - v konstantní době T1 je měřené napětí UX připojeno ke vstupu integrátoru - T1 je konstantní a je určena naplněním digitálního čítače hodinovými impulzy f0 z oscilátoru - během doby T2 je připojeno referenční napětí UR s opačnou polaritou než bylo UX

po dosažení nuly na výstupu OZ skončí takt T2 po dosažení nuly na výstupu OZ skončí takt T2 (napěťový komparártor NK porovnává výstup integrátoru s nulovou hodnotou napětí) - měřené napětí je dáno vztahem (bez znaménka) UX = UR (T2 / T1) je tedy určeno počtem impulzů během doby T2

5.1.2 Příklad A / D převodník s dvoutaktní integrací - schéma UR = 100V, TR = 100ms = konstantní naměřeno T2 = 50 impulzů měřené napětí UX = UR (T2 / T1) = 50 (abs. hodnota)

5. 2 Převodníky střední hodnoty (RMS) - aritmetická střední hodnota 5.2 Převodníky střední hodnoty (RMS) - aritmetická střední hodnota - je vždy kladná - odpovídá dvoucestnému usměrnění (diody) - je dána součtem ploch během periody u sinusových harmonických průběhů

5. 2 Převodníky střední hodnoty (RMS) - elektrolytická střední hodnota 5.2 Převodníky střední hodnoty (RMS) - elektrolytická střední hodnota - je-li více průběhů procházejících nulou během periody - nelineární průběhy (magnetická měření) - je kladná nebo záporná - odpovídá usměrnění cize řízeným usměrňovačem

Rozdíly středních hodnot v praxi - pro dva průběhy nulou během periody T U STŘ. AR. = / U STŘ. EL. / - pro více průběhů nulou během periody U STŘ. AR. > / U STŘ. EL. / - u AC průběhů s více průběhy nulou během periody můžeme charakterizovat několik el. stř. hodnot v závislosti na volbě intervalu - aritmetická stř. hodnota je vždy jedna

5.3 Převodníky efektivní hodnoty (True RMS) - efektivní hodnota periodického průběhu - měření efektivní hodnoty - měření nepřímé (např. měříme RMS a přepočítáváme na True RMS) sinusový harmonický průběh - měření přímé (měření dle definice) zejména u neharmonických průběhů přímé měření omezuje kmitočtový rozsah (harm. složky) činitel výkyvu kV = UMAX / UEF (kV dnes 5 až 7)

5.3.1 Nepřímé měření True RMS - používá se u harmonického, většinou sinusového průběhu - měří se střední aritmetická hodnota (usměrnění AC průběhu) - měří se maximální hodnota (usměrňovače třídy C, postupné nabíjení kondenzátoru na maximální napětí) - pro harmonický sinusový průběh platí přepočty

měřicí přístroje měřící aritmetickou střední hodnotu - přístroje usměrňují AC průběh a výsledek násobí 1,11 pokud není průběh sinusový harmonický měření je značně nepřesné - např. Avomet, základní DMM apod. měřicí přístroje měřící maximální hodnotu - VF elektronické voltmetry, výsledem vynásobí 0,707 pokud je průběh neharmonický, výsledek je nepřesný - např. VF URV voltmetr, BM 518 apod.

5.3.2 Přímé měření True RMS - tepelné převodníky efektivní hodnoty (tepelné účinky proudu procházejícího odporem) - komparátory AC a DC proudu (teplocitlivá součástka je termoelektrický článek) porovnává se napětí snímané při průchodu článkem AC a DC proudem

výpočtové převodníky efektivní hodnoty výpočtové převodníky efektivní hodnoty explicitní - přímý výpočet obsahuje tři základní části kvadrátor - DP (dolnofrekvenční propust) (nalezení DC složky) - odmocnění implicitní výpočet násobička/dělička - DP - napěťový sledovač logaritmický převodník logaritmický - exponenciální funkční měnič

Konec, děkuji za pozornost