Tato prezentace byla vytvořena v rámci projektu Orbis pictus 21. století

Základní elektronické měřící přístroje II. OB21-OP-EL-ELKM-JANC-M-2-027

Konstrukční rozdělení stejnosměrného elektronického voltmetru Má-li číslicový voltmetr mít větší citlivost, musí být uspořádán tak, aby co nejméně reagoval na rušivá napětí. Průniku souhlasného rušivého napětí na vstup voltmetru se nejúčinněji vyhneme tím, že se voltmetr opatří plovoucím vstupem a stíněním. Po konstrukční stránce se obvody voltmetru rozdělí na plovoucí a neplovoucí část. Plovoucí část obsahující analogové obvody má vstup na svorkách H a L a je uzavřena ve stínění vyvedeném na svorku G, která je galvanicky oddělena od skříňky celého voltmetru.

Obr. 1 Konstrukční uspořádání číslicového voltmetru

Konstrukční rozdělení stejnosměrného elektronického voltmetru Neplovoucí část obsahující číslicové obvody je naopak galvanicky oddělena od vstupních svorek H a L. Nezbytný přenos signálů mezi oběma částmi zprostředkovává transformátorová nebo optická vazba. Svorky H, L a G se vyzžívají při trojvodičovém připojení měřeného napětí, při dvojvodičovém připojení jsou svorky L a G spojeny.

Konstrukční rozdělení stejnosměrného elektronického voltmetru Obr. 2 Blokové schéma číslicového voltmetru

Konstrukční rozdělení stejnosměrného elektronického voltmetru Z funkčního hlediska je voltmetr sestaven z několika obvodů. Je to vstupní část umožňující volbu dílčích měřících rozsahů, převodník napětí na číslo, obvody pro dočasné zachování a překódování naměřených dat a číselný zobrazovač. Úkolem vstupní části je přizpůsobit velikost měřeného napětí na velikost vyhovující převodníku napětí na číslo. Rozsah vstupního napětí převodníku na číslo bývá podle jeho provedení desetiny voltu až jednotky voltů, zatímco měřené napětí může ležet mimo tento rozsah.

Konstrukční rozdělení stejnosměrného elektronického voltmetru Vstupní část číslicového voltmetru musí mít volitelnou hodnotu napěťového přenosu a proto ji tvoří přepínatelný dělič napětí za nímž případně následuje stejnosměrný zesilovač s přepínatelným zesílením. Zesílení zesilovače se přepíná přepínáním hloubky záporné zpětné vazby a má hodnotu např. 1, 10, 100, … Jednotlivé číslicové voltmetry se obejdou bez zesilovače, v takovém případě má vstupní dělič napětí voltmetru několik hodnot zeslabení.

Konstrukční rozdělení stejnosměrného elektronického voltmetru Přepínání dílčích měřících rozsahů může být ruční nebo automatické. Automatická volba měřícího rozsahu vychází z porovnání hodnoty měřeného napětí s krajními hodnotami rozsahů. Vlastní porovnání může být realizováno analogově nebo číslicově.

Konstrukční rozdělení stejnosměrného elektronického voltmetru Na převod napětí na číslo v číslicových voltmetrech se používají metody: integrační – výsledkem je střední hodnota převod napětí na kmitočet – ten se změří číslicově za použití převodníku kompenzační – porovnávají se dvě napětí a to měřené a stavitelné postupná aproximace – hodnota převáděného napětí je vyjádřena přirozeným binárním číslem – bitem paralelního porovnání – jedná se o nejrychlejší převod napětí na číslo s řadou známých odstupňovaných hodnot napětí, přičemž hodnoty porovnávacích napětí jsou zpravidla odstupňovány lineárně.

Elektronické voltmetry měří stejnosměrná i střídavá napětí od velmi malých hodnot (μV, mV) až po vysoké hodnoty v řádu kV. Od velmi nízkých až po velmi vysoké kmitočty v řádech GHz. mají velkou citlivost , velký vstupní odpor(řádově desítky MΩ i více) a malou vstupní kapacitu – důležité při měření vysokofrekvenčních napětí jsou ale měně přesné, méně stabilní a potřebují zdroj

Stejnosměrné elektronické voltmetry Stejnosměrný tranzistorový voltmetr Obr. 3 Stejnosměrný tranzistorový voltmetr

Stejnosměrné elektronické voltmetry Stejnosměrný elektronický voltmetr s OZ Obr. 5 Stejnosměrný elektronický voltmetr s operačním zesilovačem

Stejnosměrné elektronické voltmetry Měřené napětí se přivádí na neinvertující vstup OZ, kde změna vstupního napětí U1 vyvolá odpovídající změnu na výstupu OZ. Měřecí přístroj je mikroprocesor cejchovaný ve voltech. Pomocí P2 (napájení) nastavíme před začátkem měření nulový proud na výstupu OZ a pomocí P2 je také možné nastavit nulu uprostřed stupnice a měřit kladné a záporné hodnoty. Pomocí P1 se nastavuje maximální proud měřícího přístroje.

Kompenzační číslicové voltmetry Nahradí-li se ruční vyvažování stejnosměrného kompenzátoru samočinným vyvažováním, dostaneme kompenzační číslicový voltmetr. Obr.4 Princip číslicového kompenzačního voltmetru

Děkuji za pozornost Ing. Ladislav Jančařík

Literatura E. Vitejček a V. Hos: Elektrické měření, SNTL Praha 1979 V. Fajt a kol.: Elektrická měření, SNTL Praha 1987 L. Bejček a kol.: Měření v elektrotechnice, FEKT VUT Brno 2003