Jdi na obsah Jdi na menu
 


Číslicové měřící přístroje

10. 2. 2011

 

1.Základní pojmy.

V číslicových voltmetrech je velikost měřené veličiny vyhodnocena číselným údajem.

Výhody těchto přístrojů jsou zejména:

·         Odstraňují subjektivní (osobní) chybu při měření (odečítání údajů na stupnici, přepočet údajů při změně rozsahů atd.)

·         Dosahují větší přesnosti měření (až 0,001%)

·         Přepínání rozsahů je automatické – tato funkce zpomaluje jednotlivá měření, poněvadž ve výchozím stavu je vždy nastaven nejvyšší rozsah, proto je možné nastavenit manuální přepínání

·         Umožňují zpracování a přenos dat za pomoci výpočetní techniky

·         Dosahují větší rychlosti měření (101 až 109  převodů za 1s)

 

Základem těchto přístrojů je digitalizace = převod analogové (spojité) veličiny na číslicovou (nespojitou neboli diskrétní). Digitalizace se provádí elektronickým obvodem, který se nazývá AD (analogově digitální) převodník. Má vstup analogový, na nějž je připojeno převáděné měřené napětí, výstup je číslicový většinou v paralelním tvaru, popř. i v sériovém. Číslicový údaj je pak dalšími obvody zpracován a zobrazen na displeji a nebo přenesen do nadřazeného systému (počítač, měřící ústředna) k dalšímu zpracování.

AD převodník s paralelním výstupem. U převodníku s paralelním výstupem jsou všechny bity okamžitě po skončení převodu přístupné na jednotlivých vodičích výstupu a0 až an.

Digit (kvant, kvantovací krok) je rozdíl dvou sousedních napěťových úrovní na vstupu, které je převodník schopen rozlišit a to jako změnu log0 – 1 nebo log1-0 nejnižšího bitu..

Počet těchto kvant neboli kvantovacích úrovní je dán počtem bitů výstupního slova použitého převodníku. Používané převodníky mají na výstupu 8 – 24bitů.

Př.: AD převodník má na výstupu počet bitů n = 8 a základní vstupní napěťový rozsah      UVST=200mV      

       Počet kvantovacích úrovní k je roven

       k = 2n = 28 = 256

      Velikost jednoho kvantu je pak rovna 

                                                

Kvantovací chyba převodníku je základní chyba převodníku. Její velikost nepřímo úměrně závisí na počtu bitů na výstupu a je dána

                  

Tak např.:

pro 8bitový převodník    δ% = 1 / (28). 100% = 0,39%

pro 12 bitový převodník δ% = 1 / (212). 100% = 0,098%

Chyby číslicových měřících přístrojů můžeme rozdělit na dvě skupiny a to :

1.      Chyby závislé na velikosti měřeného signálu. Sem patří např. chyba přesnosti odporů vstupního děliče, chyba linearity zesilovačů a usměrňovače měřeného napětí atd.

2.   Pevné, nezávislé na velikosti měřené veličiny. Sem patří především chyba kvantování. Tato chyba znamená, že údaj na displeji se může lišit od skutečné hodnoty o 1 či více kvant.  

Je zřejmé, že velikost této chyby je stejná při všech výchylkách (velikostech) měřeného napětí.

Velikost chyby číslicových měř. přístrojů se pak udává jako součet obou chyb:

      d = d1 +   d = %NH + d

                kde

                d1 = %NH je chyba v % z naměřené hodnoty NH, tj. chyba závislá na velikosti měř.       veličiny   

d2 je chyba udaná v počtu kvantů (digitů) posledního řádu displeje, tj. chyba nezávislá na velikosti měřené veličiny

 Příklad katalogového údaje o chybě        d = 0,2 %NH + 3digit 

           

Digit je název pro jednotku posledního, tj. nejnižšího řádu displeje a přibližně se rovná velikosti jednoho kvantu použitého AD převodníku..

Displej číslicových přístrojůmívá 3 – 8 dekadických řádů.

 

2. AD převodníky, používané v číslicových měřících přístrojích.

Ve voltmetrech (a samozřejmě i multimetrech) se používá nejčastěji integrační AD převodník.

Převodník integrační nejdříve převede měřenou veličinu na časový interval. Časový interval se pak měří číslicově metodou používanou v číslicových měřičích kmitočtu či času.

 

 

Základní vlastnosti integračních převodníků:

·         Jsou pomalé (doba převodu 100 – 200ms)

·         Jsou velmi odolné proti rušivým napětím na vstupu

·         Dosahují vysoké přesnosti měření (až 0,0004%)

·         Vyrábí se jako 8 – 18bitové s 3 – 6 dekadickýmí číslicemi displeje

·         Použití pro levné servisní i přesné laboratorní přístroje 

 

 

Číslicové měřící přístroje – multimetry.

Základem každého číslicového měřícího přístroje je ss elektronický číslicový voltmetr. Ten je realizován AD a pomocnými obvody, jako jsou vstupní obvody a zobrazovací jednotka.

 

V praxi jsou číslicové voltmetry nejčastěji vyráběny jako univerzální multimetry pro měření ss a stř U a I, R, popř. kmitočtu, L, C, tranzistorů apod                              .

 

Základní charakteristiky číslicových multimetrů :

·         Počet míst displeje – 3 až 81/2 míst. Počet zobrazitelných hodnot přímo odpovídá rozlišovací schopnosti neboli počtu bitů použitého AD převodníku

·         Přesnost – udává se ve formě uvedené v základních pojmech a pro ss napětí se pohybuje dle provedení 0,1 až 0,0001%. Vstupní rozsahy – většinou 4 - 6 pro každou veličinu. Přepínání ruční nebo automatické

·         Rozlišovací schopnost (resolution) je nejmenší změna vstupního napětí, kterou může přístroj indikovat. Závisí na zvoleném rozsahu a pohybuje se na nejnižším rozsahu v rozmezí 100nV - 100mV. V podstatě je to přibližně velikost jednoho kvantu použitého převodníku

·         Možnosti, dané použitou řídící jednotkou a to např.:

o   Vlastní samočinná diagnostika po zapnutí přístroje

o   Komunikace s výpočetním systémem po standartní sběrnici (RS232, USB, HPIB, RS485 atd.) a to pro :

Přenos naměřených dat

Možnost programování měřícího přístroje.

Programovatelnost měřícího přístroje znamená , že všechny funkce, které lze provádět ručně, lze provádět i automaticky programově po zabudované sběrnici pomocí řídícího systému (většinou v podobě přídavné karty v PC).

 

 

Zde se dovíte více

Zpět na obrázky

 

Náhledy fotografií ze složky Archiv

 

Komentáře

Přidat komentář

Přehled komentářů

Zatím nebyl vložen žádný komentář