Parte II (Il multimetro digitale)
Il multimetro digitale è uno strumento ad indicazione
numerica per la misura in corrente continua delle
grandezze elettriche.
Lo strumento è essenzialmente un misuratore digitale
di tensione continua: contiene un blocco di
conversione A/D. Esso viene inoltre corredato di
circuiti che consentono di misurare:
•Tensione continua;
•Corrente continua;
•Resistenza;
•Tensione alternata;
•Corrente alternata.
Il risultato della conversione può essere fornito
direttamente all’utente umano, previa decodifica
decimale o inviato attraverso interfaccia digitale ad
un sistema di elaborazione.
Parte II (Il multimetro digitale)
X
Cond.
T
Vx
M
ADC
Decoder
Drive
Interfaccia
Visualiz.
Parte II (Il multimetro digitale)
Blocco di condizionamento
Per realizzare un amperometro (un sistema per la
misura dell’intensità di corrente) si utilizza un
convertitore tensione corrente, ossia una semplice
resistenza alimentata dalla corrente da misurare e si
applica la legge di Ohm per dedurre il valore della
corrente dalla misura della tensione che si stabilisce ai
capi della resistenza.
V RI KI
NB: La resistenza introduce un effetto di carico sul
circuito sotto misura. Per tale motivo il valore della
resistenza deve essere il minore possibile!
Parte II (Il multimetro digitale)
Blocco di condizionamento
Per realizzare un ohmetro (un sistema per la misura di
resistenza) si utilizza un generatore ideale di corrente
che alimenta con una corrente nota e stabile la
resistenza incognita. Si misura quindi la tensione che si
sviluppa ai capi della resistenza incognita e si applica
le alegge di Ohm.
V RI K ' R
Parte II (Il multimetro digitale)
Blocco di condizionamento
I voltmetri numerici sono in grado di eseguire misure
anche su segnali periodici.
Ciò è possibile utilizzando un convertitore AC-DC che
trasforma la tensione alternata in ingresso in una
corrispondente tensione continua.
Conv. AC/DC
M
ADC
Decoder
Drive
Visualiz.
Interfaccia
Esistono convertitori a valore di cresta, a valore medio
raddrizzato e a valore efficace, a seconda del valore
caratteristico del segnale periodico in ingresso
stimato.
Vrms
Vp
k
Vpk-pk
Vavg
Parte II (Il multimetro digitale)
Blocco di condizionamento
•Il valore di cresta (Vpk o Vpk-pk) è il valore massimo
della tensione o il valore assoluto della differenza tra il
valore massimo e il valore minino.
•Il valore medio raddrizzato (Vavg) è il valore medio
della forma d’onda raddrizzata.
T
Vavg
1
V t dt
T0
•Il valore efficace è la radice quadrata del valore
medio del quadrato del valore istantaneo assunto dal
segnale.
1/ 2
Vrms
1T
2
V t dt
T 0
Parte II (Il multimetro digitale)
Blocco di condizionamento
Fissata la forma d’onda, esistono dei fattori numerici
che legano i vari parametri tra di loro. Per un segnale
sinusoidale si ha:
Fattore di Cresta (CF )
V pk
Vrms
1.414
Vrms
Fattore di forma
1.11
Vave
•Tali fattori cambiano se cambia la forma d’onda.
•Indipendentemente dal parametro misurato, gli
strumenti stimano il valore efficace de segnale
sinusoidale.
•L’indicazione in uscita è corretta soltanto quando il
segnale in ingresso è un segnale sinusoidale.
Parte II (Il multimetro digitale)
Blocco di condizionamento
Il
successivo
elemento
del
blocco
di
condizionamento è un attenuatore (partitore). Esso
serve, insieme all’amplificatore posto a valle a
cambiare al portata dello strumento e ad adattare
l’ampiezza
del
segnale
da
convertire
alle
caratteristiche del convertitore A/D .
Infatti per rendere massima la risoluzione della misura
è opportuno che il segnale che si invia al convertitore
A/D sia superiore a metà del fondo scala del
convertitore (e inferiore al suo fondo scala).
L’amplificatore
Sebbene l’amplificatore abbia una funzione di
condizionamento per difficoltà realizzative esso viene
sempre inserito e ha guadagno costante. La
variazione di portata si ottiene esclusivamente
variando il fattore di attenuazione dell’attenuatore
posto a valle dell’amplificatore stesso
Parte II (Il multimetro digitale)
Il convertitore digitale analogico
Nella misura di tensioni continue in laboratorio il
fattore più comune di disturbo è dovuto alla tensione
di rete (50 Hz in Europa e 60 Hz negli USA).
Per limitare l’effetto di tale disturbo il convertitore
utilizzato è in genere un convertitore a doppia rampa.
L’elemento
metrologicamente
importante
del
convertitore a doppia rampa è il campione interno di
tensione di riferimento. E’ necessario pertanto che
esso sia stabile, sia a lungo sia a breve termine.
Il costruttore indica l’intervallo di tempo entro cui la
tensione di riferimento si può ritenere stabile (il suo
valore non esce al di fuori di un intervallo dichiarato).
Superato tale intervallo è necessario inviare lo
strumento (o il campione) a un centro di taratura SIT
per effettuare la verifica di taratura.
Parte II (Il multimetro digitale)
L’interfaccia digitale
L’uscita del convertitore Digitale/Analogico viene
inviata ad un latch che memorizza l’ultimo valore di
tensione convertito e lo rende disponibile per i circuiti
di visualizzazione e interfaccia.
L’interfaccia può essere di tipo seriale (lenta ed
economica)o parallela (veloce ma costosa).
L’interfaccia viene realizzata, in genere, nel rispetto di
standard internazionali.
Interfacce generalmente utilizzate per i dispositivi di
misura sono:
RS-485
IEEE 488
VME
VXI
