IPSIA di BOCCHIGLIERO - STUDIO TECNICO ing. Zumpano Luigi

I.P.S.I.A.
di
BOCCHIGLIERO
a.s. 2012/2013
-classe IV-
Materia: Elettronica Telecomunicazioni ed Applicazioni
---Voltmetri – digitali ----Alunne:
prof. Ing. Zumpano Luigi
Ricca Giuseppe
Voltmetri digitali
Una delle applicazione più comuni dei convertitori A/D riguardano il loro utilizzo negli strumenti
di misura per grandezza elettriche analogiche. Tali strumenti sono sostanzialmente costituiti da un
convertitore A/D preceduto da un circuito di condizionamento che permette di trasformare la
grandezza sotto misura (resistenza, corrente o tensione AC o DC) in una tensione continua
compressa entro la dinamica di ingresso dell'ADC.
Il codice binario in uscita dal convertitore è poi trasformato in modo da permettere la
visualizzazione del valore decimale su di un display a sette segmenti a più cifre decimali.
Esistono in commercio diversi convertitori A/D che comprendono internamente tutta la logica
necessaria a rappresentare il dato di uscita su un display di tipo standard.
Questi componenti sono comunemente indicati la sigla DVM (Digital, VoltMeter); rispetto ai
comuni converitori A/D, presentano la particolarità di avere l'indicazione della risoluzione, non
espressa dal numero di bit, ma dal numero delle cifre decimali dei dati di uscita.
Un componente commerciale piuttosto comune è l'integrato ICL7107, di cui e riprodotto
parte della del data sheet in fondo il volume, nella realizzazione della Harris. Si tratta di un
DVM a 3 cifre con indicazioni di segno, ciò valori visualizzati in uscita sono compressi fra
-1999 e + 1999.
I voltmetri digitali solitamente impiegano un circuito convertitore analogico-digitale, in
genere costituito da un integratore a doppia rampa. Una tensione di riferimento nota viene
applicata all'integratore per un tempo fisso, facendo salire linearmente la rampa di
tensione, dopodiché viene applicata la tensione da misurare e misurato il tempo impiegato
dalla rampa per passare al nuovo valore.
La tensione ignota è data dal prodotto tra la tensione di riferimento per il tempo di salita
diviso per il tempo di discesa. È importante che il valore della tensione di riferimento
rimanga il più costante possibile durante la misurazione, mantenendosi stabile nel tempo,
anche rispetto a variazioni della temperatura. Per questa ragione nei voltmetri ad alte
prestazioni il circuito convertitore, solitamente un chip ibrido, viene progettato dal
costruttore stesso dello strumento, risultando pertanto un custom non disponibile in
commercio. Perché le misure siano affidabili, i voltmetri digitali ad alte prestazioni, al pari
di altri strumenti, devono essere periodicamente sottoposti a calibrazione a intervalli di
tempo indicati dal costruttore nel manuale di servizio abbinato allo strumento; non sono
rari i casi in cui il costruttore garantisce le specifiche dichiarate solo entro un lasso di
tempo di 90 giorni, a partire dalla data di ricalibrazione dello strumento. In pratica, per
avere la certezza che i valori letti dallo strumento corrispondano alle specifiche dichiarate,
lo stesso deve essere sottoposto a calibrazione a intervalli di tre mesi.
Le tensioni di riferimento campione sono ottenute con la pila Weston o con sistemi
elettronici basati per esempio sulla banda di conduzione di un semiconduttore; questi sono
utilizzati per la taraturadei calibratori primari. I voltmetri digitali di classe elevata, tramite
bus IEEE-488 possono essere collegati in rete con altri strumenti ed essere gestiti da
computer.
Il primo voltmetro digitale fu inventato e prodotto da Andy Kay della Non-Linear
Systems nel 1954.