UNIVERSIDAD DE LOS ANDESFACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA DE INGENIERA ELCTRICA

VENEZUELA

Multmetro digitalg

JessA.CaldernVielmaJorbellyJurez

Mayo,2011

MaterialusadoconfinesacadmicosparalaenseanzadeMedicionesElctricas

M ltmetro digital

E i t t b f i i t

Multmetro digital

Es un instrumento que basa su funcionamiento enun convertidor Analgivo-Digital (A/D) pudiendoser la seal analgica una magnitud continua oser la seal analgica una magnitud continua oalterna.

Visualiza las mediciones de: voltaje (dc y ac)

i t (d ) corriente (dc y ac) resistencias

Como valores numricos discretos en vez de la deflexin de la aguja sobre una escala continua comosobre una escala continua como en los instrumentos analgicos.

Multmetro digitalMultmetro digital

La lectura numrica da al multmetro digital ventajas especialessobre los instrumentos analgicos en muchas aplicaciones:

1. La exactitud del multmetro digital es mucho mayor que la delos medidores analgicos:Ejemplo: 0,5% multmetro analgico vs. 0,005% multmetroEjemplo: 0,5% multmetro analgico vs. 0,005% multmetrodigital.

2 U d fi id bti2. Un nmero definido se obtiene paracada lectura hecha. Esto significa quedos observadores pueden ver elmismo valor , lo que da comoresultado que se eliminen los erroreshumanos de lectura y paralaje.y p j

Multmetro digital

3 L l t i i t l l id d d l t

Multmetro digital

3. La lectura numrica incrementa la velocidad de lectura yhace la tarea de tomar los datos de las mediciones menostediosa (en gran nmero de mediciones).

4. La precisin del multmetro digital es mucho mayor amedida que el nmero de dgitos visualizados seq gincrementa.

5. Tambin contiene las caractersticas de polaridad y rango5. Tambin contiene las caractersticas de polaridad y rangoautomtico , las cuales protegen de las sobrecargas o dela polaridad invertida.

Multmetro digitalMultmetro digital

Multmetro analgico

El elemento fundamental

Multmetro digital

Esos parmetros se llevan aEl elemento fundamentalpara realizar la medida esel galvanmetro, era porello que los valores de

un voltaje de corriente directaVdc y as se tiene que elmultmetro digital posee un

ello que los valores devoltaje (ac, dc) yresistencia se hacan

i l

circuito primario (convertidoranalgico-digital A/D) queconvierte el voltaje en una

l b di it lproporcional a unacorriente Im para realizarla respectiva medicin de

palabra digital.

estos parmetroselctricos.

Diagrama general de un multmetro digital

EsquemaBsicodeMedicinSistemadeAdquisicindeDatos

AcondicionamientodeSeal

Convertidor A/DConvertidorA/D

Muestrador/Retenedor S/HMuestrador/RetenedorS/H

Tipos de Convertidores A/DTipos de Convertidores A/D

Los convertidores usados en los multmetrosdigitales gobiernan algunas caractersticas bsicasdel instrumento Estas incluyen su velocidad y endel instrumento. Estas incluyen su velocidad y enalgunos casos su habilidad para rechazar el ruido.Los diferentes mtodos usados para la conversinLos diferentes mtodos usados para la conversinA/D pueden ser divididos en dos grandes grupos:

Integracin No integracing

Voltmetros No IntegradoresVoltmetros No - Integradores

Las tcnicas de no integracin ofrecen una ventajaLas tcnicas de no integracin ofrecen una ventajade velocidad y son usualmente combinadas confiltros para reducir o rechazar el ruido.filtros para reducir o rechazar el ruido.

Dentro de esta categora se encuentran:

Voltmetro Escalera

Voltmetro de aproximaciones sucesivas

Voltmetros EscaleraVoltmetros Escalera

El circuito estcompuesto por uncompuesto por uncontador binario, la salidadel cual se conecta a un

tid D/Aconvertidor D/A queproduce a su salida unaseal rampa aproximadapor una sucesincreciente de pequeasseales en escalera.

Al aplicar la seal a medir y nohabiendo nada aplicado en lahabiendo nada aplicado en lareferencia del comparador, estepasa de cero a uno y abre lacompuerta que permite pasar loscompuerta que permite pasar lospulsos del reloj, que son contadospor el contador y aplicados al

tid D/A E t lconvertidor D/A . Esta seal esaplicada al comparador de nivel yuna vez que la escalera alcanza elvalor de la amplitud del valor delvoltaje Vin, el comparador pasadel estado 1 al 0, cerrando lacompuerta y terminado el conteo yla medicin.

Voltmetros de aproximaciones sucesivasVoltmetros de aproximaciones sucesivas

Inicialmente, correspondiendocon el primer pulso del relojp p j(CK), el registro deaproximaciones sucesivas(RAS) habilita su bit ms(RAS) habilita su bit mssignificativo y espera que elcomparador, seale si lasalida del convertidor D/A essalida del convertidor D/A esmayor o menor que la sealVin.

Si el comparador pasa a estado alto, quiere decir que lalid d l tid i f i l lit d d Vi lsalida del convertidor es inferior a la amplitud de Vin y el

RAS adquiere el valor del bit ms significativo.

Si la salida del comparador pasa al estado bajo, la salidadel convertidor es superior a la amplitud de Vin y el RASpone el bit ms significativo en condicin de reset.p g

Al llegar el siguiente pulso del reloj, el RAS est listo paraadquirir la informacin asociada al siguiente bit msadquirir la informacin asociada al siguiente bit mssignificativo, asignndole a este el valor que lecorresponde luego de la conversin.

De este modo, el RAS adquiere todos los bits, hasta elmenos significativo y usa un solo pulso de reloj a la vez.

Una vez que termina esta operacin el RAS produce unpulso (FC) para indicar fin de conversin, precisar que elp ( ) p , p qdato adquirido est completo y que este corresponde alvalor de Vin.

Voltmetros Integradores

C t ti

Voltmetros Integradores

Caractersticas:

Tiempos de conversin muy largos (tpicamente Tiempos de conversin muy largos (tpicamentede 10 a 50 ms) lo que conduce a cierta lentituden las mediciones.

Pueden suprimir la mayor parte del ruido de la l d t d d bid lseal de entrada debido que emplean un

integrador para efectuar la conversin .

Gran exactitud, resolucin y precisin

La seal a medir Vx se conecta a la entrada de un circuito integrador por un tiempo To, fijado por el circuito de controlde control.

Circuito Integrador de doble rampaCircuito Integrador de doble rampa

Transcurrido este tiempo, la salida del integradoralcanza el siguiente valor:

(Solo en el caso de que Vx pueda considerarseconstante en el intervalo To).

Transcurrido el tiempo To,al integrador se conectaun voltaje de referenciaun voltaje de referenciade signo opuesto a Vx, eindicado como Vref.indicado como Vref.

Este es integrado hasta que se anule el voltajede salida del integrador.

De estas ltimas ecuaciones se tiene que:q

L lid N bti t d l tid d dLa salida Nx se obtiene contando la cantidad depulsos fc del reloj que hay en .

El valor del voltaje a medir es dado por el Vref quej p qse supone bien determinado , por el valor de nque relaciona la amplitud del periodo del reloj con

l ti T d i t i l l d lel tiempo To de integracin y por el valor de lospulsos Nx en el periodo .