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.
X Cond. T x ADC M Decoder Drive isualiz. Interfaccia
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. 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!
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. RI K ' R
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 ADC M Decoder Drive isualiz. Interfaccia Esistono convertitori a valore di cresta, a valore medio raddrizzato eavalore efficace, a seconda del valore caratteristico del segnale periodico in ingresso stimato. rms p k pk-pk avg
Il valore di cresta ( pk o pk-pk ) èilvaloremassimo della tensione o il valore assoluto della differenza tra il valore massimo e il valore minino. Il valore medio raddrizzato ( avg ) èilvaloremedio della forma d onda raddrizzata. avg 1 T T 0 dt t Il valore efficace è la radice quadrata del valore medio del quadrato del valore istantaneo assunto dal segnale. rms 1 T T 0 t 2 dt 1/ 2
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 pk ( CF) rms 1. 414 Fattore di rms forma 1. 11 ave 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.
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
Il convertitore digitale analogico Nella misura di tensioni continue in laboratorio il fattore più comune di disturbo è dovuto alla tensione di rete (50HzinEuropae60HznegliUSA). 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(oilcampione)auncentro di taratura SIT per effettuare la verifica di taratura.
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 ME XI