7/25/2019 Lucrarea 9 - Aparate de Masura Numerice

1/12

Lucrarea 9. Aparatele de msur numerice

Ce este un aparat numeric?Aparatele numerice sunt aparatele care transform semnalul

analogic supus msurrii ntr-o informaie reprezentat numeric (0 i 1

logic materializate zic prin nivele e tensiune).Spre eose!ire e aparatele electromecanice" cele numericeconsum o cantitate mult mai mic e energie in circuitul e msurare"in#uen$nu-l mai puin.

%ac aparatele electromecanice nu necesit surs proprie eenergie (ec$t n cazul msurrilor e rezisten)" funcionarea aparatelornumerice este irect legat e e&istena acestei surse.

Ce reprezint numrul de digii i numrul de counts?'aoritatea prouctorilor e aparate numerice utilizeaz specicaii

e tipul *" +,. entru a nelege semnicaia unui termenului fracionartre!uie s veem care este iferena intre un igit fracionar i un igitntreg.

Aarea unui numr pe ecranul aparatului" care reprezint rezultatulmsurrii" folosete mai multe celule n care pot reprezentate cifrele. astfel e celul se numeteigit.

/n igit ntreg poate aa 10 stri iferite"corespunztoare formrii cifrelor e la 0 la . /nigit fracionar poate aa mai puine stri. %ee&emplu" pentru un igit , cifra ma&im aat este 1 iar numrul total

e stri este (starea 0 i starea 1). 2n mo asemntor" un igit * vaputea aa cifra ma&im i va avea ma&im 3 stri (0" 1" i ).

%in aceste e&emple putem re4ine c semnicaia informaieifracionare este urmtoarea5 valoarea ma&im aat6numrul total estri. 2n acesteconiii" un aparatnumeric cu * igiiva conine celule cuigii ntregi i unigit fracionar e

tipul *.

7nergiaelectric acircuitului

supusmsurarii

7nergia electricpreluata eaparatul e

msur Surs proprie eenergie

0100011108

+8

8aloarea ma&im aat pe uninicator e , igiti 8aloarea ma&im aat pe uninicator e *igiti

9el mai semnicativ igit 9el mai semnicativ igit

%igit

7/25/2019 Lucrarea 9 - Aparate de Masura Numerice

2/12

%igitul fracionar este ntoteauna cel mai semnicativ" aic ocuppoziia cea mai in st$nga in irul e igii care formeaz numrul aatpe ecran.

9ounts reprezint numrul total e stri pe care le poate generairul e igiti ca i

com!inaie a striloriniviuale. Astfel" uninicator cu , igii vaavea 000 e stri (e la0000 la 1) iar uninicator cu * va avea3000 e stri (e la 0000 la).

9ea mai mic variaiea mrimii msurate care poate etectat i aat e ctre aparat senumete rezoluie.

/n voltmetru e , igii pe gama e voli poate aa valoareama&im e 1.8. :ezoluia este at eorinul e mrime al igitului cel mai puinsemnicativ" n cazul e fa 1m8.

2n cazul voltmetrului e *" pe gama e38 vom nt$lni o valoare ma&im e .8ar av$n aceeai rezoluie e 1m8.

%ei am!ele voltmetre au aceeairezoluie" cu autorul primului voltmetru nuputem msura tensiuni mai mari e 1. cu

o rezoluie e 1m8 eoarece voltmetrul vatrece pe urmtoarea scal i ca urmare se vamoica i rezoluia acestuia.

entru alegerea instrumentului cu cares se efectueze msurtorile tre!uie scorelm rezoluia necesar cu valoareama&im pe care orim s o msurm. Astfel" otensiune ma&im e 18 cu rezoluie e 1m8putem s o msurm cu am!ele voltmetreei , are oar umtate e counts fa e*. %ar ac vrem s msurm tensiune e 8 cu o rezoluie e 1m8"

oar cel e al oilea voltmetru poate utilizat.'surarea tensiunii e 8 poate realizat i pe primul voltmetru

ar pe gama e 08" une se poate msura valoarea ma&im e 1.8.2n aceast situaie rezoluia ar eveni 10m8.

Schimbarea domeniului de msurare: automat s. manualAparatele numerice permit sc;im!area manual sau automat a

omeniului e msurare.Sc;im!area manual a omeniului e

msurare este ientic cu selectarea poziiei

c;eii comutatoare a aparatelor analogice unetre!uie sta!ilit at$t mrimea msurat c$t iomeniul e msurare.

!" #"$%&'(?" '? sau@?)

%e asemeneaureaz c$tevasecune p$naparatul sta!ileteautomat gama emsurare.

8aloare aat 1.+8:ezoluie e 0.0018 1m8

9el mai nesemnicativigit

8oli0.1voli

0.01voli

).))*oli

rinul e mrimeal ecrui igit

7/25/2019 Lucrarea 9 - Aparate de Masura Numerice

3/12

2n mo asemntor cu aparatele analogice i la cele numericerecomanarea este s se utilizeze primul omeniu e msurare superiorvalorii msurate.

%e e&emplu ac utilizm un multimetru cu gamele e msurare5.008B 0.08 i 008 i avem e msurat 18" aceast valoare poate

msurat pe oricare intre gamele msurate ar in punct e veere alerorii cel mai inicat este s utilizm gama superioar cea mai apropiat"aic .008.

2n cazul utilizrii sc;im!rii automate (auto ranging) tre!uieselectat oar mrimea msurat. Aparatul e msura va selecta automatprimul omeniu superior valorii msurate.

Cum msurm cu multimetrul numeric?'ultimetrul numeric este un aparat e msur care permite

eterminarea valorilor unor mrimi precum5 tensiune continu ialternativ" curent continuu i alternativ" rezisten" continuitate"frecven" capacitate. %e asemeni poate testa ioe i tranzistoare.

7&ist ou tipuri principale e multimetre" e valoare meie(average responing) i e valoare efectiv (true :'S C root mean sDuare)

'ultimetrele e valoare meie msoar valoarea meie pe osemiperioa i transform aceast valoare n valoare efectiv prinnmulirea cu 1.11 (specic semnalului sinusoial EEE).

At$t pentru semnale continue c$t i pentru sinusoiale acest tip eaparat va furniza valori corecte. Astfel msurarea curentului pentru sarciniliniare (reostate" !ecuri cu incanescen" etc.) se realizeaz n !uneconiii. %ac forma e un nu mai este sinusoial" msurrile vor

nsoite e erori importante (cazul sarcinilor neliniare precum surse ncomutaie" ec;ipamente n regim saturat)'ultimetrele true :'S msoar corect valoarea efectiv" ca

ec;ivalen n continuu" pentru orice form e semnal perioic n limiteleimpuse e specicaiile te;nice referitoare la omeniul e frecven.

+surarea tensiunii7&ist o varietate e omenii e tensiuni utilizate pentru

funcionarea electrocasnicelor i a ec;ipamentelor inustriale.Foate rile in 7uropa i maoritatea in America e Su" Africa i

Asia furnizeaz energie cu tensiune e 08" alternativ (08 valoare

efectiv a tensiunii sinusoiale monofazate).Gaponia" America e

7/25/2019 Lucrarea 9 - Aparate de Masura Numerice

4/12

alimentare este primul pas n epanarea unui ispozitiv care nufuncioneaz corespunztor.

entru msurarea tensiunii se selecteaz tensiune alternativ 8 J(A9) sau continu 8 (%9)" up caz" se conecteaz sona neagr la 9'i soa roie la 8. %ac se utilizeaz sc;im!area manual a omeniului e

msurare se selecteaz valoarea ma&im. =a msurarea n continuu"pentru citirea polaritii" (I) sona roie tre!uie conectat la parteapozitiv a componentei e circuit msurat. %ac sonele sunt inversate"multimetrul va aa o tensiune negativ.

greeal frecvent nt$lnit la msurarea tensiunii este lsareasonelor conectate pentru o msurare e curent i efectuarea uneimsurri e tensiune.

2n aceast situaie o cere mare e tensiune se va nc;ie pe ununt (al conguraiei aparatului pentru msurarea curentului) e valoaremic a rezistenei6impeanei" gener$n un curent neaecvat e mare iuc$n la eteriorarea aparatului e msur i la realizarea unui scurtcircuit pentru circuitul msurat. /n astfel e curent e&trem poate o!inutla msurarea unei tensiuni e 08 cu sonele &ate pentru msurarea ecurent.

+surarea curentuluientru msurarea curentului se selecteaz curent alternativ sau

continuu up caz" i se conecteaz sona neagr la 9' i soa roie laA sau mA up cum a fost selectat omeniul e msurare.

=a unele aparate" n partea inferioar a ecranului e&ist o !ar eaare a valorii msurate" care este

asemntoare scalei aparatelor analogice nsensul c informaia este prezentat fat ecaptul e scal.

peratorul o!serv valoarea msurat caun segment e !ar relativ la ntreaga !arcare reprezint gama e msurare .

:spunsul o!inut la sc;im!area valorilormrimii msurate este mult mai rapi ec$t celaat" aceast rapiitate !az$nu-se peprecizia reus e msurare a !arei grace.Kara grac este prezent nu numai la

msurarea curentului ci la toate mrimileisponi!ile la aparat.

7&ist cazuri c$n este necesarmsurarea unui curent mai mare ec$t permiteomeniul ma&im al aparatului. 2n aceste cazurise utilizeaz un clete ecurent. 'surarea cu cletelee curent conuce la o!inereaunei precizii sczute ar nu

necesit ntreruperea

.3L mA

8 A

Hm8 mA

Surs etensiune

:1 :

A mA

com

8

1+ m8

8 A

Hm8 mA

Surs etensiune

:1 :

A mA

com

8

7/25/2019 Lucrarea 9 - Aparate de Masura Numerice

5/12

circuitului" cletele av$n posi!ilitatea e a se monta n urulconuctorului.

rincipiul e funcionare este !azat pe efectul Mall. /zual" ieireaunui senzor Mall este e 1m8 pentru un amper msurat (1m86A). %ee&emplu un curent e 100A este transformat ntr-o tensiune e 100m8.

9letii e curent cu efect Mall funcioneaz at$t n curent continuuc$t i n alternativ" spre eose!ire e utilizarea transformatoarelor ecurent care funcioneaz oar n alternativ.

9letele e curent av$n ca mrime e ieire tensiunea" seconecteaz la multimetru la fel ca la conectarea sonelor la msurare atensiunii.

9letii e curent msoar inucia c$mpului magnetic in urulconuctorului. 8aloarea inuciei in proporional cu curentul carestr!ate conuctorul" msurarea curentului este realizat inirect.9letele e curent poate montat pe rul cal sau pe cel rece ar n niciun caz nu cuprine am!ele conuctoare. %ac am!ele conuctoare sunt ninteriorul cletelui" multimetrul va inica valoare zero eoarece cele ouconuctoare in parcurse e cureni cu sensuri opuse" efectul lor seanuleaz reciproc.

+surarea rezistenei'surarea rezistentei se face oar la componentele neconectate n

circuit" eoareceoperaia e msurareimplic trecerea unuicurent prin rezistor i

msurarea cerii etensiune e pe acesta.8aloarea

rezistentei este calculatpe !aza legii lui ;m"tiin valoarea curentuluigenerat i a tensiuniimsurate.

'surarearezistentei este utilizati pentru testarea

continuitii. /n circuitesc;is va avea o rezistent innit pe c$n un scurt circuit (legturmetalic) va avea o rezistent foarte mic. 'aoritatea multimetrelor suntprevzute cu un generator e sunet care inic continuitatea (rezistentmai mic e un anumit prag).

%eoarece la msurarea rezistenei" multimetrul msoar tensiuneala !ornele elementului e circuit (la aplicarea unui curent constant prinsursa e curent)" conectarea sonelor se face n mo similar msurriitensiunii.

9urentul e!itat e surs realizeaz la nivelul sonelor o cere e

tensiune" pe !aza rezistentei proprii aacestora. 2n cazul n care se msoar

8

'ultimetru

:Surs

ecurent

:S

:S

/:

/8

/:S

/:S

+3H

8 A

Hm8 mA

Surs etensiune

:1

:

A mA

com

8

7/25/2019 Lucrarea 9 - Aparate de Masura Numerice

6/12

rezistene de aloare mic" rezistena proprie a sonelor evine o sursputernic e eroare.

2n aceast situaie" voltmetrul va msura at$t cerea e tensiune/:e pe : c$t i cerile e tensiune /:Se pe sone (evient i lamsurarea rezistentelor mari este msurat rezistenta sonelor ar

aceasta in mult mai mic ec$t a rezistentei investigate" poate negliat).2n mo uzual" rezistenta sonelor variaz ntre 10mH i 1H. Asta

nseamn c la msurarea unui rezistor e 1H cu sone care totalizeazmpreun 1H vom avea o eroare e 100N.

'ultimetrele performante au posi!ilitatea e a msura valorile miciale rezistentelor prin 3 re ('etoaOelvin).

2n aceast conguraie" sursa ecurent va furniza prin ou soneseparate curentul e test PF7SF" care vastr!ate rezistorul msurat iarvoltmetrul va msura cerea etensiune cu alte ou sone.

Pmpeana intern mare avoltmetrului i separarea circuituluiacestuia e cel prin care circul uncurent mare (PF7SF) face ca curentulPS7

7/25/2019 Lucrarea 9 - Aparate de Masura Numerice

7/12

rece (Mi i =o). Se pune aceast pro!lem eoarece rezisten4a msuratare valoare apropiat e cea a izolaiei sonei.

@ara reprezint un circuit a#at la acelaipotenial ca si !orna Mi i este reprezentata zic laun aparat prin cea e a treia !orna" marcat cu @.

Aceasta nu tre!uie confunat cu !orna empm$ntare prezent la unele aparate pe panoulfrontal.

@ara este marcat pe conuctoare c$t Qi pe!orn prin culoarea albastr.

%ac at$t conuctorul Mi c$t i @ se a# la acelai potenial" atuncintre aceste oua elemente nu va mai e&ista circulaie e curent. 9urentule scurgere intre gar i =o este furnizat e circuitul e gar i nuin#ueneaz procesul e msurare. 9a!lurile e legtura care permitrealizarea unei astfel e conguraii sunt cele tria&iale.

roprietatea circuitul egar e a reprezenta o cale escurtcircuitare a unui curent escurgere" poate avea multipleutilizri practice.

2n cazul msurriirezistenei e izolaie aizolatorilor" curentul escurgere este curentul care senc;ie ntre !orneleconuctoare" prin suprafaa

e&tern a izolatorului.:ezistena e scurgere" pe care o str!ate curentul e scurgere" se a# nparalel cu rezistena msurat. %aca se realizeaz oua msurri" una cuconuctor e gara i alta fr conuctor e gara atunci se va puteainterpreta graul e impuricare cu particule conuctoare a suprafeeie&teriore a izolatorului.

entru e&emplicare" consierm un izolator care este supusmsurrii. %ac suprafaa e&terioar aacestuia este impuricata cu particuleconuctoare atunci aceasta poaterealiza o cale e scurgere a curentului

e msur.%ac valoare rezistenei

izolatorului este e 100'H i cea arezistenei se scurgere" esemnat esuprafaa contaminat" este e 1'H"atunci valoarea msurat fr circuitule gar va e oar e 1.1'H.

9onectarea suprafeei izolatoare la circuitul e gar are ca efectnlturarea in#uenei curentului e scurgere asupra rezultatului msurriii msurarea valorii e 100'H.

alt aplicaie a circuitului e gar o reprezint msurarearezistorilor montai pe ca!la cu rezistoare n paralel (e untare). 'etoa

gar

Mi=o

izolaie

100 'H

10'H

Mi @ =o

1@H

Mi

=o

@

1.1 'H

10'H

Mi @ =o

1@H9urent escurgere

9urent emsur

:

Mi

=o

7/25/2019 Lucrarea 9 - Aparate de Masura Numerice

8/12

const n aplicarea prin intermeiul circuitului e gar a unui potenialegal cu cel al conuctorului MP" pe traseul e untare.

S presupunem c rezistena msurat :Rare pe ca!la" n paralel"ou rezistene n serie" :1 i:. 9ele ou rezistene vor

unta rezistena msurat"rezultatul msurrii irecte" frconuctor e gar in unuleronat.

/tilizarea circuitului egar va permite s se apliceacelai potenial punctuluicomun intre :1 i :" astfelnc$t pe traseul e untare s nue&iste circulaie e curent.

9onuctorul e garforeaz punctul comun laacelai potenial cu Mi" curentulcerut e R2in furnizat e ctreamplicatorul e gar frin#uenarea circuitului emsurare.

+surare capacitii'aoritatea multimetrelor msoar capaciti cuprinse ntre c$iva

picofarazi i microfarazi. Fre!uie precizat faptul c msurarea capacitiicu multimetrul ifer in punct e veere al informaiilor furnizate fa e omsurare cu o punte :=9.

'ultimetrul utilizeaz o surs e curent e valoare cunoscut pentruncrcarea conensatorului msurat i urmrete rata e ncrcare aacestuia pentru a putea calcula capacitatea (P9 86t).

entru msurarea precis a capacitii se utilizeaz puni :=9 carepot furniza parametri e caracterizare precum5

aciliti ale multimetrelor numerice2n funcie e comple&itatea aparatului" acestea pot avea

implementate iverse funcii care faciliteaz operaiile e monitorizare alemrimii msurate. Astfel e&ist funcii precum5M=%" 'P

7/25/2019 Lucrarea 9 - Aparate de Masura Numerice

9/12

se o!ine un nou minim sau ma&im" valoarea aat este nlocuit cu ceanou o!inut.

Tuncia :7=AFP87 permite memorarea unei valori curente" laapsare" up care se aeaz iferena intre valoarea msurat ivaloarea memorat.

%9IA9 permite msurarea tensiunilor alternative sau a cureniloralternativi incluz$n i componenta continu.

Cum msurm cu 1attmetrul numeric ,2o1er Anal3zer- ?Acest tip e aparate numerice furnizeaz un spectru larg e

informaii" pornin e la tensiuni" cureni i puteri" i merg$n p$n laspectru e frecventa. Aparatul pose sone pentru preluarea tensiunii iclete pentru preluarea curentului.

%eoarece principala funcie este cea e Uattmetru" vom iscuta ncontinuare espre tipurile e putere.

uterea electric este egal cu prousul intre tensiune i curent(/P i se e&prim n Uatt). Acest lucru este vala!il n curent continuusau n alternativ ac nu e&ist efaza ntre tensiune i curent (cazul ncare circuitul este alctuit oar in reostate).

%ac inem cont c ecare component e circuit conine iinuctane sau capacitai parazite" eci i reostatele" atunci formula ar vala!il oar n curent continuu. 2n circuitele e oas frecventa cum e ee&emplu cel e alimentare cu energie e 08 la +0Mz" efectul parazitpoate negliat.

%ac iscutm espre putere n carul circuitelor sinusoiale n caresunt prezente i elemente e circuit precum !o!ine sau conensatoare

atunci tre!uie s iscutm espre putere activ" putere reactiv i putereaparent.2uterea actieste puterea real consumat e circuit" e ctre partearezistiv a circuitului. uterea activ este egal cu prousul valorilorefective ale tensiunii icurentului i a cosinusuluiefazaului5 /PcosV i see&prim n W (Watt).

uterea activa estesingura putere care poate transformata n alte forme5

energie termic" energiemecanica sau e raiaie(propagarea c$mpuluielectromagnetic)

2uterea reactia reprezintprousul intre valorileefective ale tensiunii siintensitii i a sinusulefazaului intre tensiune i

curent5 X/PsinVi se e&primn 8A: (volt ampere reactiv).

+.0

W

W

.+

8A:

8A

Y

31.Z

J

7/25/2019 Lucrarea 9 - Aparate de Masura Numerice

10/12

uterea reactiva este legata e energia acumulat n elementelereactive e circuit =" 9. =a nivelul !o!inei se acumuleaz energia reactivasu! forma e energie a c$mpului magnetic" iar la nivelul conensatoruluisu! forma e energie a c$mpului electric. 7nergia acumulat poate ceata integral n alte momente e timp fata e cele n care s-a acumulat.

7&istenta puterii reactive la un consumator implic o circulaie ecurent mai mare pe liniile e alimentare" ec$t curentul care ar necesarpentru asigurarea aceleiai puteri active ar fr putere reactiv.2uterea aparent inclue at$t puterea activ c$t i cea reactiv i secalculeaz ca prous ntre valorile efective ale tensiunii i curentului. S/Pi se e&prim n8A (volt-amperi)

=egtura intre cele trei puteri este una vectorial i este vala!iloar n tensiune i curent sinusoial.

uterea aparenta la ptrat este egala cu suma ptratelor intreputerea activa si reactiva.

2n funcie e ung;iul e efaza intre tensiune i curent e&istaurmtoarele situaii particulare5

0" c$n circuitul este format numai in rezistoare sau larezonanta c$n R= R9" X 0. uterea activa este ma&im.

[6" c$n circuitul este format numai in !o!ine ieale. utereareactiva este ma&im nmagazinata n c$mpul magnetic" iar putereaactiva este nula.

C [6" c$n circuitul este format numai in conensatoare.uterea reactiva este ma&im nmagazinat n c$mpul electric" iarputerea activa este nula" similar cazului preceent.entru toate aparatele numerice care furnizeaz valorile e "X i S"

cu siguran informaiile referitoare la i S sunt corecte.

7/25/2019 Lucrarea 9 - Aparate de Masura Numerice

11/12

(IX) se regsete n puterea eformant. 2uterea de4ormanteste enit pentru nesinusoial i este egal cu raical in sumaptratelor perec;ilor curent-tensiune e valori efective alearmonicilor e rang iferit. SIXI%" Se msoar n volt ampereformant (8A%)

ac vericm i o!servm c este neplinit legtura intre celetrei puteri IXS" atunci ori suntem n sinusoial i aparatulmsoar corect cele puteri sau suntem n eformant i aparatul numsoar corect puterea reactiv. Algoritmul aparatului etermininepenent i S iar pe X l etermin in cele ou puterieterminate inepenent" pe !aza legturii in triung;iul puterilor.2n aceast situaie puterea eformant va cuprins n putereareactiv.]in$n cont e cele ou cazuri prezentate mai sus este evient c

ac IXStre!uie s investigm spectrul e frecvent al tensiunii icurentului pentru a ti ac suntem n sinusoial sau n eformant.

7/25/2019 Lucrarea 9 - Aparate de Masura Numerice

12/12

S se sta!ileasc valorile reostatelor astfel nc$t s nu e epitcurentul ma&im pe care-l poate e!ita generatorul i nici cel amispe ecare reostat n parte.

S se verice continuitatea pentru toate conuctoarele utilizate n

monta. S se msoare cerile e tensiune i curenii pentru ecare reostat

n parte. S se calculeze rezistenta ec;ivalent. S se utilizezeaorul secunar pentru aarea frecventei semnalului (se va utilizaun semnal sinusoial e +0Mz).

Se genereaz un semnal e +0Mz cu component continu. Semsoar pentru ecare element e circuit tensiunea i curentulcorespunztor select$n e la multimetru pe r$n msurare %9" A9i %9IA9

S se msoare valorile reostatelor utilizate i s se compare cu

valorile calculate pe !aza curentului i tensiunii msurate.

5. S se msoare puterea activ" reactiv i aparent pentru un calculatori s se calculeze puterea eformant. S se vizualizeze forma curentuluii a tensiunii.