Voltímetro Digital AC (rms) DC e Medidor de Ganho

Voltímetro Digital AC (rms) DC e Medidor de Ganho

(Parte 1 de 9)

Trabalho Prático3º Ano Pág. 1

Projecto 1

Projecto 1

Voltímetro Digital

AC (rms) + DC e Medidor de Ganho(dB)

Viseu, 1999

Trabalho Prático3º Ano Pág. 2

Projecto 1

VVOLTÍMETRO OLTÍMETRO DDIGITALIGITAL
AC((((rms)))) ++++ DC
e
Medidorde Ganho(DB)

PROJECTO 1

LLOCAL OCAL :: Escola Superior de TecnoEscola Superior de Tecnologia de Viseulogia de Viseu Ano de:Ano de: 19991999

Nº798Nº798

Nº802Nº802

Trabalho Prático3º Ano Pág. 3

Projecto 1

Trabalho Prático3º Ano Pág. 4
VVOLTÍMETRO OLTÍMETRO DDIGITALIGITAL
AC((((rms)))) ++++ DC
e
Medidorde Ganho(DB)

Projecto 1

“ Mas a medida existe em todas as coisas, e saber discerni-la no momento oportuno é a primeira das ciências “.

Trabalho Prático3º Ano Pág. 5
VOLTÍMETRODIGITAL
AC((((RMS)))) ++++ DC
E
MEDIDORDE GANHO(dB)

Projecto 1

Diferença de Potencial ou Tensão

Tensão (símbolo: V, ou ainda E). A tensão entre dois pontos é a energia gasta,

(trabalho realizado) necessária para mover uma carga unitária positiva do ponto mais negativo (menor potencial) para o mais positivo (maior potencial).

Equivalentemente, é a energia libertada quando uma carga unitária se descola de um ponto de maior potencial para o de menor. A tensão é também chamada diferença de potencial ou força electromotriz

(F.E.M). A unidade de medida de tensão é o volt, com as tensões usualmente expressas em volts (V), kilovolts (1kV=103 V), milivolts (1mV=10-3 V) ou ainda microvolt (1 mmV=10-6 V).

Um joule é a medida de trabalho necessário para deslocar uma carga de 1 coulomb através de uma diferença de potencial de 1 volt (1 coulomb é a medida de carga eléctrica e é igual a 6x1018 electrões, aproximadamente). Como a energia expressas em Joules, pode escrever-se:

W WjoulesV=

Medida de Decibeis

As tensões variáveis são normalmente expressas em decibeis (dB). Esta unidade está associada a uma noção de potência, especialmente nas medidas relativas ao ruído.

Para um determinado sinal, o numero de dB pode ser definido por meio da expressão seguinte :

u 20logN10dB== Nesta expressão :

u0=0.775V (alternados) que corresponde a uma potência de 1 mW, dissipada numa resistência de

600W; u – valor eficaz da tensão; log 10 - logaritmo decimal.

Trabalho Prático3º Ano Pág. 6

Projecto 1

Características Gerais dos Voltímetros

O voltímetro digital (Digital VoltMeter - DVM) exibe valores de tensão c.a. ou c.c. sob a forma de dígitos discretos em vez de exibir o deslocamento de um ponteiro em uma escala contínua, como nos voltímetros analógicos. Em muitas aplicações, a indicação digital é vantajosa, pois pode reduzir erros humanos de interpolação e paralaxe, pode aumentar a velocidade da leitura, e frequentemente a saída digitalizada já se encontra numa forma adequada a um processamento posterior, incluindo o registro. O DVM é um instrumento preciso e versátil que pode ser utilizado em muitas medições de laboratório. Com o desenvolvimento e aperfeiçoamento dos circuitos integrados (CI), a redução do tamanho e da busca de potência, e até mesmo dos custos, os DVM's actualmente competem em preço e portabilidade com os dispositivos analógicos. No actual estado da arte, podemos enumerar algumas características dos DVM's:

* Faixa de medição: de ±1,0.0V até –1.0,0V, com selecção automática de escala e indicação de sobrecarga;

* Exactidão absoluta: tão alta quanto –0,005% da indicação;

* Estabilidade: em curto prazo até 0,002% da indicação por um período de 24 horas; em longo prazo até 0,008% da indicação por um período de seis meses;

* Resolução: 1 unidade em 106 partes (1mV pode ser lido na escala de (0 - 1) V);

* Características de entrada: resistência de entrada típica de 10MW; capacidade de entrada típica de 40pF;

* Calibração: o padrão interno de calibração permite ajustes independentes do circuito de medição; o padrão é derivado de uma fonte de referência estabilizada;

* Sinais de saída: é possível aplicar o sinal de saída directamente a uma impressora; sinal de saída codificado em BCD (Binary-Coded-Decimal) pode ser disponível para registro ou processamento.

Facilidades opcionais incluem selecção de circuitos para as medições de corrente, resistência e quociente entre duas tensões. Outras variáveis físicas podem ser medidas pela utilização de um transdutor adequado.

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Projecto 1

Pratica de Medidas

P.M.1–Erros Discretos

Uma grandeza eléctrica, seja ela corrente, tensão, potência, ou outra qualquer, pode assumir quaisquer valores dentro de determinada faixa de valores possíveis. Quando tal grandeza é convertida na forma digital, existe apenas um número finito ou discreto de valores que a referida quantidade pode assumir. Por exemplo, se um número na forma binária ou digitalizada, representando uma grandeza, consiste em 4 bits que possuem 16 combinações possíveis, isto significa que a grandeza pode assumir 16 níveis possíveis.

Considere uma tensão variando de 0 a 15 volts, que deva ser digitalizada a 4 bits.

Existe, portanto, um número binário para cada unidade de tensão, variando de 0 a 15 volts. O que se pode dizer do valor 2,25V é a digitalização pode produzir apenas o número 0010 correspondente a 2V, e o valor 01 correspondente a 3 V. A solução é simples. O valor 2,25V é arredondado para 2V e o erro é dado por -0,25V. Se o número de bits fosse aumentado para 6, o valor 2,25V poderia ser representado por 0010,01 com erro zero. Mas, e se o valor analógico dado fosse 2,27V? Os valores mais próximos possíveis seriam 2,25V e 2,50V. E claro que o valor mais próximo é 2,25V com um erro de -0,02V.

Fica, portanto, claro que independente do numero de bits usado para expressar uma grandeza analógica, sempre há a possibilidade de erro. O erro máximo é mais ou menos a metade do valor do bit menos significativo, que é chamado erro quantificado.

Medidores analógicos mais antigos que usavam uma escala como dispositivo de indicação requeriam uma série de arranjos de circuitos para serem utilizados numa faixa mais ampla de valores. Assim, se o fundo de escala de um voltímetro fosse de 1.000V, seria impossível utilizá-lo para verificar uma variação na entrada correspondente a 1V. Um atenuador chaveado poderia ser utilizado para produzir escalas cujos extremos fossem 1.0, 100, 10 e 1V, o que permitiria que a escala, agora, fosse usada para verificar a variação de 1V na entrada.

Num medidor digital com quatro dígitos decimais e um fundo de escala de 9,9V, 1V apareceria na escala como 001,0. Ou seja, a medida seria dada por dois algarismos significativos. Como o medidor é de quatro dígitos, 9% da sua capacidade estariam ociosos. Um medidor com quatro dígitos decimais tem resolução de 1 parte por 10.0 partes, enquanto os dois significativos reflectiriam 1 parte em 100, ou somente 1% de uma parte em 10.0. Um atenuador à entrada do medidor poderia ser utilizado de forma a dar fundos de escala de 9,9; 9,9; 9,9 e 0,9V. A indicação de 1V poderia, portanto, ser 1.000V, com quatro algarismos significativos, melhorando a qualidade da indicação do medidor.

Medidores digitais mais modernos são capazes de seleccionar electronicamente a saída do atenuador, o que torna tais equipamentos totalmente automáticos.

Se a presente indicação é menor do que o fundo de escala da escala próxima inferior, a atenuação e reduzida. A atenuação continua a ser reduzida até que a indicação esteja entre a escala próxima inferior e o fundo de escala da escala actual.

Um cenário oposto acontece quando a indicação actual é maior do que o fundo de escala. Neste caso, a atenuação é aumentada até que a indicação seja menor do que o fundo de escala.

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