Multimetro Digital DMM

MULTIMETRO DIGITALE (DMM)

Il multimetro è uno strumento di misura che permette di effettuare misure principali come quelle di

corrente, di tensioni, di resistenze e a volte anche misure più specifiche come capacità, temperatura etc...

Un multimetro analogico usa una lancetta che si muove lungo una scala graduata e non presenta nessuna

alimentazione esterna infatti usa la corrente fornita dalla grandezza da misurare per muoversi.

Un multimetro digitale visualizza il valore ottenuto dalla misurazione su un display

( 7 segmenti o cristalli liquidi). Rispetto al multimetro analogico presenta alcuni vantaggi

come quelli di evitare l'errore di parallasse, posizionare lo strumento come meglio

vogliamo senza influenzare la misura ed è dotato di un’accuratezza molto più elevata di

quelli analogici.

Il multimetro digitale sa misurare una sola grandezza (tensioni continue), per misurare tutte le altre grandezza usa

dei trasduttori. Inoltre nel multimetro sono presenti alcuni meccanismi meccanici che permettono di cambiare il

fondo scala.

Concetti:

 Numero di cifre: I dispositivi di visualizzazione del valore ottenuto una volta effettuata la misura sono

solitamente display 7 segmenti. In ogni caso vengono assegnate dal costruttore un numero n di cifre piene

(assumono valori da 0 a 9) e una mezza cifra (cifra più significativa che può assumere 0 o 1);

 Risoluzione: Dipende dal fondoscala; unità del peso della cifra meno significativa;

 Sensibilità: Risoluzione quando è impostato il fondoscala minino;

 Accuratezza: Solitamente espressa in percentuale; utile per ricavare l'incertezza di caso peggiore pertanto il

range (intervallo) dove cade sicuramente la misura;

 Categoria:

 CAT I: Correnti, Tensioni e potenze basse;

 CAT II: Impianti elettronici domestici e aziendali;

 CAT III: Carichi di potenza come motori;

 CAT IV: Correnti, Tensioni e potenze alte come quadri industriali e grandi impianti.

Principio di Funzionamento due percorsi differenti a seconda che si voglia

Il segnale analogico segue

effettuare una misura di grandezze continue o alternate e in entrambi i

casi viene convertito in digitale tramite un ADC. Il convertitore

utilizzato necessita di una tensione di riferimento costante per evitare

errori di conversione (va effettuata una taratura periodica con un

campione di riferimento operativo come la pila Weston). dopo la

conversione viene elaborato per essere visualizzato sul display.

Convertitori

- A valor istantaneo: Convertono il valore della tensione in un certo istante di tempo. Usato per

esempio per visualizzare l’andamento di una funzione nel tempo.

- A valor medio: Misurano il valor medio della tensione durante un di tempo. Usato

‘intervallo

generalmente se si vuole misurare una tensione costante (grandezze costanti) per avere

l’attenuazione (reiezione) di eventuali disturbi. I DMM usano questo processo.

Voltometro a doppia integrazione (conversione tensione-tempo)

Oscillatore Locale: stabile a breve termine.

Unità Logica di controllo: apre/chiude gli

interruttori e abilita/disabilita i conteggi del

clock.

Integratore: svolge l’integrale del segnale

Contatore: Conta i cicli dell’oscillatore

Comparatore: Compara il livello della

tensione rispetto allo 0 mandando livello

alto o basso in uscita.

Per prima cosa l’unita logica scarica il condensatore dell’integratore chiudendo il l’interruttore situato su

di esso, resetta contatori e dopo di che sceglie la tensione Vx (tensione da misurare) tramite lo switch

comandato. Segnale che indica quando inizia la

conversione del segnale (in t0).

Parte l’oscillatore logico

Impulso che permette all’interruttore iniziale

di cambiare il segnale da Vx in -Ec.

L’impulso avviene nell’istante generico t1

pertanto fino ad allora il condensatore si carica

grazie a Vx; dopo un tempo t2, durante il

quale è presente -Ec, il condensatore si scarica.

Fase di run-up: dopo lo start (in t0) si apriva

l’interruttore posto sul condensatore, il quale

faceva iniziare l’integrazione del segnale.

Durante la fase di run-up il comparatore

manderà un’uscita positiva (sempre a livello

alto) per un tempo t -t (owerflow) durante il

1 0

quale permetterà al contatore di contare i cicli

di clock (tramite l’enable, composto dal

comparatore e porta and).

Fase di run-down: grazie al segnale di cherry,

all’ingresso abbiamo –Ec. Il contatore, azzerato

dopo l’overflow, grazie all’enable conta i cicli

di clock fino a quando l’uscita dell’integratore

diventa nulla (o enable nullo, ovvero che il comparatore commuta allo stato basso chiudendo la porta

and).

I cicli di clock totali sono proporzionali al segnale da misurare.

t – t = T ; t – t =T ; T = Tempo di un periodo dell’impulso del clock

0 1 U 1 2 D C

Durante la carica del condensatore il segnale Vx viene integrato dando vita ad una rampa decrescente

per un tempo T (owerflow). Dopo di che il segnale in ingresso cambia diventando -Ec costringendo il

U

condensatore a scaricarsi per un tempo T portando così l’uscita dell’integratore a 0 fermando il

D

conteggio dei cicli attraverso il comparatore.

Capiamo che pertanto dopo un tempo TU+TD l’uscita dell’integratore sarà zero a prescindere dal

percorso seguito pertanto:

1 1 1 1 => Vx T = Ec T =>

−