8/18/2019 Multi Metru
1/84
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Fac!tatea de In"inerie E!ectric# şi $tiin%a Ca!c!atoare!or &''(
S)ecia!i*area ELECTROTE+NICĂ ,ENERALĂ
CUPRINS
1. INTRODUCERE .......................................................................................................... 2
1.1. Noţiuni generale despre multimetre ............................................................. 3
1.1.1. Multimetre…………………………………………………………….... 3
1.1.2. Măsurarea tensiunii continuue................................................................. 4
1.1.3. Convertorul analog-numeric cu comparaţie…………….....………….....4
1.2. Măsurarea tensiunilor alternative ........................................................................ 13
1.3. Măsurarea rezistenţelor............................................................................................ 14
1.4. Măsurarea curenţilor continui şi altenativi.................................................... 14
1.5. Multimetru digital……………………………………………………………....….. 15
2. UTILIZAREA AMPLIFICATOARELOR OPERAŢIONALE ÎN
REALIZAREA MULTIMETRELOR ....................................................................... 16
2.1. Noţiuni generale despre ampliicatoare operaţionale.................................. 1!
2.2. "im#olul şi terminalele unui ampliicator operaţional…………….…….. 1$
2.3. Modelul de circuit..................................................................................................... 1%
2.4. Conceptul de ampliicator operaţional şi consecinţele acestui concept...
………………….…………...…… &'
2.5. (plicaţii ale ampliicatoarelor operaţionale……………………......….......... &&
2.5.1. Conceptul general de reacţie.................................................................... &&
2.5.2. Coniguraţii de #ază realizate cu ()...................................................... &5
2.6. Circuite de sumare .................................................................................................... 3'
2.7. Cirucite de scădere.................................................................................................... 34
3. MULTIMETRU NUMERIC REALIZAT CU CI C520…............................. 39
3.1 "c*ema #loc.................................................................................................................. 3+
3.2 ,nteraţa analogică pentru voltmetru............................................................. 443.3 ,nteraţa analogică pentru o*metru................................................................ 45
3.4 ,nteraţa analogică d pentru determinarea căderii de tensiune n sens direct pe diode
semiconductoare /şi diode 0ener de pnă la +21 ............ 45
3.5 ,nteraţa analogică pentru măsurarea temperaturii….…………………... 4!
1
8/18/2019 Multi Metru
2/84
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Fac!tatea de In"inerie E!ectric# şi $tiin%a Ca!c!atoare!or &''(
S)ecia!i*area ELECTROTE+NICĂ ,ENERALĂ
4.PROIECTAREA BLOCURILOR COMPONENETE..................................... 48
4.1 ,nteraţa analogică de voltmetru........................................................................... 4%
4.2 ,nteraţa analogică pentru o*metru...................................................................... 4+
4.3 ,nteraţa analogică pentru măsurarea diodelor ................................................ 51
4.4 ,nteraţa analogică pentru măsurarea temperaturii........................................ 5&
4.5 Circuitul de alimentare............................................................................................. 55
4.6 edresorul cu iltre capacitive pentru sta#ilizare.......................................... 55
5. PROIECTAREA SISTEMULUI DIGITAL....................................................... 60
5.1 6roiectarea intrării analogice n sistemul digital........................................... !3
5.2 6roiectarea intere ei ai a7ului cu $ segmenteț ș ............................................... !5
5.3 8enerarea irm9are-ului.......................................................................................... !$
5.3.1 :uncţia Main................................................................................................ !$
5.3.& Citirea valorii analogice............................................................................. !$
5.3.3 Convertirea valorii tensiunii citite n cire.................................................... !%
5.3.4 (i area valorii tensiuni pe ai a7ul cu $ segmenteș ș ..................................... !%
5.3.5 :uncţiile de aişare a cirelor ........................................................................ $1
6. ANEE............................................................................................................................. !2
7
. BIBLIOGRAFIE................................................................................................................... 84
1. INTRODUCERE
2
8/18/2019 Multi Metru
3/84
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Fac!tatea de In"inerie E!ectric# şi $tiin%a Ca!c!atoare!or &''(
S)ecia!i*area ELECTROTE+NICĂ ,ENERALĂ
Multimetrele digitale sunt aparate care cuprind n structura lor mai multe aparate de măsură
cum ar i voltmetrele de curent continuu şi curent alternativ2o*metre şi ampermetre de curent
continuu şi curent alternativ.
6rocesul de măsură constă n compararea a două mărimi izice. na din ele este mărimea
de măsurat2 iar cea de-a doua este mărimea etalon2 adică unitatea de măsură.
Măsurile electrice au atins n prezent o largă dezvoltare2 avnd o utilizare directă nu numai
n industria electrote*nică şi electroenergetică2 dar şi n procesele de productie din toate ramurile
industriale2 ca verigă importantă n controlul şi comanda automată a acestor procese2 cum şi n
lucrările de cercetare apartinnd unor variate domenii ale ştiinţei şi te*nicii.
;ucrarea de aţă şi propune să prezinte un multimetru digital cu toate componenetele care
alcătuiesc acest aparat de măsură2 realizat cu C, specialzat C5&'
• ,nteraţă analogică pentru o*metru>
• ,nteraţă analogică pentru măsurarea diodelor>
• ,nteraţă analogică pentru măsurarea temperaturii.
1.1 N"#$%&$ '(&()*+( ,(-)( /%+$/()(
1.1.1 M%+$/()(
Multimetrele se caracterizează prin posi#ilitatea măsurării cu acelaşi aparat2 a mai multor
mărimi. (cestea sunt n ma7oritatea cazurilor2 tensiunile şi curenţii continui şi alternativi2 precum
3
8/18/2019 Multi Metru
4/84
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Fac!tatea de In"inerie E!ectric# şi $tiin%a Ca!c!atoare!or &''(
S)ecia!i*area ELECTROTE+NICĂ ,ENERALĂ
şi rezistenţele. nele multimetre permit de asemenea2 măsurarea capacităţilor2 a recvenţelor2 a
perioadelor şi a timpului.
(vanta7ul acestor multimetre constă n aptul că sunt mai economice şi mai versatile2
concentrnd uncţiile a patru aparate dierite. Ca şi celelate aparate de măsurat2 multimetrele sunt
de două tipuri =
• (nalogice>
• Numerice
1.1.2 M-%)*)(* (&-$%&$$ "&$&%%(
Măsurarea tensiunii continuue se ace utiliznd aceleaşi principii ca şi la voltmetrele de
curent continuu.
Cele mai simple multimetre analogice2 olosesc un instrument magnetoelectric asociat cu
dierite rezistenţe n serie2 pentru a avea dierite domenii de sensi#ilitatea. 6rin socierea acestui
instrument cu un ampliicator de curent continuu2 se o#ţin multimetre cu perormanţe mai #une din
punct de vedere a rezistenţei de intrare şi a sensi#ilităţii.
Multimetrele numerice utilizează att conversia tensiune-timp ct şi te*nica apro?imării
/succesive sau n trepte a tensiunii necunoscute.
Convertoarele analog numerice utilizate n realizarea multimetrelor numerice pot i=
Convertoare cu comparaţie>
Convertoare cu integrare.
8/18/2019 Multi Metru
5/84
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Fac!tatea de In"inerie E!ectric# şi $tiin%a Ca!c!atoare!or &''(
S)ecia!i*area ELECTROTE+NICĂ ,ENERALĂ
6rincipiul uncţionării convertoarelor de acest tip constă n compararea tensiunii de măsurat
cu o tensiune de reerinţă2 generată de convertor. "e urmăreşte egalitatea celor două tensiunii2
evaluarea numerică ie a tensiunii de reerinţa /dacă aceasta variază n trepte2 ie a intervalului de
timp necesar realizării egalităţii /dacă tensiunea de reerinţă variază liniar n timp. @?istă deci
următoarele tipri de convertoare=
• C"&()"*)( % (&-$%&( +$&$*) )(-"*)(
:uncţionarea sa se #azează pe transormarea tensiunii continue de măsurat ntr-un interval
de timp2 mai e?act ntr-un impuls de durată propoţională cu această tensiune. 6ro#lema revine deci
la aceea a măsurării unui interval de timp> acesta se eectuează prin numărarea perioadelor unuisemnal de recvenţă etalon2 care au loc ntre nceputul şi srşitul impulsului. :uncţionarea acestui
convertor se poate urmări pe sc*ema #loc din ig.1.1.
:ig.1.1
• C"&()")%+ % (&-$%&( )(-"*)( & )((
5
8/18/2019 Multi Metru
6/84
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Fac!tatea de In"inerie E!ectric# şi $tiin%a Ca!c!atoare!or &''(
S)ecia!i*area ELECTROTE+NICĂ ,ENERALĂ
Convertorul cu tensiune crescătoare n trepte este reprezentat n sc*ema #loc din ig.1.&. Ca
şi la convertorul cu tensiune liniar crescătoare2 uncţionarea sa se #azează pe compararea tensiunii
necunoscute cu o tensiune de reerinţă varia#ilă2 care de data aceasta creşte n trepte pnă la
egalarea celor două valori.
:ig.1.&
•
C"&()")%+ % *)"$/*#$$ -%(-$(
"e caracterizează printr-o precizie ridicată. An principiu ig.1.32 se compune dintr-un
comparator2 la intrarea căruia se aplică tensiunea analogică de măsurat2 precum şi o tensiune de
reerinţă2 varia#ilă2 care se o#ţine la ieşirea unui convertor numeric-analog. (ceastă tensiune este
comandată de către un #loc logic de control care sesizează indicaţiile comparatorului şi urmăreşte
egalizarea celor două tensiuni de la intrarea comparatorului. (ceastă egalizare se ace prin
apro?imaţii succesive2 adică prin varierea n trepte a tensiunii de reerinţă2 ncepnd cu rangul cel
mai semniicativ al convertorului numeric-analogic şi continund cu rangurile imediat inerioare.
6
8/18/2019 Multi Metru
7/84
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Fac!tatea de In"inerie E!ectric# şi $tiin%a Ca!c!atoare!or &''(
S)ecia!i*area ELECTROTE+NICĂ ,ENERALĂ
:ig.1.3
• C"&()")%+ *&*+"'&%/()$ % $&(')*)(
6rincipiul de #ază al convertoarelor din această categorie2 constă n a integra tensiunea
analogică de intrare pe un anumit interval de timp şi de a transorma valoarea medie astel o#ţinută
ntr-o mărime numerică. n prim avanta7 care rezultă este aptul că2 lundu-se media semnalului
de intrare2 tensiunile de zgomot suprapuse acestuia sunt atenuate2 iar n unele cazuri complet
eliminate.
• C"&()")%+ % $&(')*)( % ,%7+ *&
:uncţionarea sa se poate urmări pe sc*ema #loc din ig.1.42 iar variaţia n timp a dieritelor
tensiuni n ig.1.5.
7
8/18/2019 Multi Metru
8/84
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Fac!tatea de In"inerie E!ectric# şi $tiin%a Ca!c!atoare!or &''(
S)ecia!i*area ELECTROTE+NICĂ ,ENERALĂ
:ig .1.4
:ig.1.5
8
8/18/2019 Multi Metru
9/84
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Fac!tatea de In"inerie E!ectric# şi $tiin%a Ca!c!atoare!or &''(
S)ecia!i*area ELECTROTE+NICĂ ,ENERALĂ
,niţial2 ntreruptorul S - este nc*is2 iar S & este desc*is. Bensiunea de intrare U . este integrată
ntr-un interval i? de timp2 t -. @vident2 panta creşterii tensiunii de ieşire a ampliicatorului şi deci
nivelul la care aceasta a7unge la srşitul intervalului t - depinde de U .. An acest interval de timp2
numărătorul numără impulsurile oscilatorului2 care trec prin poarta P care a ost desc*isă de
semnalul de la ieşirea comparatorului2 de ndată ce tensiunea de la ieşirea integratului a depăşit
potenţialul masei.
Cnd toate celulele numărătorului a7ung pe valoarea 12 acesta marc*ează srşitul timpului
t -. ,mpulsul următor care soseşte de la oscilator pune toate celule pe zero2 iar #ista#ilul B- trece n
starea 1 > acesta comandă desc*iderea lui S - şi inc*iderea lui S &.
8/18/2019 Multi Metru
10/84
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Fac!tatea de In"inerie E!ectric# şi $tiin%a Ca!c!atoare!or &''(
S)ecia!i*area ELECTROTE+NICĂ ,ENERALĂ
:ig.1.! a
:ig.1.! #
10
8/18/2019 Multi Metru
11/84
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Fac!tatea de In"inerie E!ectric# şi $tiin%a Ca!c!atoare!or &''(
S)ecia!i*area ELECTROTE+NICĂ ,ENERALĂ
• C"&()")%+ (&-$%&()(( $ ,%7+ *&
Com#ină te*nica conversiei tensiune-recvenţă cu aceea a integrării cu du#lă pantă n
scopul creşterii vitezei de măsurare. :uncţionarea sa se poatea urmării pe sc*ema #loc din ig.1.$.
:ig.1.$
An primele T s /de o#icei aparatul eectuează o conversie o#işnuită tensiune-
recvenţă. "emnalul de recvenţă proportională cu U . trece prin circuitul poartă P - spre decadele
numărătorului.
11
8/18/2019 Multi Metru
12/84
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Fac!tatea de In"inerie E!ectric# şi $tiin%a Ca!c!atoare!or &''(
S)ecia!i*area ELECTROTE+NICĂ ,ENERALĂ
"rşitul timpului T găseşte condensatorul integratorului ncărcat la o anumită valoare
intermediară ntre ' şi U re0 2 n uncţie de raportul dintre timpul T şi perioada semnalului generat de
convertor. Ancepe al doilea timp al măsurării caracterizat prin conversia du#lă pantă.
Comutatoarele 1 - şi 1 & trec pe poziţia a doua2 ceea ce aplică integratorului o tensiune de
reerinţă U re0& de semn contrar lui U . ceea ce descarcă condensatorul C la zero. An acest timp prin
poarta P & trec impulsurile oscilatorului O& de recvenţă sta#ilă2 care sunt numărate şi completează
ultimile două decade ale numărătorului.
Cnd comparatorul C & detectează nivelul zero la ieşirea intergratorului2 poarta P & se nc*ide
şi măsurarea este terminată.
• C"&()")%+ (&-$%&()(( $ "/*)*)(
Com#ină te*nica comparării care are avanta7ul unei precizii ridicate cu aceea a conversiei
tensiune-recvenţă care duce la o #ună re7ecţie a zgomotului.
Bensiunea de măsurat U . este aplicată ntr-o primă poziţie /poziţia 1 a comutatorului 1
unui convertor tensiune-recvenţă cu integrator /ig.1.%.
12
8/18/2019 Multi Metru
13/84
8/18/2019 Multi Metru
14/84
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Fac!tatea de In"inerie E!ectric# şi $tiin%a Ca!c!atoare!or &''(
S)ecia!i*area ELECTROTE+NICĂ ,ENERALĂ
1.3 M-%)*)(* )(:$-((+")
Măsurarea rezistenţelor se ace n multimetre pe #aza releţiei ce leagă tensiunea de #ornele
rezistenţei de curentul de rezistenţă. @?istă deci2 din acest punct de vedere2 două variante posi#ile=
ie e aplică rezistenţei o tensiune cunoscută şi se măsoară curentul ce rezultă2 ie i se aplică un
curent cunoscut şi se măsoară tensiunea ce rezultă. An am#ele cazuri2 scala aparatului se poate
etalona n o*mi.
An ceea ce priveşte precizia de măsurare2 se deose#esc două metode= cu două şi cu patru
#orne.
Multimetrele mai puţin pretenţioase utilizează aceleaşi #orne2 att pentru curent ct şi
pentru tensiune. An consecinţă2 măsurarea tensiunii va i aectată de căderile de tensiune pe irelede legătură2 ceea ce va duce la erori2 n special n cazul măsurării rezistenţelor mici. ;a acest tip de
multimetre2 erorile variază ntre '23 şi 1'.
Multimetrele mai perecţionate utilizează te*nica celor patru #orne. 6recizia măsurării n
acest caz este cuprinsă ntre '2'1 şi 1.
Multimetrele pot măsura rezistenţe cuprinse ntre cţiva o*mi şi cteva sute de megao*mi.
1.4 M-%)*)(* %)($+") "&$&%$ $ *+(&*$$
An multimetrele simple2 de tip analogic2 măsurarea curentului continuu se ace cu a7utorul
aparatului magnetoelectric2 asociat cu dierite şunturi.
) alta posi#ilitate utilizată n special n multimetrele numerice2 constă n a trece curentul
prin o rezistenţă etalon şi măsurarea căderii de tensiune continuă ce rezultă.
8/18/2019 Multi Metru
15/84
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Fac!tatea de In"inerie E!ectric# şi $tiin%a Ca!c!atoare!or &''(
S)ecia!i*area ELECTROTE+NICĂ ,ENERALĂ
1.5 M%+$/()% ,$'$*+
Multimetrul digital este construit n 7urul unui voltmetru digital de curent continuu /
(r H uncţia de I(B)-(N8@I>
(mpliicator H ampliicator de curent continuu cu autocali#rare (8 /(B)-8(,N>
(
alorile rezultate ale conversiei N sunt validate de @C si se ncarcă n memorie /;
8/18/2019 Multi Metru
16/84
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Fac!tatea de In"inerie E!ectric# şi $tiin%a Ca!c!atoare!or &''(
S)ecia!i*area ELECTROTE+NICĂ ,ENERALĂ
2. UTILIZAREA AMPLIFICATOARELOR OPERAŢIONALE ÎNREALIZAREA MULTIMETRELOR
2.1 N"#$%&$ '(&()*+( ,(-)( */+$$*"*)( "()*#$"&*+(
(mpliicatorul operaţional /() este un ampliicator electronic de curent continuu2 cu
cştig mare2 realizat su# ormă de circuit integrat /C,2 cre ampliică dierenţa tensiunilor aplicate
pe cele două intrări şi este capa#il să realizeze o gamă largă de uncţii liniare2 neliniare şi de
procesare de semnal.Ma7oritatea ampliicatoarelor operaţionale se alimenteză de la o sursă du#lă de tensiune2
cu polarităţi opuse2 valorile uzuale iind de J15 şi -15. ) sursă du#lă se o#ţine prin legarea n
serie a două surse simple S - şi S & /ig.&.1.
:ig.&.1 ,lustrarea modului de conectare a susrsei du#le
de tensiune cu care se alimentează ()
16
8/18/2019 Multi Metru
17/84
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Fac!tatea de In"inerie E!ectric# şi $tiin%a Ca!c!atoare!or &''(
S)ecia!i*area ELECTROTE+NICĂ ,ENERALĂ
6lusul sursei S - devine plusul alimentării du#le şi se conectează la pinul corespunzător
alimentării pozitive a ampliicatorului operaţional /notat cu J n catalog2 litera provenind de la
cuvntul vo!ta"e - tensiune. Minusul sursei S & devine minusul alimentării du#le şi se conectează la
pinul corespunzător alimentării negative a ampliicatorului operaţional /notat cu - n catalog.
6unctul de nseriere devine reerinţă de potenţial /masa monta7ului şi nu este conectat de o#icei la
ampliicatorul operaţional propriu-zis2 dar se conectează o#ligatoriu la monta7ul realizat cu
ampliicator operaţional. Boate semnalele de intrare n circuitul realizat cu ampliicator operaţional
au punctele de masă conectate la această reerinţă de potenţial. ;a ieşirea monta7ului2 rezistenţa de
sarcină se conectează ntre pinul de ieşire al ampliicatorului operaţional şi aceeaşi reerinţă de
potenţial.
Bensiunile de saturaţie reprezintă valorile ma?ime2 pozitive sau negative ale tensiunilor deieşire. Bensiunile de saturaţie depind de valoarea tensiunilor de alimenatre şi au2 n general2
valoarea cu apro?imativ & mai mică dect tensiunile de alimentare.
2.2 S$/7"+%+ $ ()/$&*+(+( %&%$ */+$$*") "()*#$"&*+
n ampliicator operaţional tre#uie să ai#ă cel puţin cinci terminale /pini2 dintre care trei
de semnal si doua terminale de alimentare/ig.&.&. nele ampliicatoare operaţionale mai sunt
prevăzute cu ncă două #orne pentru anularea tensiunii de decala7 /oset şi cu una sau două #orne
pentru compensarea n recvenţă.
17
8/18/2019 Multi Metru
18/84
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Fac!tatea de In"inerie E!ectric# şi $tiin%a Ca!c!atoare!or &''(
S)ecia!i*area ELECTROTE+NICĂ ,ENERALĂ
:ig.&.& "im#olul şi terminalele ampliicatorului operaţional
zual2 pentru desenarea simpliicată a circuitelor cu ampliicator operaţional2 cone?iunile
surselor de alimentare nu se trec n sc*eme. Botuşi2 tre#uie să se reţină că2 totdeauna2 pentru ca
circuitele să lucreze2 sursele de alimentare tre#uie să ie conectate la monta7.
Berminalele de intrare sunt cele din stnga igurii şi au denumirea de intrare inversoare şi
intrare neinversoare.
,ntrarea inversoare este notată cu semnul I-I iar cea neinversoare cu semnul IJI. (ceste
semne nu au nici o legătură cu polaritatea tensiunilor individuale2 2 şi /2 care se pot aplica pe
aceste terminale2 deoarece am#ele semnale pot i2 n raport cu masa2 att pozitive ct şi negative.
(ceste semne au n sc*im# legătură cu relaţia de ază dintre semnalele de intrare şi cel de ieşire.(stel2 dacă intrarea neinversoare se leagă la masă2 iar pe intrarea inversoare se aplică un semnal
cu variaţie crescătoare2 la ieşire se o#ţine un semnal cu variaţie descrescătoare.
8/18/2019 Multi Metru
19/84
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Fac!tatea de In"inerie E!ectric# şi $tiin%a Ca!c!atoare!or &''(
S)ecia!i*area ELECTROTE+NICĂ ,ENERALĂ
Modelul de circuit cel mai apropiat pentru un ampliicator operaţional este cel de
ampliicator de tensiune /ig.&.3. Conorm acestui model2 circuitul conectat la #ornele de intrare
ale ampliicatorului operaţional IvedeI o rezistenţă2 notată r 2 şi numită rezistenţă de intrare.
:ig. &.3 Modelul de circuit al ampliicatorului
operaţional
;a #orna de ieşire2 ampliicatorul operaţional se ace IcunoscutI circuitului care urmează
prin sursa de tensiune controlată n tensiune2 notată cu ad şi rezistenţa internă a acesteia2 r '2numită rezistenţă de ieşire a ampliicatorului operaţional.
Bensiunile evidenţiate pe modelul din ig.&.3 şi care sunt identice cu cele de la intrarea
ampliicatorului operaţional au următoarele semniicaţii=
• uJ H tensiunea individuală aplicată la intrarea neinversoare>
• u- H tensiunea individuală aplicată la intrarea inversoare>
• ud H tensiunea dierenţială de intrare2 care reprezintă2 prin deiniţie2 dierenţa dintre
semnalul aplicat pe intrarea neinversoare şi cel aplicat pe intrarea inversoare=
2.1
• u' H tensiunea de ieşire2 măsurată n raport cu potenţialul masei.
19
8/18/2019 Multi Metru
20/84
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Fac!tatea de In"inerie E!ectric# şi $tiin%a Ca!c!atoare!or &''(
S)ecia!i*area ELECTROTE+NICĂ ,ENERALĂ
(cţiunea comple?ă a ampliicatorului operaţional rezultă din ampliicarea tensiunii de
intrare dierenţiale cu un actor de ampliicare oarte mare2 notat cu * pe modelul de circuit din
igura &.3. elaţia tensiunii de ieţire n raport cu masa2 este =
&.&
(mpliicarea a este o ampliicare n #uclă desc*isă şi se numeşte astel deoarece nu s-a
conectat nici o componentă de circuit ntre ieşirea ampliicatorului operaţional şi vreuna dintre
intrări. @a este o ampliicare utilă2 numită ampliicare dierenţială.
2.4 C"&(%+ ,( */+$$*") "()*#$"&*+ $ "&-($(+( *(-%$ "&(
8/18/2019 Multi Metru
21/84
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Fac!tatea de In"inerie E!ectric# şi $tiin%a Ca!c!atoare!or &''(
S)ecia!i*area ELECTROTE+NICĂ ,ENERALĂ
:ig.&.4 Modelul de circuit al ampliicatorului
operaţional ideal
Concepul de ampliicator operaţional ideal are următoarele consecinţe2 prezentate n
ordinea presupunerilor de idealitate =
impedanţa de intrare ininită nseamnă că prin niciunul din terminalele de intrare nu
circulă curent. (tunci cnd la intrările ampliicatorului operaţional se conctează un
anumit circuit2 la aplicarea teoremelor lui Kirc**o curenţii prin cele două ieşiri seconsideră egali cu zero >
preuspunerea că impedanţa de ieşire este zero2 implică aptul că tensiunea de ieşire
nu se modiică la conectarea unei sarcini aţă de situţia ără sarcină.
consecinţa celei de a treia preuspuneri este ce mai importantă.
8/18/2019 Multi Metru
22/84
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Fac!tatea de In"inerie E!ectric# şi $tiin%a Ca!c!atoare!or &''(
S)ecia!i*area ELECTROTE+NICĂ ,ENERALĂ
Concluzia oarte importantă care se desprinde din relaţia constă n aceea că
ampliicatorul operaţional lucrează astel nct2 tensiunile individuale de la cele două intrări sunt
orţate să ie egale.alorile tipice pentru o uncţionare liniară a unui ampliicator operaţional2 de
e?emplu2sunt= aL1'5 şi dL&'G2 valori pentru care rezultă u'LadL&2 o valoare rezona#ilă şi
mai mică dect tensiunea de saturaţie. (stel2 la un ampliicator operaţional real2 tensiunea
dierenţială d nu este niciodată zero2 iar ampliicarea a nu este niciodată ininită2 dar cele două
presupuneri şi sunt utile pentru analiza circuitelor realizate cu ampliicator
operaţional.
C*iar daca presupunerea că tensiunea dierenţială de intrare este zero conduce la ideea că pe cele două intrări ale ampliicatorului operaţional se aplica tensiuni de valori egale2 nu este voie
niciodată2 ca ntr-un circuit realizat cu ampliicator operaţional2 să se unească cele două intrări.
2.5 A+$*#$$ *+( */+$$*"*)(+") "()*#$"&*+(
(plicaţiile ampliicatoarelor operaţionale reprezintă circuite de ampliicare cu reacţie
negativă.
2.5.1 C"&(%+ '(&()*+ ,( )(*#$(
An realizarea ampliicatoarelor2 reacţia negativă se utilizează deoarece2 prin aplicarea sa2
rezultă cteva consecinţe avora#ile importante şi anume=
eacţia negativă sta#ilizează cştigul ampliicatorului aţă de modiicările
parametrilor dispozitivelor active determinate de variaţiile surselor de alimentare2
de variaţiile de temperatură şi de eectele de m#ătrnire>
eacţia negativă permite proiectantului să modiice impedanţele de intrare şi de
ieşire ale circuitului aşa cum doreşte>
22
8/18/2019 Multi Metru
23/84
8/18/2019 Multi Metru
24/84
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Fac!tatea de In"inerie E!ectric# şi $tiin%a Ca!c!atoare!or &''(
S)ecia!i*area ELECTROTE+NICĂ ,ENERALĂ
Anlocuind n se o#ţine=
&.1'
&.11
"au=
@cuaţia de mai sus este ecuaţia undamentală a circuitelor cu recţie negativă2 A iind
ampliicarea n #uclă nc*isă a circuitului.
Considernd ampliicatorul operaţional ideal2 relaţia.. se scrie la limită=
2.12
(ceasta relaţie arată că pentru valori mari ale ampliicării n #uclă desc*isă2 cştigul glo#al
al ampliicatorului este determinat de uncţia de transer a circuitului de reacţie.
8/18/2019 Multi Metru
25/84
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Fac!tatea de In"inerie E!ectric# şi $tiin%a Ca!c!atoare!or &''(
S)ecia!i*area ELECTROTE+NICĂ ,ENERALĂ
Oucla de reacţie operează astel nct orţează semnalul S 3 să ie aproape egal cu semnalul
S i. (ceastă situaţie se o#ţine ampliicnd dierenţa 2 #ucla de reacţie ăcnd apoi
semnalul de eroare să ie minim. "e o#ţine=
&.15
care se rescrie=
&.1!
6e măsură ce cţtigul pe #uclă devine mult mai mare ca unitate2 S e devine mult mai mic
dect S i. An plus se poate arăta că=
&.1$
sau
&.1%
coniguraţia neinversoare2 numită si ampliicator neinversor.
• Configuraţia inversoare
25
8/18/2019 Multi Metru
26/84
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Fac!tatea de In"inerie E!ectric# şi $tiin%a Ca!c!atoare!or &''(
S)ecia!i*area ELECTROTE+NICĂ ,ENERALĂ
(mpliicatorul inversor reprezintă una dintre coniguraţiile utilizate cel mai des şi are
structura din igura &.5.1
:ig. &.5.1 "tructura coniguraţiei inversoare2 realizată
cu ampliicator operaţional
An monta7ele practice2 n serie cu intrarea neinversoare se conectează un rezistor care are
rolul să reducă inluenţa curenţilor de polarizare a intrărilor ampliicatorului operaţional.
Circuitul este n #uclă nc*isă2 deoarece ntre #orna de ieşire şi cea corespunzătoare intrării
ineversoare s-a conectat rezistorul R&.
6resupunnd uncţionarea liniară şi sta#ilă2 tensiunea de intrare dierenţială este orţată să ie egală
cu zero şi astel .
8/18/2019 Multi Metru
27/84
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Fac!tatea de In"inerie E!ectric# şi $tiin%a Ca!c!atoare!or &''(
S)ecia!i*area ELECTROTE+NICĂ ,ENERALĂ
(plicnd presupunerea că prin terminalele de intrare ale ampliicatorului operaţional nu
circulă curent2 rezultă că n nodul corespunzător intrării inversoare nu are loc divizarea curentului
şi că rezistorul de reacţie R& va circula acelaşi curent ii. Căderea de tensiune de la #ornele
rezistorului R& va i =
&.&'
8/18/2019 Multi Metru
28/84
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Fac!tatea de In"inerie E!ectric# şi $tiin%a Ca!c!atoare!or &''(
S)ecia!i*area ELECTROTE+NICĂ ,ENERALĂ
:ig.&.5.& "tructura coniguraţiei neinversoare2 realizată
cu ampliicator operaţional
An monta7ele practice2 n serie cu intrarea neinversoare se introduce un rezistor cu rolul de a
reduce inluenţa curenţilor de polarizare a intrărilor.
"emnalul se aplică direct la intrarea neinversoare. 6resupunnd uncţionarea liniară şi
sta#ilă2 tensiunea de intrare dierenţială este orţată să ie egală cu zero şi deci=
&.&4
(ceastă tensiune apare c*iar la #ornele rezistorului R- astel că e?presia curentului prin R-
se poate scrie=
&.&5
8/18/2019 Multi Metru
29/84
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Fac!tatea de In"inerie E!ectric# şi $tiin%a Ca!c!atoare!or &''(
S)ecia!i*area ELECTROTE+NICĂ ,ENERALĂ
&.&%
Ca şi n cazul circuitului inversor2 ampliicarea n #uclă nc*isă a coniguraţiei neinversoare
este o uncţie numai de un raport de rezistenţe şi este independentă de ampliicarea n #uclă
nc*isă.
ezistenţa de intrare a ampliicatorului neinversor este ininită2 ceea ce nseamnă că această
coniguraţie nu a#soar#e curent de la sursa de semnal.
epetorul de tensiune reprezintă un caz particular de circuit neinversor2 la care ampliicare
este unitară /ig.&.5.3.
a "c*ema simplă de repetor
#"c*ema de repetor care utilizează rezistoare de compensare a eectului curenţilor de polarizare
a intrărilor ampliicatorului operaţional
:ig.&.5.3. "tructura repetorului de tensiune2 realizat cu ampliicator operaţional.
29
8/18/2019 Multi Metru
30/84
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Fac!tatea de In"inerie E!ectric# şi $tiin%a Ca!c!atoare!or &''(
S)ecia!i*area ELECTROTE+NICĂ ,ENERALĂ
(mpliicarea n #uclă nc*isă se poate determina dacă n relaţie se ac nlocuirile &L' şi
2 rezultnd = A4-
(mpliicarea n #uclă nc*isă este egală cu unitatea şi astel ieşirea IrepetăI tensiunea de la
intrare.
epetoarele de tensiune se olosesc ca elemente de izolare ntre sursele de semnal si
sarcinile acestora2 atunci cnd se cere menţinerea nealterată a unui anumit nivel al semnalului de
intrare.
(şa cum se o#servă n ig.&.5.3 #2 n serie cu intrarea neinversoare mai apare un rezistor2
care poate i c*iar rezistenţa internă a sursei de semnal. 6entru reducerea inluenţei curenţilor de
polarizare a intrărilor2 pe calea de reacţie se conectează un rezistor2 de valoare egală cu cea a
rezistorului serie din intrarea neinversoare. Cirucitul care rezultă este tot un repetor de tensiune2 cu
A4-. An cazul ideal2nee?istnd circulaţie de curent prin intrări nu apar căderi de tensiune pe
rezistenţele notate cu şi ampliicarea n tensiune nu este aectată. C*iar dacă R& nu este egal cu
zero2 deoarece condiţia este ndeplinită2 relaţia ampliicării dă n continuare rezultatul
A4-.
2.6 C$)%$( ,( -%/*)(
Circuitele care se prezintă sunt aplicaţii ale ampliicatorului operaţional care realizează o
anumită com#inaţie liniară ntre mai multe tensiuni de intrare.
6resupunem că dorim să com#inăm mai multe tensiuni 12 &2 ...2 n astel nct la ieşirea
circuitului semnalul să ie de orma=
&.&+
unde constantele AP pot i att pozitive ct şi negative.
"e spune că tensiunea o din relaţia.. reprezintă o com#inaţie liniară a tensiunilor de
intrare 12 &2 ...2 n.
30
8/18/2019 Multi Metru
31/84
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Fac!tatea de In"inerie E!ectric# şi $tiin%a Ca!c!atoare!or &''(
S)ecia!i*area ELECTROTE+NICĂ ,ENERALĂ
Sumatorul inversor
"umatorul inversor este un circuit de com#inaţii liniare la care toate constantele AP din
relaţia... sunt negative. (cestei situaţii i corespunde circuitul din ig.&.!. 1.
:ig.&.!.1. "c*ema sumatorului inversor2 realizat cu ampliicator operaţional
6resupunnd că ampliicatorul operaţional este sta#il şi că uncţionează liniar2 rezultă că
intrarea inversoare este punct virtual de masă /prin intrările ampliicatorului operaţional nu circulă
curenţi şi de aceea pe rezistorul Rc nu apare nici o cădere de tensiune. (stel căderile de tensiune
de pe rezistoarele R5 sunt egale c*iar cu tensiunile de intrare P 2 rezultnd pentru curenţii de intrareiP relaţiile=
n
n
n
R
i
R
i
R
i === 2...22
&
&
&
1
1
1 &.3'
31
8/18/2019 Multi Metru
32/84
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Fac!tatea de In"inerie E!ectric# şi $tiin%a Ca!c!atoare!or &''(
S)ecia!i*area ELECTROTE+NICĂ ,ENERALĂ
(plicnd prima teoremă a lui Kirc**o n nodul corespunzător intrării inversoare se
o#ţine=
&.31
Bensiunea de ieşire are e?presia=
&.3&
&.33
"-a o#ţinut o com#inaţie liniară2 unde toate constantele AP sunt negative=
&.34
Circuitul este un sumator inversor dacă toate constantele AP sunt egale ntre ele. An caz
contrar2 circuitul reprezintă ceva mai mult dect un sumator deoarece2 n uncţie de valorile
rezistenţelor de intrare2 se poate realiza şi o ponderare a semnalelor.
8/18/2019 Multi Metru
33/84
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Fac!tatea de In"inerie E!ectric# şi $tiin%a Ca!c!atoare!or &''(
S)ecia!i*area ELECTROTE+NICĂ ,ENERALĂ
Sumatorul neinversor
"c*ema unui sumator neinversor se prezintă n igura &.!.&.
:ig.&.!.& "c*ema sumatorului neinversor2 realizat cu ampliicator operaţional
8/18/2019 Multi Metru
34/84
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Fac!tatea de In"inerie E!ectric# şi $tiin%a Ca!c!atoare!or &''(
S)ecia!i*area ELECTROTE+NICĂ ,ENERALĂ
&.3+
(mpliicatorul operţional se presupune ideal2 deci curentul prin intrarea neinversoare este
nul şi aplicnd prima teoremă a lui Kirc**o n nodul corespunzător intrării neinversoare se
o#ţine=
&.4'
8/18/2019 Multi Metru
35/84
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Fac!tatea de In"inerie E!ectric# şi $tiin%a Ca!c!atoare!or &''(
S)ecia!i*area ELECTROTE+NICĂ ,ENERALĂ
&.4
:ig. &.$.1 "c*ema circuitului diernţial2 realizat cu ampliicator operaţional
Circuitul se poate analiza mai uşor dacă se aplică principiul superpoziţiei.
35
8/18/2019 Multi Metru
36/84
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Fac!tatea de In"inerie E!ectric# şi $tiin%a Ca!c!atoare!or &''(
S)ecia!i*area ELECTROTE+NICĂ ,ENERALĂ
a) Circuitul ec*ivalent n cazul acţiunii tensiunii -
:ig. &.$.& (naliza ampliicatorului dierenţial utiliznd metoda superpoziţie
(stel2 pentru a studia numai eectul tensiunii - se consideră circuitul din igura &.$.&.a2
n care sursa & se pasivizează /se nlocuieşte cu rezistenţa sa internă conectată la masă. An acest
caz2 preuspunnd sursele ideale2 rezultă că #orna de intrare corespunzătoare tensiunii & se leagă
direct la masă. "emnalul - este mai nti atenuat de divizorul rezistiv R-2 R&2 tensiunea
aplicată la intrarea neinversoare iind=
&.45
8/18/2019 Multi Metru
37/84
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Fac!tatea de In"inerie E!ectric# şi $tiin%a Ca!c!atoare!or &''(
S)ecia!i*area ELECTROTE+NICĂ ,ENERALĂ
b) Circuitel ec*ivalent n cazul acţiunii tensiunii &
:ig. &.$.& (naliza ampliicatorului dierenţial utiliznd metoda superpoziţiei
6entru a studia numai inluenţa tensiunii de intrare &2 se pasivizează sursa - şi rezultă
circuitul ec*ivalent din icura &.$.&.#. (mpliicatorul operaţional se presupune ideal2 astel că pe
cele două rezistoare R- şi R&2 conectatea n paralel2 nu apare nici o cădere de tensiune. An aceste el
se poate menţine n continuare ipoteza că intrarea inversoare este punct virtual de masă. Circuitul
care rezultă este de orma unui ampliicator inversor2 astel că pentru componenta '& a tensiunii de
ieşire2 datorată tensiunii de intrare &2 se o#ţine relaţia=
&.4%
6rin superpoziţie2 cele două componente ale tensiunii de ieşire se adună=
&.4+
&.5'
Amplificatorul difernţial echilibrat
Cazul cel mai importnt de amplicator dierenţial este cel de ampliicator diernţial
ec*ili#rat la care cei doi actori de ampliicare au valori egale dar sunt cu semne opuse2 adica=
&.51
6entru ca această egalitate să poată avea loc tre#uie să e?iste o anumită releţie ntre
rezistenţele circuitului. @galnd ntre ei cei doi coeicienţi din relaţia anterioară2 rezultă=
&.5&
ezultă mai departe relaţia dintre rezistenţe=
&.53
An cazul ampliicatorului dierential2 rezistenţele se aleg conorm relaţiilor=
&.54
37
8/18/2019 Multi Metru
38/84
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Fac!tatea de In"inerie E!ectric# şi $tiin%a Ca!c!atoare!or &''(
S)ecia!i*area ELECTROTE+NICĂ ,ENERALĂ
&.55
&.5!
&.5$
Circuitul n care rezistenţele ndeplinesc condiţiile din relaţia de mai sus se prezintă in
igura &.$.3.
:ig.&.$.3 "tructura unui ampliicator dierenţial dezec*ili#rat2 realizat cu ampliicator operaţional
Bensiunea de ieşire se poate scrie=
&.5%
K H constantă pozitivă.
"e o#servă că n acest caz2 am#ele intrări QvădQ rezistenţele de valori egale spre masă2
astel nct se realizează automat compensarea eectului curenţilor de polarizare a intrărilor
ampliicatorului operaţional2 ără să ie necesară vreo intervenţie specială.
38
8/18/2019 Multi Metru
39/84
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Fac!tatea de In"inerie E!ectric# şi $tiin%a Ca!c!atoare!or &''(
S)ecia!i*area ELECTROTE+NICĂ ,ENERALĂ
3. MULTIMETRU NUMERIC REALIZAT CU CI C520
3.1 S;(/* 7+"
An lucrare s-a optat pentru un multimetru cu următoarele uncţii de măsurare=
• voltmetru de curent continuu
• o*metru
• indicator cădere de tensiune n sens direct pe diodă
• indicator de temperatură
"c*ema #loc a multimetrului numeric realizat cu circuit integrat C5&' se prezintă n
ig.3.1.
39
8/18/2019 Multi Metru
40/84
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Fac!tatea de In"inerie E!ectric# şi $tiin%a Ca!c!atoare!or &''(
S)ecia!i*area ELECTROTE+NICĂ ,ENERALĂ
:ig.3.1 "c*ema #loc a multimetrului numeric
(paratele de măsura digitale prezintă mărimea aişată su# orma numerică /n cire cu
a7utorul ;@
8/18/2019 Multi Metru
41/84
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Fac!tatea de In"inerie E!ectric# şi $tiin%a Ca!c!atoare!or &''(
S)ecia!i*area ELECTROTE+NICĂ ,ENERALĂ
8ama temeperaturilor de lucru este cuprinsă ntre 'SC şi $5SC2 iar cea a temperaturilor de
stocare ntre -55SC şi 15'SC. @ste ncapsulat ntr-o capsulă M611$ de tip
8/18/2019 Multi Metru
42/84
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Fac!tatea de In"inerie E!ectric# şi $tiin%a Ca!c!atoare!or &''(
S)ecia!i*area ELECTROTE+NICĂ ,ENERALĂ
Cele doua potenţiometre /ig.3.& au următoarele uncţii=
- reglarea valorii inale>
H reglarea puntului de zero.
Schema completă
"c*ema completă a convertorului (F
• intesitatea luminoasă /pentru 1'm( pe segment = minim '21% mcd2 ma?im '2&4 mcd>
• căderea de tensiune pentru = minim 12+2 ma?im 3.
42
8/18/2019 Multi Metru
43/84
R50110k
R50622k
R50522k
R5021k
R511-5177x220
R507-510 10k
R518390
R519390
D50
BZX55C4V3
+5V
R50420k 40%
C501
0.1uF
123456
8 910111213141516
7
U501
C520
C502
0.22uF
R503
10k 40%
!"#$&.
V+D'(P3
!"#$&.
V+D'(P2
!"#$&.
V+D'(P1
)503BC307B
)502BC307B
)501BC307B
*3*2*1*0
$,RB'
&$#"!
RB
U502
7447
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Fac!tatea de In"inerie E!ectric# şi $tiin%a Ca!c!atoare!or &''(
S)ecia!i*area ELECTROTE+NICĂ ,ENERALĂ
:ig.3.3 "c*ema completă a convertorului (F<
Convertorul C5&'< are ieşirile multiple?ate şi comanadă aprinderea celor trei aişoare pe
rnd /timp de o treime de perioadă iecare şi nu toate odată2 cu o viteză oarte mare pe care oc*iul
omenesc nu o percepe2 deci aişoarele se vor vedea aprinse tot timpul. (cest lucru este necesar
pentru a putea utiliza doar un singur circuit decodiicator n loc de trei /cte unul pentru iecare
ciră.
6entru calculul rezistenţelor vom considera curentul printr-un segment de 3' m(. ;a
curentul de 3' m( căderea de tensiune pe un segment este de apro?imativ &.
Caderea de tensiune pe 7oncţiunea C@ a unui tranzistor saturat este aproape nulă2 deci o
negli7ăm =
3.1
Cele trei aişoare sunt aprinse pe rnd2 n uncţie de tranzistorul care este comandat /U12
U& sau U3.
43
8/18/2019 Multi Metru
44/84
8/18/2019 Multi Metru
45/84
V
R205
R210R211
R207R208
R206
R202
R201
-12V
+
U201
RX
-
1 2 3 4 5 6 7 (
*
/BD1
R203
+12
C201201
R204
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Fac!tatea de In"inerie E!ectric# şi $tiin%a Ca!c!atoare!or &''(
S)ecia!i*area ELECTROTE+NICĂ ,ENERALĂ
:ig.3.&.1 ,nteraţa analogică pentru un voltmetru cu
ampliicator operaţional n monta7 inversor
3.3 I&()*#* *&*+"'$ (&)% ";/()%
,nteaţa s-a realizat cu un ampliicator operaţional n monta7 de ampliicator inversor avnd
sc*ema din ig.3.3.1.
:ig.3.3.1 ,nteraţa analogică pentru o*metru cu ampliicator operaţional n monta7 inversor
3.4 I&()*#* *&*+"'$ U, (&)% ,(()/$&*)(* ,()$$ ,( (&-$%&( & -(&-
,$)( ( ,$",( -(/$"&,%"*)(
8/18/2019 Multi Metru
46/84
V
R30
R30R304
R303
R301
R30
DX
D302
D301
)301
R305
12
-12V
+
U301
R302
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Fac!tatea de In"inerie E!ectric# şi $tiin%a Ca!c!atoare!or &''(
S)ecia!i*area ELECTROTE+NICĂ ,ENERALĂ
:ig.3.4.1 ,nteraţă analogică d cu ampliicator operaţional n monta7 repetor
3.5 I&()*#* *&*+"'$ (&)% /-%)*)(* (/()*%)$$
"-a optat pentru un traductor de temperatură realizat cu circuit integrat H;M335 care are o
variaţie de 1'mFSC2 putnd lucra ntre temperaturile de -&'SC şi J1&'SC.
46
8/18/2019 Multi Metru
47/84
8/18/2019 Multi Metru
48/84
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Fac!tatea de In"inerie E!ectric# şi $tiin%a Ca!c!atoare!or &''(
S)ecia!i*area ELECTROTE+NICĂ ,ENERALĂ
4. PROIECTAREA BLOCURILOR COMPONENETE
4.1 I&()*#* *&*+"'$ ,( "+/()%
(mpliicarea este=
4.1
"-a adoptat
ntruct ma?L+++ mv /1 şi =
•
pentru ?L1'' m =
4.&
• pentru ? L 1 =
4.3
• pentru ? L 1' =
4.4
• pentru ? L 1'm=
4.5
"-au adăugat valorile standard =
48
8/18/2019 Multi Metru
49/84
V
R891k
R3
9k1 R5
470k
R210k
R4910
R710k
R1
910k
D5
DZ4V7
D4DZ4V7
R6 10k
+12V
1 2 3 4 5 6 7 (
B
/BD2
-12V
+
U1
741
+
-
VX
D114007
D3147
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Fac!tatea de In"inerie E!ectric# şi $tiin%a Ca!c!atoare!or &''(
S)ecia!i*area ELECTROTE+NICĂ ,ENERALĂ
cu toleranţa &.
Conorm datelor de catalog pentru ( $412 s-a introdus n sc*ema electrică şi
pentru compensarea tensiunii de oset la ieşire."c*ema calculată2 completă este prezentă n ig.4.1.
:ig.4.1 "c*ema electrică pentru interaţa analogică pentru voltmetru
4.2 I&()*#* *&*+"'$ (&)% ";/()%
Bensiunea la ieşirea circuitului este =
4.!
"-a optat pentru .
An consecinţă s-a adoptat sta#ilizatorul parametric realizat cu = .
8/18/2019 Multi Metru
50/84
8/18/2019 Multi Metru
51/84
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Fac!tatea de In"inerie E!ectric# şi $tiin%a Ca!c!atoare!or &''(
S)ecia!i*area ELECTROTE+NICĂ ,ENERALĂ
:ig.4.&. "c*ema electrică pentru interaţa analogică pentru o*metru
4.3 I&()*#* *&*+"'$ (&)% /-%)*)(* ,$",(+")
,nteraţa este un generator de curent constant2 realizat cu elementele
şi .
"-a adoptat
Curentul constane este =
4.+
"-a optat pentru =
8/18/2019 Multi Metru
52/84
V
R308
1
R3079kR304
10k
R303
470
R3012k7
R3010
DX
D30214148
D30114148
)301BC307B
R305 10k
12V
-12V
+
U301
741
R302250
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Fac!tatea de In"inerie E!ectric# şi $tiin%a Ca!c!atoare!or &''(
S)ecia!i*area ELECTROTE+NICĂ ,ENERALĂ
"-a adaptat () de tipul ;M $41 cu potenţiometru de pentru corecţia osetului.
"c*ema electrică completă este prezentă n ig.4.3.
:ig.4.3 "c*ema electrica pentru interaţa analogică
pentru măsurarea diodelor
4.4 I&()*#* *&*+"'$ (&)% /-%)*)(* (/()*%)$$
Antruct la &'SC2 tensiunea de ieşire este de &+3125 m2 se impune o deplasare cu &$3125
m a tensiuni de ieşire. An consecinţă s-a optat pentru un ampliicator inversor2 cu ampliicarea
2 cu deplasarea osetului cu &2$315.
Conorm datelor de catalog rezistenţa serie de limitare a curentului 2 ;M 335 s-a
adaptat valoarea standard=
6entru deplasarea osetului cu &2$315 2 corespunzător &$3215SKL'SC s-a realizat pentru
sta#olizatorul de tensiune negativă2 2 compensat te*nic cu pentru care s-au adaptat=
52
8/18/2019 Multi Metru
53/84
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Fac!tatea de In"inerie E!ectric# şi $tiin%a Ca!c!atoare!or &''(
S)ecia!i*area ELECTROTE+NICĂ ,ENERALĂ
ezultă o tensiune sta#ilizată=
4.11
Bensiunea negativă de deplasare a osetului de &2$315 s-a o#ţinut prin divizorul rezistiv
adaptat=
care permite o variţie a tensiunii de apro?imativ -12% la -5.
(vnd n vedere curentul prin divizorul rezistiv şi rezistenţa
4.1&
"e adaugă valoarea standard=
6entru a avea ampliicarea -12 rezistenţa de intrare şi rezistenţa de reacţie
tre#uie să ie egale.
4.13
An consecinţă s-au adăugat valorile standard care să permită eliminarea toleranţelor
componentelor n vederea o#ţinerii unei precizii ct mai ridicate=
53
8/18/2019 Multi Metru
54/84
8/18/2019 Multi Metru
55/84
C409 C406C403
+5
-12V
+12
01
'
C
U
U401
D402
220V"
(401
40
F401
D404
401
D403
'
C
U
U402
C404
'
C
U
U403
F403F402
C402 C405C408
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Fac!tatea de In"inerie E!ectric# şi $tiin%a Ca!c!atoare!or &''(
S)ecia!i*area ELECTROTE+NICĂ ,ENERALĂ
4.5 C$)%$%+ ,( *+$/(&*)(
Antruct sunt necesare tensiuni sta#ilizate s-a adoptat o sc*emă cu transormator avnd
secundar cu priză mediană2 redresor n punte urmat de iltre capacitive şi sta#ilizatoare.
:ig.4.5 "c*ema electrică pentru circuitul de alimentare
(ceste sta#ilizatoare de tensiune s-au montat pe radiatoare separate.
"ta#ilizatoarele se vor alimenta de la un redresor cu iltre capacitive care vor asigura minim
J1%F'243( şi -1%F'2'&(.
4.6 R(,)(-")%+ % $+)( **$$( (&)% -*7$+$:*)(
55
8/18/2019 Multi Metru
56/84
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Fac!tatea de In"inerie E!ectric# şi $tiin%a Ca!c!atoare!or &''(
S)ecia!i*area ELECTROTE+NICĂ ,ENERALĂ
"e adoptă redresorul du#lă alternanţă cu priză mediană cu 2 urmat de iltrele
capacitive şi .
6entru simetrie redresorul adoptat va urniza= 2 2 cu ondulaţia=
.
8/18/2019 Multi Metru
57/84
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Fac!tatea de In"inerie E!ectric# şi $tiin%a Ca!c!atoare!or &''(
S)ecia!i*area ELECTROTE+NICĂ ,ENERALĂ
4.1$
"-a adoptat puntea redresoare cu diode tip 1N4'''$ cu următoarele
caracteristici=
An concluzie=
4.1%
4.1+
aloarea eectivă a tensiunii din secundarul transormatorului n gol va i=
57
8/18/2019 Multi Metru
58/84
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Fac!tatea de In"inerie E!ectric# şi $tiin%a Ca!c!atoare!or &''(
S)ecia!i*area ELECTROTE+NICĂ ,ENERALĂ
6entru calculul condensatorului de iltra72 se determină rezistenţa internă a redresorului ără
capacitatea de iltra7 este identic pentru redresorul de tensiune pozitivă şi pentru redresorul de
tensiune negativă.
4.&'
6entru calculul condensatorului de ilra72 se determină rezistenţa internă a redresorului cu
capacitatea de iltra7.
Capacitatea de iltra7=
4.&&
@ste necesar un condensator cu toleranţa negativă de 1'X cu o tensiune ce depăşeşte
valoarea /unde reprezintă tensiunea ma?imă de ieşire a redresorului=
4.&3
58
8/18/2019 Multi Metru
59/84
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Fac!tatea de In"inerie E!ectric# şi $tiin%a Ca!c!atoare!or &''(
S)ecia!i*area ELECTROTE+NICĂ ,ENERALĂ
"e adoptă capacitatea de iltra7=
Bransormatorul adaptat conorm calculelor are parametrii=
6entru micşorarea impedanţei de ieşire la iecare sta#ilizator s-a adoptat cte un
condensator de 1''Y:F&5 şi unul de 1''n:F!3=
"c*ema generală a multimetrului se prezintă n ig.4.!.
59
8/18/2019 Multi Metru
60/84
8/18/2019 Multi Metru
61/84
8/18/2019 Multi Metru
62/84
8/18/2019 Multi Metru
63/84
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Fac!tatea de In"inerie E!ectric# şi $tiin%a Ca!c!atoare!or &''(
S)ecia!i*area ELECTROTE+NICĂ ,ENERALĂ
5.1 P)"$(*)(* $&))$$ *&*+"'$( & -$-(/%+ ,$'$*+
8/18/2019 Multi Metru
64/84
U 8 P I C 1 6
M C L R / V P P1
R A 0 / A N 02
R A 1 / A N 13
R A 2 / A N 2 / V R E F -4
R A 3 / A N 3 / V R E F +5
R A 5 / S S / A N 47
G N D1 2
O S C 1 / C L K I N1 3
O S C 2 / C L K O U T1 4
R D 1 / P S P 12 0
R E 0 / R D / A N 58
R E 2 / C S / A N 71 0
R E 1 / W R / A N 6
R A 4 / T 0 C K I6
V D D1 1
R C 0 / T 1 O S O / T 1 C K I1 5
R C 1 / T 1 O S I / C C P 21 6
R C 2 / C C P 11 7
R C 3 / S C K / S C L1 8
R D 0 / P S P 01
R ! 7 / P G4 0
R ! 6 / P G C3
R ! 53 8
R ! 43 7
R ! 3 / P G3 6
R ! 23 5
R ! 13 4
R ! 0 / I N T3 3
V D D3 2
R D 7 / P S P 73 0
R D 6 / P S P2
G N D3 1
R C 7 / R " /2 6
R C 6 / T " / C2 5
R C 5 / S D2 4
R C 4 / S D I /2 3
R D 3 / P S P2 2
R D 2 / P S P2 1
R D 5 / P S P2 8
R D 4 / P S2 7
5 V
C 3
1 0
0
5 V
C 3 0 4
1 0 0 # F
5 V R 3
1 $ 5C 3 0 1
1 0 0 # F
0
% 3 0 1 C R % S T A L
1 0 M ' (
1
2
C 3 0 31 8 ) F
C 3 0 41 8 ) F
+C 3 0 2
1 0 0 * F / 3 5 V
0
R 3 0 2 4 $ 7V , * . , . *
U 3 0 1 !
L M 6 1 4 2 A / N S
+5
-6
V +4
V -1 1
O U T7
0
V
0
C 3 0 5
1 0 0 # F
R 3 1 41 $ 5
R 3 1 52 2 $
R 3 1 65 $ 6
0
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Fac!tatea de In"inerie E!ectric# şi $tiin%a Ca!c!atoare!or &''(
S)ecia!i*area ELECTROTE+NICĂ ,ENERALĂ
:ig. 1.3. "c*ema electrică pentru conectarea semnalelor analogice la convertorul (F< al
microcontrollerului
64
8/18/2019 Multi Metru
65/84
8/18/2019 Multi Metru
66/84
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Fac!tatea de In"inerie E!ectric# şi $tiin%a Ca!c!atoare!or &''(
S)ecia!i*area ELECTROTE+NICĂ ,ENERALĂ
: i g .
5 . & . & .
" c * e m a e l e c t r i c ă a c i r c u i t u l u i d e c o n t r o l a s i s t e
m u l u i d i g i t a l
66
8/18/2019 Multi Metru
67/84
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Fac!tatea de In"inerie E!ectric# şi $tiin%a Ca!c!atoare!or &''(
S)ecia!i*area ELECTROTE+NICĂ ,ENERALĂ
5.3 G(&()*)(* $)/*)(%+%$
:irm9are-ul pentru microcontrollerul 6,C1!:%$$( a ost realizat şi testat n mediul de
dezvoltare 6,C C Compiler.
5.3.1 F%&#$* M*$&
ealizează iniţializarea elementelor interne microcontrollerului.
6e portul (N'2 pinul & al microcontrollerului2 a ost initializat convertorul (Fș
- realizează conversia acestei valori din cuante ale convertorului (F< n m /'-+++m>
- se converte te numărul astel o# inut n 3 cire/sute2 zeci i unită i>ș șț ț
- se realizează ai area acestor cire pe ai a7ul cu $ segmente.ș ș
5.3.2 C$$)(* *+")$$ *&*+"'$(
aloarea citită de convertorul (F< pe 1' #iţi este nmulţită cu valoarea cuantei
corespunzătoare tensiunii de alimentare de 5.
aria#ila va!oare6tensine va măsura su# orma de număr long integer/număr ntreg pe 1!
#i i2 ntre ' i !55352 deoarece o varia#ilă de orma integer este reprezentată pe % #i i/'-&552ț ș ț
această varia#lilă va lua valori ntre ' i +++2 iar ea reprezintă valoarea tensiunii la intrarea nș
sistemul digital n m.
va!oare6tensine 4 read6adc78>&>-&?@;=(&>9 @@ V !a intrarea in
icrocontro!!er @ i)artit !a a)!i0icare ;=(&>
var6de!a6a0isare 4 '9
67
8/18/2019 Multi Metru
68/84
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Fac!tatea de In"inerie E!ectric# şi $tiin%a Ca!c!atoare!or &''(
S)ecia!i*area ELECTROTE+NICĂ ,ENERALĂ
i07va!oare6tensine(((8
va!oare6tensine 4 (((9
5.3.3 C"&()$)(* *+")$$ (&-$%&$$ $$( & $)(
6entru a putea ai a pe ai a7ul cu $ segmente numărul o# inut astel n varia#ilaș ș ț
va!oare6tensine2 este necesară conversia acestuia n cire.
Cu a7utorul unc ieiț !div se poate realiza mpăr irea unui număr long integer2 iar rezultatulț
o# inut să ie de ormă ct i rest. (stel se realizează mpăr irea număruluiț ș ț va!oare6tensine la
1'' pentru a ala cira sutelor2 iar apoi restul o# inut se mparte la 1' pentru a ala cira zecilor nț
ct i cira unită ilor care se va ala n restul o# inut.ș ț ț
!div6t va!oare-9
va!oare- 4 !div7va!oare6tensine -''89
ci0ra6ste 4 va!oare-=ot9 @@ca!c!are ci0ra ste
ci0ra6*eci 4 va!oare-=re9
va!oare- 4 !div7ci0ra6*eci -'89
ci0ra6*eci 4 va!oare-=ot9 @@ca!c!are ci0ra *eci
ci0ra6nitati 4 va!oare-=re9 @@ca!c!are ci0ra nitati
5.3.4 A$ *)(* *+")$$ (&-$%&$ ( *$ *%+ % ! -('/(&(ș ș
6entru ai area valorii sutelor2 zecilor i unită ilor pe ai a7ul cu $ segmente2 se desc*ideș ș șț
tranzitorul corepunzător/U4'12 U4'&2 U4'3 cirei pe care dorim să o ai ăm prin setarea n 1 logicș
a ie irii corespunzătoare de la microcontroller. "e testează valoarea cirei pe care dorim să oș
aişăm şi se apelează uncţia corespunzătoare cirei.
8/18/2019 Multi Metru
69/84
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Fac!tatea de In"inerie E!ectric# şi $tiin%a Ca!c!atoare!or &''(
S)ecia!i*area ELECTROTE+NICĂ ,ENERALĂ
ot)t63it7 PIN6C -89 @@ activare ci0ra ste
i07ci0ra6ste44'8
a0isare6'789
i07ci0ra6ste44-8
a0isare6-789
i07ci0ra6ste44&8
a0isare6&789
i07ci0ra6ste44G8
a0isare6G789
i07ci0ra6ste44;8a0isare6;789
i07ci0ra6ste44?8
a0isare6?789
i07ci0ra6ste44:8
a0isare6:789
i07ci0ra6ste448
a0isare6789
i07ci0ra6ste44>8
a0isare6>789
i07ci0ra6ste44(8
a0isare6(789
de!a6s7-89
ot)t63it7 PIN6C '89 @@ de*activare ci0ra ste
ot)t63it7 PIN6D; -89 @@ activare ci0ra *eci
i07ci0ra6*eci44'8
a0isare6'789
i07ci0ra6*eci44-8
a0isare6-789
69
8/18/2019 Multi Metru
70/84
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Fac!tatea de In"inerie E!ectric# şi $tiin%a Ca!c!atoare!or &''(
S)ecia!i*area ELECTROTE+NICĂ ,ENERALĂ
i07ci0ra6*eci44&8
a0isare6&789
i07ci0ra6*eci44G8
a0isare6G789
i07ci0ra6*eci44;8
a0isare6;789
i07ci0ra6*eci44?8
a0isare6?789
i07ci0ra6*eci44:8
a0isare6:789
i07ci0ra6*eci448a0isare6789
i07ci0ra6*eci44>8
a0isare6>789
i07ci0ra6*eci44(8
a0isare6(789
de!a6s7-89
ot)t63it7 PIN6D; '89 @@ de*activare ci0ra *eci
ot)t63it7 PIN6D? -89 @@ activare ci0ra nitati
i07ci0ra6nitati44'8
a0isare6'789
i07ci0ra6nitati44-8
a0isare6-789
i07ci0ra6nitati44&8
a0isare6&789
i07ci0ra6nitati44G8
a0isare6G789
i07ci0ra6nitati44;8
a0isare6;789
70
8/18/2019 Multi Metru
71/84
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Fac!tatea de In"inerie E!ectric# şi $tiin%a Ca!c!atoare!or &''(
S)ecia!i*area ELECTROTE+NICĂ ,ENERALĂ
i07ci0ra6nitati44?8
a0isare6?789
i07ci0ra6nitati44:8
a0isare6:789
i07ci0ra6nitati448
a0isare6789
i07ci0ra6nitati44>8
a0isare6>789
i07ci0ra6nitati44(8
a0isare6(789
de!a6s7-89ot)t63it7 PIN6D? '89 @@ de*activare ci0ra nitati
5.3.5 F%&#$$+( ,( *$*)( * $)(+")
6entru a aişa pe aişa7ul cu $ segmente cirele ntre ' şi + am implementat 1' uncţii prin
care se sta#ilesc segmentele care se activează pentru iecare ciră care tre#uie aişată. Mai 7os s-a
e?empliicat codul pentru uncţia de aişare a cirei 1.
void a0isare6-7void8
H
ot)t63it7 PIN6D -89 @@ activare se"ent
ot)t63it7 PIN6D: '89 @@ activare se"ent
ot)t63it7 PIN6B; '89 @@ activare se"ent ot)t63it7 PIN6BG '89 @@ activare se"ent
ot)t63it7 PIN6B& '89 @@ activare se"ent
ot)t63it7 PIN6B- '89 @@ activare se"ent
ot)t63it7 PIN6B' -89 @@ activare se"ent
ot)t63it7 PIN6B? '89 @@ activare )nct
71
8/18/2019 Multi Metru
72/84
8/18/2019 Multi Metru
73/84
8/18/2019 Multi Metru
74/84
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Fac!tatea de In"inerie E!ectric# şi $tiin%a Ca!c!atoare!or &''(
S)ecia!i*area ELECTROTE+NICĂ ,ENERALĂ
:ig.!.3
74
8/18/2019 Multi Metru
75/84
8/18/2019 Multi Metru
76/84
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Fac!tatea de In"inerie E!ectric# şi $tiin%a Ca!c!atoare!or &''(
S)ecia!i*area ELECTROTE+NICĂ ,ENERALĂ
Fig.6.6
:ig.!.$ (işa72 circuit imprimat
/vedere dinspre partea plantată
76
8/18/2019 Multi Metru
77/84
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Fac!tatea de In"inerie E!ectric# şi $tiin%a Ca!c!atoare!or &''(
S)ecia!i*area ELECTROTE+NICĂ ,ENERALĂ
:ig.!.% Circuitul imprimat al plăcii de #ază2 amplasarea componentelor şi stropuri
/vedere dinspre partea plantată
77
8/18/2019 Multi Metru
78/84
8/18/2019 Multi Metru
79/84
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Fac!tatea de In"inerie E!ectric# şi $tiin%a Ca!c!atoare!or &''(
S)ecia!i*area ELECTROTE+NICĂ ,ENERALĂ
:ig.!.1' Circuitul impimat al plăcii de #ază cu stropuri
/vedere dinspre partea plantată
79
8/18/2019 Multi Metru
80/84
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Fac!tatea de In"inerie E!ectric# şi $tiin%a Ca!c!atoare!or &''(
S)ecia!i*area ELECTROTE+NICĂ ,ENERALĂ
:ig. !.11 Circuitul imprimat al plăcii de #ază
/vedere dinspre partea plantată
80
8/18/2019 Multi Metru
81/84
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Fac!tatea de In"inerie E!ectric# şi $tiin%a Ca!c!atoare!or &''(
S)ecia!i*area ELECTROTE+NICĂ ,ENERALĂ
Fig. 6.12
81
8/18/2019 Multi Metru
82/84
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Fac!tatea de In"inerie E!ectric# şi $tiin%a Ca!c!atoare!or &''(
S)ecia!i*area ELECTROTE+NICĂ ,ENERALĂ
Oill o Materials or=
C=\B,;\C,B(V\C,M(K@\C,C,B"\M;B,M@B
8/18/2019 Multi Metru
83/84
8/18/2019 Multi Metru
84/84
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Fac!tatea de In"inerie E!ectric# şi $tiin%a Ca!c!atoare!or &''(
S)ecia!i*area ELECTROTE+NICĂ ,ENERALĂ
55 1 $44$
Top Related