Введение

Мультиметр является одним из наиболее используемых приборов в радиотехнике. Это универсальное устройство поможет не только измерить напряжение в любой точке схемы, но и выяснить, нет ли короткого замыкания или разрыва в цепи.

Каждый раз, производя измерение, мультиметр выполняет набор шагов, который называется измерительным циклом.

Основные характеристики мультиметра

Время переключения необходимо для настройки внутренних аналоговых схем мультиметра для следующего измерения (рис. 1).

Рис. 1.

Калибровка АЦП производится для исключения ошибок, связанных с усилением сигнала. Мультиметр считывает сигнал встроенного высокоточного источника напряжения перед каждым измерением и сравнивает с известным значением, после чего корректирует значение коэффициента усиления. Калибровка АЦП удлиняет процесс измерения, поэтому ее можно не проводить каждый раз.

Установка нуля перед измерением необходима для того, чтобы компенсировать существующие в мультиметре постоянное напряжение смещения измеряющих цепей. Прибор отключает внешний сигнал и проводит измерение, после чего вычитает полученное значение из всех последующих данных.

Установка настроек занимает определенное время, зависящее от типа измерения, его пределов, свойств соединяющих кабелей, входного сопротивления и других факторов.

Измерение состоит в многократном снятии показаний и их усреднении. Чем больше время усреднения – тем лучше разрешение, но меньше скорость считывания.

Максимальная частота оцифровки определяет скорость, с которой мультиметр может проводить последовательные измерения.

Разрешение определяет точность измерений. Для идеального мультиметра в отсутствии любых шумов разрешение – это наименьшее изменение входного сигнала, которое приводит к изменению показаний прибора. Разрешение выражается в битах или знаках.

Полоса пропускания определяет диапазон частот входного сигнала, в котором возможно корректное измерение его параметров.

Цифровой мультиметр на базе ni elvis II

Рис. 2. Панель учебной лаборатории NI ELVIS II

1 - Разъемы для измерения напряжения, сопротивления, характеристик диода и электропроводности,

2 - Разъемы для измерения тока, 3 - Разъемы для измерения емкости и индуктивности.

Характеристики:

• Постоянное и переменное напряжение. Для измерения напряжения используются выходы VOLTAGE HI и VOLTAGE LO. Измеряемое постоянное напряжение не должно превышать ±20 В. Действующее значение измеряемого переменного напряжения не должно превышать 14 В.

• Постоянный и переменный ток. Для измерения тока используются выходы CURRENT HI и CURRENT LO. Ток не должен превышать 250 мА.

• Активное сопротивление. Для измерения активного сопротивления, а также для всех упоминаемых далее величин используются выходы CURRENT HI и CURRENT LO. Значение сопротивления должно находиться в пределах от 5 Ом до 3 МОм.

• Емкость. Пределы измерения составляют от 50 пФ до 500 мкФ.

• Индуктивность. Пределы измерения составляют от 100 мкГн до 100 мГн.

• Проверка работоспособности диода.

Три разъема штекерного типа (VΩ, А и COM) цифрового мультиметра на базе NI ELVIS II расположены сбоку на рабочей станции (рис. 2). Для измерения постоянного и переменного напряжения, сопротивления, характеристик диода, электропроводности используются разъемы VΩ и COM. Для измерения силы постоянного и переменного тока используйте разъемы A и COM. Для простоты подключения к макетной плате используйте кабели со штекерами, позволяющие передавать сигналы от пользовательских штекерных разъемов в разъемы мультиметра на рабочей станции.

Необходимо подключить ПК к NI ELVIS II с помощью USB кабеля. Перевести на задней панели NI ELVIS II переключатель в положение «|». В этот момент на лицевой панели оранжевым цветом загорится индикатор Active. На рабочем столе появится диалоговое окно New Data Acquisition Device, а на лицевой панели NI ELVIS II оранжевым цветом загорится индикатор Ready. В диалоговом окне выберете пункт NI ELVISmx Instrument Launcher. Далее необходимо выбрать иконку с названием DMM.

Функциональные возможности набора типовых лабораторных измерительных приборов в NI ELVIS реализованы на основе многофункционального устройства ввода-вывода (DAQ), специальной настольной рабочей станции, макетной платы и программ, разработанных в среде LabVIEW.

В настольную рабочую станцию NI ELVIS встроены аппаратно реализованные функциональный генератор и регулируемые блоки питания. А спроектированные в LabVIEW лицевые панели (Soft Front Panel – SFP) измерительных приборов объединяют функциональность DAQ-устройства (модуля ввода-вывода) и рабочей станции NI ELVIS, предоставляя возможность работы со следующими приборами:

· Генератором сигналов произвольной формы (Arbitrary Waveform Generator – ARB)

· Анализатором амплитудно- и фазочастотных характеристик (Bode Analyzer)

· Устройством чтения с цифровой шины (Digital Bus Reader)

· Устройством записи на цифровую шину (Digital Bus Writer)

· Цифровым мультиметром (Digital Multimeter – DMM)

· Анализатором спектра (Dynamic Signal Analyzer – DSA)

· Функциональным генератором сигналов (Function Generator – FGEN)

· Анализатором импеданса (Impedance Analyzer)

· Осциллографом (Oscilloscope – Scope)

· Анализатором вольтамперной характеристики двухполюсников (Two-Wire Current Voltage Analyzer)

· Анализатором вольтамперной характеристики четырехполюсников (Three-Wire Current Voltage Analyzer)

· Регулируемыми источниками питания (Variable Power Supplies)

Кроме перечисленных приборов, в NI ELVIS имеется набор высокоуровневых функций LabVIEW, которые можно использовать для усовершенствования средств отображения данных и организации экспериментов, а также для управления рабочей станцией NI ELVIS из LabVIEW.

В NI ELVIS версии 3.0 и выше управлять приборами NI ELVIS можно с помощью среды SignalExpress, которая не требует программирования. Из SignalExpress, помимо законченных приборов NI ELVIS, можно также использовать общие функциональные возможности аппаратных средств NI ELVIS, такие как аналоговый ввод (AI), аналоговый вывод (AO), цифровой ввод/вывод (DIO) и счетчик/таймер (CTR).

Внешний вид NI ELVIS показан на рис 3.

Рис. 3. Учебная станция NI ELVIS II