Escola Superior de Tecnologia. Curso de Automação Controlo e Instrumentação METROLOGIA. Guia de Trabalho de Laboratório.

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1 Escola Superior de Tecnologia Curso de Automação Controlo e Instrumentação METROLOGIA Guia de Trabalho de Laboratório Trabalho 3 Calibração de um voltímetro virtual Prof. Octavian Adrian Postolache Setúbal, Setembro de 2003

2 INTRODUÇÃO 1. OBJECTIVOS Pretende-se realizar a verificação / calibração das características metrológicas de um voltímetro virtual realizado a base de um PC e uma placa de aquisição Keithley através do método de comparação directa utilizando um voltímetro digital de alta exactidão (Keithley DMM2000 ou Yokogava) considerados padrão. 2. EQUIPAMENTO (i) (ii) (iii) Voltímetro virtual realizado com uma placa de aquisição Keithley, um PC e um software adequado realizado em LabVIEW Voltímetro digital <<padrão>> DMM2000 (6 ½ dígitos) programável com interface GPIB Fonte de alimentação programável com a interface GPIB 3. INTRODUÇÃO TÉORICA O presente trabalho tem como objectivo estudo das características metrológicas de um voltímetro virtual (V virtual ) realizado a base de um hardware de tipo placa de aquisição de dados plug-in PC e um software realizado em LabVIEW utilizando um voltímetro digital (V digital ) de alta exactidão e resolução. Serão determinadas os erros relativos e absolutos do instrumento virtual realizado. Precisa-se que o erro relativo e definido como x x ε r = x med real real 100 [%] em que x med representa o valor medido da grandeza considerada, x real representa o valor real ou verdadeiro da grandeza considerada.

3 O erro absoluto define-se como Resolução. ε a = x med x real Calcula qual e o erro absoluto do voltímetro digital que é utilizado na experiência dada.(anexo1).

4 PARTE EXPERIMENTAL PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL A montagem de verificação das características metrológicas do voltímetro analógico e feito utilizando os equipamentos acima indicados por meio de cabos apropriados de ligação. A esquema associada a verificação e apresentada na figura 1. Fonte de Tensão V virtual V digital ACH0 DAQ AIGND V com Fig 1. A esquema de calibração / verificação de um voltímetro analógico Os passos de procedimento: 1. faca as ligações como os cabos apropriados 2. verifica os ligações ( + AICH0 V) e (- AIGND com) 3. verifica se a fonte de tensão tem os potenciómetros VOLTAGE e FINE em posição ZERO 4. utiliza os potenciómetros do da fonte para realizar os tensões indicadas na parte experimental

5 Principalmente a parte experimental e representada de um conjunto e acções de ajustamento das tensões no circuito de medida. Os acções mais significativos que vão ser cumpridas são: 1. Ajuste o numero dos dígitos do display do V virtual conveniente de maneira a exprimir numa maneira certa o valor da tensão medida sem flutuações difícil para ler. 2. Realiza um conjunto de medições utilizando V virtual e V digital que correspondem as valores V i geradas pela fonte de tensão, valores que correspondem ao gama de medida do voltímetro virtual. V (1) i ={0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7;0,8;0,9;1}[V] ( com 0 e 1.25V as limitas das tensões adquiridas) e V (2) i ={0, 0,2; 0,4; 0,6;0,8;1;1,2;1,4;1,6;1,8;2;2,2;2,4}[V] (com 0 e 2.5V as limitas das tensões adquiridas) Atenção O valor de tensão aplicada ao placa da aquisição nunca vá ultrapassar um valor de 5V DC. 3. Realiza e preenche a tabela indicada a seguir V i V virtual V digital ε a ε r (1) (2)

6 Os valores dos erros vão ser calculados utilizando as relações apresentadas na parte teórica do trabalho. 4. Realiza em LabVIEW os gráficos dos erros absolutos e relativos para cada uma das escalas consideradas e indica os valores máximos para os ε a e ε r para cada uma das gamas de medida estudadas. 5. Precisa a partir dos valores máximos em valor absoluto dos erros acima indicados precisa qual e a classe de exactidão do voltímetro. 6. Precisa-se que a classe de exactidão de um aparelho, mesmo de tipo virtual, e definida como um valor c o que pertence numa serie padrão Sc Sc e que satisfaz a relação c max ε r 7. Calcula a repetibilidade do voltímetro virtual utilizando os resultados das medidas repetidas do mesmo valor da tensão, por exemplo V=1.5V. Entre duas medições V i e V i+1 o voltímetro vai ser desligado e ligado novamente. A frequência de medida vai ser f medicao = 2 medições /min. A repetibilidade vai ser calculada a partir de relação xn x RP = 1 x n

7 onde x= a tensão medida como o voltímetro virtual com as limitas da aquisição apropriadas. A repetibilidade pode ser exprimida também por a variança experimental definida como S 2 ( x ) = 1 n x n 1 em que o x e o valor da medição de ordem n e x represente a media das medições. Calcula a variança experimental para um numero de 20 medições.