Цифровой вольтметр

 

ЦИФРОВОЙ ВОЛЬТМЕТР, содержащий преобразователь аналог - код, первый вход которого соединен с входной шиной и входом блока определения периода, выход которого .подключен к Тпервым входам блока управления и блока умножения частоты, первый выход которого соединен с вторым входом преобразователя аналог - код и вторыгл входом блока упр авления, второй выход - с третьим входом блока : управления, второй вход - с первым выходом блока управления, блок вычисления , выход которого соединен с выходной шиной, о т л и ч а ю щ и и ( я тем, что, с целью повышения ;.., быстродействия, в него введены устройство коммутации, блок адресации, первое, второе и третье усироЛства.у .запо инания, первый и второй. регистры , первый вход первого из которУх. .подключен к выходу преобразователя .1 аналог г код, второй вход - к второму выходу блока управления, а .выход .к первым входам первого и второго устройства запоминания и устройства ком мутации, второй вход которого соединен с третьим выходом блока, управления и с первым входом блока адресации, третий, четвертый и пятый Входы - соответственно с первым, вторым и третьим выходами блока адресации , шестой, седьмой и восьмой входы - соответственно с выходами первого, второго и третьего устройств запоминания, первый выход - с четверткм входом блока управления, второй выход - с первым входом второго триггера, второй вход которого соединен с четвертым выходом блока управления и первым входом блока вычис (Л ления, а выход - с пepвы входом третьего устройства запоминания и вторым входом блока вычисления, при этом вторые входы первого, второго и третьего Устройств запоминания объединены и соединены с четвертым выходом блока адресации, второй, о о: третий, четвертый и пятый входы которого соединены соответственно с первым входом, пятым, шестым, седь мым выходами блока управления, пятый выход - с пятым входом блока управлеtsD ния, восьмой, девятый, десятый выходы которого соединены соответстСО венно с третьими входами первого, второго и третьего устройств запоминания , а одиннадцатый выход - с третьим входом блока вычисления, причем пяФый вход устройства кЬгчмута . ции соединен с шестым входом блока , управления.

(19) 01) СОЕЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(5В 6 01 R 19/25

1.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЪСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕКИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 35024 38/18-21 (27) 14.10.82 (46) 30.12.83.,Бюл, Р 48 (72) Г.Г. Ливилов, В.A. Прянишников и Н.М. Сметанин (53) 681.325(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР.

367339, кл. G 01 R 19/25,1971

2. Смеляков В.В. Цифровая изме- рительная аппаратура инфранизких частот. N. "Энергия", 1975, с. 29.:

3. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 3284496/18-21, кл. G 01 R 19/25, 17.11.81 (прототип).

% (54 ) (57 ) ЦИФРОВОЙ ВОЛЬТМЕТР, содержащий преобразователь аналог — код, первый вход которого соединен с входной шиной и входом блока определения периода, выход которого подключен к червыгл входам блока управления и блока умножения частоты, гервый выход которого соединен с вторым входом преобразователя аналог - код и вторым входом блока управления, второй выход — с третьим входом. блока управления, второй вход — с первым выходом блока управления, блок вычисления, -выход которого соединен с выходной шиной, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены устройство коммутации,, блок адресации, первое, второе и третье, устройства. ,запоминания, первый и второй регистры, первый вход первого из которйх подключен к выходу преобразователя аналог †. код, второй вход — к второ- . му выходу блока управления, а выход— к первым входам первого и второго устройства запоминания и устройства коммутации, второй вход которого соединен с третьим выходом блока управления и с первым входом блока адресации, третий, четвертый и пятый

Входы — соответственно с первым, вторым и третьим выходами блока адресации, шестой, седьмой и восьмой входы — соответственно с выходами первого, второго и третьего устройств запоминания, первый выход — с четвертым входом блока управления, второй выход — с первым входом второго триггера, второй вход которого соединен с четвертым выходом блока управ- g ления и первым входом блока вычисления, а выход — с первым входом третьего устройства запоминания и вторым входом блока вычисления, при ф„ этом вторые входы первого, второго и третьего устройств запсминания объединены и соединены с четвертью выходом блока адресации, второй, третий, четвертый и пятый входы ко- 1 ) торого соединены соответственно с р первым входом, пятым, шестым, седьмым выходами блока управления, пятый Дай выход — с пятым входом блока управления, восьмой, девятый, десятый выходы которого соединены соответственно с третьими входами первого, Я второго и третьего устройств запоминания, а одиннадцатый выход — с третьим входом блока вычисления, причем пятый вход устройства коммута; ции соединен с шестым входом блока, "ф управления.

1064219

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для измерения среднеквадратичного значения периодических напряжений сложной формы.

Известно устройство, содержацее преобразователь напряжения в.частоту с квадратичной функцией преобразования, селектор периода входного сигнала, блок управления, входной переключатель, ключ, счетчик, схему совпадения кодов, поразрядный формиров@. тель компенсирующего напряжения и блок индикации 1 g.

Недост атком данного устройства является малое быстродействие при 15 измерении сигналов инфранизкого диапазона частот.

Известно также устройство, содержащее преобразователь аналог — код, .блок определения периода, блок ум- 20 ножения частоты, элемент ИЛИ, генератор импульсов, блок вычисления и блок управления Г2 3. . Недостаток указанного устройства заключается в низком быстродействии, принципиально ограниченном предварительным и независимым нахождением величины периода.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является циф-30 ровой вольтметр, содержащий преобразователь аналог — код, первый вход которого соединен с входной шиной и входом блока определения периода, выход которого подключен к первым входам блока управления и блока ум. ножения, первый выход которого соединен с вторым входом преобразователя аналог - код и вторым входом блока управления, второй выход - с третьим входом блока управления, 40 второй вход соединен с первым входом блока управления, блок вычисления, выход которого соединен с выходной шиной (3). к недостаткам известного устройст 45 ва относится низкое качество быстродействие.

Цель изобретения - повьыение быстродействия вольтметра.

Поставленная цель достигается тем, что в цифровой вольтметр, содержащий преобразователь аналогкод, первый вход которого. соединен с входной шиной и входом блока определения периода, выход которого под- 55 ключен к первым входам блока управления и блока умножения частоты, первый выход кОторого соединен с вторым, входом преобрарователя аналог - код и вторым входом блока управления, второй выход т с третьим входом бло ка управления, второй вход - с первым выходом блока управления, блок

Й числения, выход которого соединен с выходной шиной, введены устройство коммутации, блок адресации, первое, второе и третье устройства запоминания, первый и второй регистры, первый вход первого иэ которых псдключен к выходу преобразователя аналог - код, второй вход - к второму выходу блока управления, а выход— к первым входам первого и второго устройств запоминания и устройства коммутации, второй вход которого сое.динен. с третьим выщ>дом блока управления и с первым входом блока адреràöèè, третий, четвертый и пятый входы — соответственно с .первым, вторым и третьим выходами блока адресации, шестой, седьмой и восьмой входы - соответственно с, выходами первого, второго и третьего устройств запоминания, первый выход — с четвертым входом блока управления, второй выход - с первым входом второго регистра, второй вход которого сое= динен с четвертым выходом блока уп" равления и первым входом блока вычисления, а выход — с первым входом третьего устройства запоминания и вторым входом блока вычисления, прн этом вторые входы первого, второго и третьего устройств запоминания объединены и соединены с четвертым выходом блока адресации, второй, третий, четвертый и пятый входы которого соединены соответственно с первым входом, пятым, шестым, седьмым выходами блока управления, пяты выход, — с пятым входом блока управления, восьмой, девятый, десятый выходы которого соединены соответственно с третьими входами первого, второго и третьего устройств запоминания, а одиннадцатый .выход — с третьим входом блока вычисления, причем. пятый вход устройства коммутации соединен с шестым входом блока,.управления.

На чертеже изображена структурная схема предлагаемого вольтметра.

Цифровои вольтметр содержит преобразователь 1 аналог - код, блок 2 определения периода, блок 3 управления, блок 4 умножения частоты, блок

5 вычисления, первый и второй регистры б и 7, устройство 8 коммутации, блок 9 адресации, первый, второй и третий устройства 10-12 запоминания. . Инфьрмационный вход преобразова» теля 1 аналог — код соединен с входом вольтметра и входом блока 2 определения периода,.выход которого псдключен к первым, входам блока 3 управления и блока 4 умножения частоты.

Первый выход блока 4 соединен с вторым входом преобразователя 1 аналог - код и вторым входом блока 3 управления, второй выход — с третьим входом блока 3 управления. Второй вход блока 4 соединен с первым выхо» дом блока З.управления. Выход блока

5 вычисления является выходом уст.1064219

3 . ройства. Первый вход первого регистра 6,псдключен к выходу преобразователя 1 аналог - код. Второй вход устройства 8 коммутации соединен с третьим выходом блока 3 управления и с первым входом блока 9 адресации, третий, четвертый и пятый входы подключены .соответственно к второму, 1 третьему и первому выходам блока 9. адресации, причем пятый вход соединен с шестым входом блока 3 упиавления, шестой, седьмой и восьмой входы подключены к выходам первого, второго и третьего устройств 10, 11 и 12 запоминания соответственно, а первый вход - к выходу первого регистра 6 и к первым входам первого и второго устройств 11 и 12 запоминания. Первый выход устройства 8 коммутации соединен с четвертым входом блока 3 управления. Первый 20 вход второго регистра 7 подключен к второму выходу устройства 8 коммутации, а второй вход — к четвертому. выходу блока 3 управления и первому входу блока 5 вычисления, выход сое- 25 динен с первым входом третьего устройства 10 запоминания и вторым вхо.дом блока 5 вычисления. Третьи входы первого, второго и третьего уст- ройств 10, 11 и 12 запоминания под-.. 30 ключены к четвертому выходу блока 9 адресации„ второй, третий, четвер.тый и пятый входы-и пятый выход которого соединены соответственно с первым входом, пятый, шестым и седьмым выходами и пятым входом блока 3 управления, второй, восьмои, девятый, десятый и одиннадцатый выходы которого соединены соответственно с вторым входом первого регистра 6, -с вто-40 рыми входами первого, второго и третьего. устройств 10, 11 и 12 и . третьим входом блока 5 вычисления.

Цифровой вольтметр работает следующим образом.

Входной периодический сигнал . 45 .поступает на первые входы преобразователя 1 аналог - код и блока 2 oripeделения периода, первый из которых осуществляет аналого-цифровое преобразование входного сигнала, а вто- 50 рой формирует разрешающий импульс, . равный по длительности одному периоду измеряемого напряжения и пос тупающий на первый вход блока 4 умножения частоты. По сигналу с блока . 55

2 определения периода блока 4 умножения частоты формирует последователь- . ность импульсов запуска преобразователя 1 аналог - код, частота следования которых равна М-.2М (минимальное60 количество отсчетов входного сигнала

И на его периоде выбирают из допустимой погрешности восстановления, которая входит в погрешность измерения среднеквадратического значении).;На второй вход блока 4 поступают импульсы тактовой частоты с первого выхода блока 3 управления.

Одновременно с формирование л шага временной дискретизации блоком 4 преобразователь 1 аналог — код осуществляет измерение мгновенных значений входного сигнала в течение одного периода. Работа вольтметра осуществляется в два этапа. На первом этапе в, течение одного периода входного сигнала преобразователем 1 аналог - код в соответствии с частотой временной дискретизации, формируемой блоком .4 уМножения частоты, получают отсчеты мгновенных значений, которые через первый и второй регистры 6 и 7 и устройство 8 коммутации по сигнала1л.с блока 9 адресации псступают в устройства 10-12 запоминания. На втором этапе по окончании периода входного сигнала осуществляется перезапись цифровой информации иэ второго регистра 7 в блок. 5 вычисления, .где измеренные ординаты

x„(t) и количество ординат й;, поступакщие по первому входу иэ блока 3 управления, используют для вычисления среднеквадратического значения измеряемого напряжения 0 по. форму-. ле

После запуска вольтметра блоком 4 формируется максимальная тактовая частота f„, с которой осуществляется запись цифровых кодов преобразователя 1 сначала в устройство 10 запоминания, а после его переполнения в устройство 11 запоминания. Суммарная емкость устройств 10 и 11 рав-на 2N. В случае переполнения устройств 10 и 11 запоминания, что равносильно переполнению счетчика числа ординат, в блоке 4 изменяется (уменьшается в два раза) частота запуска преобразователя 1 аналог - .код.

Это соответствует тому, что в запомненной в устройствах 10 и 11 ин формации нЕобходимо использовать каждую вторую ординату, соответствующую уменьшенной в два раза частоте дискретизации. Для этого одновременно с записью преобразованных преобразователем 1 значений с частотой

= .У- 2 в свободное устройство 12 за2 Й поминания происходит последовательное считывание кодов из каждой второй ячейки устройства 10 запоминания, а затем устройства 11 запоминания и запись их в устройство 10 запоминания.

После очередного изменения частоты вре>ленной дискретизации с t2 на

Фз = f2 /2 осуществляются запись теку1064219. цей информации в освободившееся Устройство 11 запоминания и перезапись необходимой информации из устройств

10 и 12 запоминания в устройство 10 запоминания и т.д. Для организации работы устройств 10-12 запоминания при записи текуцей информации блок 9 адресации по третьему, четвертому и пятому выходам g-ggaazae, устройством,8 коммутации, которое осуцествляет переключение или.на выход преобразователя 1 аналог -- код через регистр 6, или на выход одного из устройств 10-12 запоминания. С первого и второго выходов блока 4 умножения частоты последовательности 15 импульсов частоты запуска преобразователя 1 аналог — код и вывода ин. формации из устройств 10-12 запоминания поступают соответственно на второй и третий входы блока 3 управ- 2О ления, из которых в последнем формируются на пятом-, .втором, шестом, четвертом, восьмом, девятом и десятом выходах последовательности импульсов соответственно смены адреса 25 считывания информации, записи в регистр 6, смены aqpeca записи информации, записи в регистр 7 и разрешения работы блоку 5 вычисления, смены устройств 10-12 запоминания. ЗО .С пятого выхода блока 3 управления на третий вход блока 9 адресации .поступает также последовательность импульсов на коммутацию адерсов записи и считывания

В случае, когда период входного сигнала закончился, а емкость устройств 11 и 12 запоминания заполнена не полностью (число отсчетов,. лежит в пределах от И+1 до 2N-1), необходимо завершить процесс перезаписи ранее заполненной информации.

Для этого в блоке 3 управления на восьмом выходе формируется сигнал, равный по длительности сумме длитель. ности периода входного сигнала Т .и дополнительного интервала дс, обеспечиваюцего завершение перезаписи информации ° С первого выхода устройства 8 коммутации на третий вход блока 3 управления приходит сигнал переключения устройства 8 на вход устройства 10 запоминания для организации перехода работы вольтметра после первоначальной записи.информации в устройства 11 и 12 запоминания в циклический режим попеременного использования устройств 11 и 12 запоминания.

По окончании периода входного сигнала и завершения перезаписи информации блок 9 адресации начинает формировать последовательность адресов считывания информации, которая с выхода регистра 7 поступает в блок 5 вычисления, где по форму-, ле (1) вычисляется среднеквадратическое значение измеряемого напряжения.

Таким образом, введенные блоки и связи позволяют повысить быстродействие вольтметра в два раза благодаря сокрацения времени измерения с двух периодов входного сигнала до одного.

БНИИПИ Заказ 10526/47

Тираж 710 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород,ул.Проектная,4