Устройство измерения напряжения химического источника тока

 

1. УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕНИЯ НА .ПРЯЖЕНИЯ ХИМИЧЕСКОГО ИСТОЧНИКА ТОКА (хит), содержащее входные клеммы для подключения ХИТ, выключатель, последовательно соединенные источник питания , источник опорного напряжения, делитель напряжения, коммутатор, а также последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь, регистр и микропроцессор, причем выход делителя напряжения соединен с третьим входом коммутатора, первый и четвертый входы которого свободны, вход Питание микропроцессора подключен через две первые клеммл выключателя к второму выходу источника питания, третий и четвертый выходы которого соединены между собой через две другие клеммы выключателя, отличающееся тем, что, с целью упрощения , повышения точности и быстро действия устройства, введены блок :синхронизации и управления, двухполюсный автоматический переключатель, переменный резистор,резистор нагрузки и трехполюсный автоматический переключатель , выход которого через переменный резистор соединен с резистором нагрузки, подключенным вторым концом к земляной шине, с входом анало1;р-цифрового преобразователяи с выходом двухполюсного автоматического переключателя, вход которого сое .динен со средним выводом (ползунком) переменного резистора, цепь управле;ния двухполюсного автоматического переключателя соединена с второй клеммой блока синхронизации и управления , третья и четвертая клеммы которого соединены с цепью управления трехполюсного автоматического переключателя; первый вход которого подключен к первой входной клемме, второй вход соединен с вторым входом коммутатора и подключен к земляной ;Шине, при этом первая клемма блока ;синхронизации и управления соединена с пятым выходом источника питания, его пятая, шестая, седьмая и восьмая® клеммы соединены с входами коммутато (Л ра, девятая - с цепью управления регистра , десятая - с входом команды Вычисление микропроцессора, а вторая входная клемма соединена с подвижным контактом коммутатора. 2. Устройство но п. 1, отличающееся тем, что блок синхронизации и управления содержит последовательно соединенные генератор СО импульсов, логический элемент И и счетчик импульсов, первый,-второй и третий логические элементы ИЛИ, первый второй, третий и четвертый формирователи импульсов, кнопку Пуск, первый, второй и третий триггеры, со элемент задержки, логический элемент И-ИЛИ-НЕ, дополнительный резистор, индикаторную лампочку и д-ешифратор, причем выходная клемма кнопки Пуск соединена с входом первого формирователяимпульсов, а входная подключена к первой.клемме блока синхронизации ft управления и через второй формирователь импульсов к первому входу третьего логического элемента ИЛИ, нулевой выход дешифратора соединен с пятой клеммой блока синхронизации и управления и входом установки еди

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

ССЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (П) 3(5П Н. 01 М 10/48

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВ(ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3550351/24-07 (22) 14.02.83 (46) 07.06.84 Бюл. Р 21 (72) В.И.Скурихин, В.С.Валюк, В.Т.Кондратов, В.И.Водотовка и Ю.A.Ñêðèïíèê (53) 621.355.1(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 551736, .кл. Н 01 М 10/48, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

>9 729700, кл. Н 01 N 10/48, 1977

3. Авторское свидетельство СССР

9 817823, кл. Н 01 М 10/48, 1978.

{,54)(57) 1. УСТРОИСТВО ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ ХИМИЧЕСКОГО ИСТОЧНИКА ТОКА

{,ХИТ), содержащее входные клеммы для подключения ХИТ, выключатель, последовательно соединенные источник питания, источник опорного напряжения, делитель напряжения, коммутатор, а также последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь, регистр и микропроцессор, причем выход делителя напряжения соединен с третьим входом коммутатора, первый и четвертый входы которого свободны, вход

"Питание" микропроцессора подключен через две первые клеммы выключателя к второму выходу источника питания, третий и четвертый выходы которого соединены между собой через две дру. гие клеммы выключателя, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью упрощения, повышения точности и быстродействия устройства, введены блок синхронизации и управления, двухполюсный автоматический переключатель, переменный резистор, резистор нагрузки и трехполюсный автоматический переключатель, выход которого через переменный резистор соединен с резистором нагрузки, подключенным вторым концом к земляной шине, с входом аналого-цифрового преобразователя и с выходом двухполюсного автоматическо1

ro переключателя, вход которого соединен со средним выводом (ползунком)

)переменного резистора, цепь управления двухполюсного автоматического переключателя соединена с второй клеммой блока синхронизации и управления, третья и четвертая клеммы которого соединены с цепью управления трехполюсного автоматического переключателя, первый вход которого подключен к первой входной клемме, второй вход соединен с вторым входом коммутатора и подключен к земляной .шине, при этом первая клемма блока синхронизации и управления соединена с пятым выходом источника питания, его пятая, шестая, седьмая и восьмая Е клеммы соединены с входами коммутато ра, девятая — с цепью управления регистра, десятая — с входом команды

"Вычисление" микропроцессора, а вторая входная клемма соединена с подвижным контактом коммутатора.

2. Устройство но п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что блок синхронизации и управления содержит последовательно соединенные генератор импульсов., логический элемент И и счетчик импульсов, первый,.второй и третий логические элементы ИЛИ, первый второй, третий и четвертый форми рователи импульсов, кнопку "Пуск", первый, второй и третий триггеры, элемент задержки, логический элемент

И-ИЛИ-НЕ, дополнительный резистор, индикаторную лампочку и дешифратор, причем выходная клемма кнопки "Пуск" соединена с входом первого формирова теля.импульсов, а входная подключена первой клемме блока синхронизации и управления и через второй формирователь импульсов к первому входу третьего логического элемента ИЛИ, нулевой выход дешифратора соединен с пятой клеммой блока синхронизации и управления и входом установки еди1ОЗЬ» нины первого три ггера, выходы которого подключены к третьей и четвертой клеммам блока синхронизации и управления,)-:k,(k =5,..., 12) выходы дешифратора соединены с входами первого ло.гического элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу третьего формирователя импульсов, выход которого соединен с второй клеммой блока синхронизации и управления, первый и k. -й выходы дешифратора дополнительно подключены соответственно к входу установки единицы второго триггера и первому входу второго.логического элемента ИЛИ, выход которого через четвертый формирователь импульсов соединен с девятой клеммой блока управления и синхронизации, (k +1) -й выход дешифратора соединен с седьмой клеммой блока синхронизации и управления, с третьим входом второго логического элемента ИЛИ и подключен к входу установки нуля второго триггера, выход которого соединен с шестой клеммой и четвертым входом второго по гического элемента ИЛИ, (4 +21-й

Изобретение относится к электрическим измерениям параметров химичес-1 ких источников тока (ХИТ) и может быть использовано по прямому назначению при измерении напряжения ХИТ, 5 напряжений источников питания, мгновенных значений медленно-изменяющихся напряжений и т.дг

Известны устройства измерения напряжения химических источников, тока, 1й содержащие схемы сравнения по количеству контролируемых ХИТ, источник напряжения уставки, коммутатор, блокуправления, блок памяти или регистр, индикаторное устройство и исполнительное устройство (11 и (21 .

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство измерения напряжения ХИТ, содержащее блок управления, связанный с генератором тактовых импульсов,печатающей машинкой и схемой ЗАПИСЬ

СЧИТЫВАНИЕ блока памяти, коммутатор измерительных цепей, подключенный своими входами к клеммам для подключения химических источников тока, а выходом к входу преобразователя напряжение код и блоку сравнения, выход преобразователя напряжение — код связан с блоком сравнения. и входами первых схем И, вторые входы которых подключены к схеме ЗАПИСЬ вЂ” СЧИТЫВАНИЕ, преобразователь время — код, гоедивыход дешифратора соединен с восьмой клеммой блока синхронизации и управления, с вторым входом второго логического элемен" à ИЛИ и подключен к входу установки нуля первого триггера, (k +3) -й выход дешифратора соединен с десятой клеммой блока синхронизации и управления и с вторым входом третьего логического элемента

ИЛИ, выход которого соединен с входом установки нуля счетчика импульсов через элемент задержки и с входом установки нуля третьего триггера, инверсный выход которого подключен к входам логического элемента И-ИЛИНЕ, прямой выход — к второму входу логического элемента И, а вход установки "1" третьего триггера соединен с выходом первого формирователя импульсов, при этом один конец дополнительного резистора соединен с земЛяной шиной, а второй подключен к выходу логического элемента И-ИЛИ-НЕ и.через индикаторную лампочку к первой клемме блока синхронизации.и уп равления. ненный с первымИ ВХОдами вторых схем

И, вторые входы которых подключены

К схеме ЗАПИСЬ вЂ” СЧИТЫВАНИЕ, выходы первых и вторых схем И через первую схему ИЛИ и формирователь импульсов соединены с информационными входами оперативно-запоминающих устройств (ОЗУ) блока памяти, цепи управления которых соединены параллельно между сббой и подключены к схеме ЗАПИСЬ

СЧИТЫВАНИЕ и выходу третьей схемы И, выходы ОЗУ связаны с входами парал,лельного регистра, выход которого подключей к печатающей машинке и распределителю печати; вторую и третью схемы ИЛИ, связанные между собой по входу и подключенные к выходу первой схемы ЗАПРЕТ вЂ” РАЗРЕШЕНИЕ и к схеме

ЗАПИСЬ вЂ” СЧИТЫВАНИЕ, выход второй. схемы ИЛИ соединен с входом двоичнодесятичного счетчика, выход которого подключен к блоку управления и первым входам четвертых схем И, вторые входы которых соединены с распределителем печати, выходы четвертых схем И, связанные с входом формирователя импульсов, выход которого соединен с распределителем печати и первой схемы

ЗАПРЕТ вЂ” РАЗРЕШЕНИЕ, выход третьей схемы ИЛИ подключен к входу двоичного счетчика, выход которого соединен с блоком управления и первыми входами третьих схем И, вторичные входы кото .

1096719

25

45

60 концом к земляной шине, с входом ана65 лого-цифрового преобразователя и вы- рых связаны со схемой ЗАПИСЬ вЂ” СЧИТЫВАНИЕ, дополнительные два с-етчика, блок сигнализации, схемы И, ИЛИ, ЗАПРЕТ, ЗАПРЕТ вЂ” РАЗРЕШЕНИЕ и ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, подключенные своими входами к входам и выходам оперативно-запоминающих устройств (ОЗУ) блока памяти, выходы схем ИСКЛЮЧА ОЩЕЕ ИЛИ соединены с входами четвертой схемы

ИЛИ и первыми входами пятых схем И, вторые входы которых соединены параллельно между собой и подключены к первому выходу первого счетчика, связанного с блоком управления и первыми входами шестой и седьмой схем И, выход четвертой схемы ИЛИ подключен к первому входу первой схемы ЗАПРЕТ, второй вход которой соединен с вторым выходом первого счетчика; выход . первой схемы ЗАПРЕТ подключен к первому входу второй схемы ЗАПРЕТ, к 2р входу второй схемы ЗАПРЕТ вЂ” РАЗРЕШЕ-:

НИЕ и к первому входу восьмой схемы

И, вторые входы второй схемы ЗАПРЕТ, второй схем ЗАПРЕТ вЂ” РАЗРЕШЕНИЕ, восьмой схемы И соединены со схемой

ЗАПИСЬ вЂ” СЧИТЫВАНИЕ, причем вторые входы второй схемы ЗАПРЕТ вЂ” РАЗРЕШЕНИЕ и восьмой схемы И связаны с генератором тактовых импульсов; выход восьмой схемы И соединен с первым входом первого счетчика, второй вход которого подключен к распределителю печати, выход второй схемы ЗАПРЕТ, связан с коммутатором измерительных цепей, один из выходов блока управления связан с первым входом девятой схемы И, второй вход которой соединен с выходом второй схемы ЗАПРЕТ.-РАЗРЕШЕНИЕ, подключенной к третьей схеме ИЛИ; выходы распределителя печати связаны с первой схемой ЗА- 40

ПРЕТ вЂ” РАЗРЕШЕНИЕ, выходы пятых схем

И соединены с блоком синхронизации, выход блока сравнения соединен с входом второго счетчика, выход которого связан с блоком управления; вторые входы шестой и седьмой схем И связаны с блоком управления, выход шестой схемы И подключен к первым входам десятных схем И,а выход седьмой схе-мы И йодключен к первым входам один- 50 надцатых схем И; вторые входы деся.тых и одиннадцатых. схем .И соединены параллельно и подключены к распреде-, лителю печати; выходы десятых схем

И подключены к первым входам двенадцатых схем И, вторые входы которых соединены с входом преобразователя . напряжениŠ— код;: выходы одиннадцатых схем И подключены к первым входам тринадцатых схем И, вторые входы которых соединены с выходом преобразователя время — код, выходы двенадцатых и тринадцатых схем И .че:рез пятые схемы ИЛИ подключены. к печатающей машинке (31 .

Известному устройству присущи недостаточная точность и быстродейст:вие измерения напряжения ХИТ, а также сложность аппаратурной реализации.

Недостаточная точность измерения обусловлена реализуемым методом измерения. Последний не исключает ад.дитивную и.мультипликативную погрешности аналого-цифрового преобразователя (АЦП) и всего устройства в це1 ,лом, влияние входного сопротивления

АЦП на результат измерения, влияние контактной разности потенциалов ХИТ и сопротивления цепи, в которую включается ХИТ и др.

Быстродействие устройства ограни чено наличием печатающей машинки и распределителя печати, который сначала производит регистрацию номера ХИТ, а потом — результата измерения (кода ,АЦП) напряжения ХИТ. Они ограничивают и частоту следования тактовых импульсов генератора. Большее число промежуточных команд (типа "Запись считывание", "Запрет — разрешение", "Запрет" ) требует дополнительных временных затрат на их реализацию.

Необходимость активизации ХИТ перед измерением напряжения также требует дополнительных затрат времени.

Все это снижает. быстродействие процесса измерения.

Кроме того, устройство сложно в изготовлении и настройке, содержит много функциональных блоков разной степени интеграции.

Целью изобретения является упрощение, повышение точности и быстродействия устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство измерения напряжения химических источников тока (ХИТ), содержащее входные клеммы для подключения ХИТ, выключатель, последовательно соединенные источник питания, источник опорного напряжения, делитель напряжения, коммутатор, а также последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь, регистр и микропроцессор, причем выход делителя напряжения соединен с.третьим входом коммутатора, первый и четвертый входы которого свободны, вход

"Питание" микропроцессора подключен через первые две клеммы выключателя к второму выходу источника питания, третий и четвертый выходы которого соединены между собой -через две другие клеммы выключателя, введены блок

:синхронизации и управления, двухпо.люсный автоматический переключатель, переменный резистор, резистор нагрузки и трехполюсный автоматический переключатель, выход которого через переменный резистор соединен с резистором нагрузки, подключенным вторым

1096719 ходом двухполюсного автоматического переключателя, вход которого соеди,нен со средним выводом (ползунком) переменного резистора, цепь управления двухполюсного автоматического пе реключателя соединена с второй клем мой блока синхронизации и управления, третья и четвертая клеммы которого соединены с цепью управления трехполюсного автоматического переключателя, первый вход которого соединен 10 с первой входной клеммой, второй вход соединен с вторым входом коммутатора и подключен к земляной шине, при этом первая клемма блока синхронизации и управления соединена с пятым 15 выходом источника питания, его пятая, шестая, седьмая и восьмая клеммы соединены с входами коммутатора, девятая — r. цепью управления регистра, а десятая — с входом команды "Вычис- р() ление" микропроцессора, а вторая входная клемма соединена с подвижным контактом коммутатора.

Кроме того, блок синхронизации и управления включает в себя последовательно соединенные генератор импульсов, логический элемент И и счет)чик импульсов, первый, второй и третий логические элементы ИЛИ,первый, второй третий и четвертый .формирователи им- ЗО пульсов, кнопку "Пуск", выходная клемма которой соединена с входом первого формирователя импульсов, а входная подключена к первой клемме блока синхронизации и управления и через второй формирователь импульсов к первому входу третьего логического элемента ИЛИ, первый, второй и третий триггеры, элемент задержки, логический элемент И-ИЛИ-НЕ, дополнительный резистор, индикато) ную лам- 40 почку, и дешифратор, нулевой выход которого соединен с пятой, клеммой блока синхронизации и управления и вхоцом установки единицы первого триггера, выходы которого подключены 45 к третьей и четвертой клеммам блока синхронизации и управления, 1-k (k=5...,12)выходы дешифратора соединены с входами первого логического элемента ИЛИ, выхоц котоРого подклю- rp чен к входу третьего формирователя импульсов, выход которого соединен с второй клеммой блока синхронизации и управления, первый и k--й выходы дешифратора дополнительно подключены 55 соответственно к входу установки единицы второго триггера и первому входу второго логического элемента ИЛИ, выход которого через четвертый формирователь импульсов соединен с девя-той клеммой блока синхронизации и уп"6О равления, (k+1) -й выход дешифратора . соединен .с седьмой клеммой блока синхронизации и управления, с третьим входом второго логического элемента

ИЛИ и подключен к входу установки ну-65 ля второго. триггера, выход которого соединен с шестой клеммой и четвер-1 тым входом второго логического элемента ИЛИ, (k+2) — é выход дешифратора соединен с восьмой клеммой блока синхронизации и управления, с вторым ,входом второго логического элемента

ИЛИ и подключен к входу установки нуля первого триггера, (k+3)-A выход дешифратора соединен с десятой клеммой блока синхронизации и управления и с вторым входом третьего логического элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом установки нуля счетчика импульсов через элемент задержки и с входом установки нуля третьего триггера, инверсный выход которого подключен к входам логического элемента И-ИЛИ-НЕ, прямой выход к второму входу логического элемента И, а вход установки "1" третьего триггера соединен с выходом первого формирователя импульсов, при этом один конец дополнительного резистора соединен с земляной шиной, а второй подключен к выходу ло ического элемента И-ИЛИ-НЕ и через индикаторную лампочку-к первой клемме блока синхронизации и управления.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства измерения напряжения ХИТ; на фиг. 2 — функциональная схема блока синхронизации и уп— равления.

Устройство содержит выключатель 1, источник 2 питания, микропроцессор 3, трехполюсный автоматический переключатель 4, коммутатор 5, делитель 6 напряжения, источник 7 опорного напряжения, переменный резистор 8, двухполюсный автоматический переключатель 9, резистор 10 нагрузки, AIJH 11, регистр 12, блок 13 синхронизации и управления (БСУ), содержаший ,кнопку "Пуск" 14, дешифратор 15, пер:вый, второй и третий триггеры 16 —

18, первый; второй и третий логические элементы ИЛИ 19 — 21, первый, второй, третий и четвертый формирователи импульсов 22 — 25, элементы

26 задержки, генератор 27 импульсов, логический элемент И 28, счетчик 29, импульсов, логический элемент И-ИЛИНЕ 30, дополнительный резистор 31; индикаторную лампочку 32. При этом

ХИТ подключают к входным клеммам 33 и 34 устройства (фиг. 1) . Клемма 33 соединена с выходом коммутатора 5, а клемма 34 — c первым входом трехполюсного автоматического переключателя 4. Первый 35 и четвертый .36 входы коммутатора 5 являются свободными. Его второй вход 37 соединен с вторым входом автоматического переключателя 4 и подключен к земляной шине. Третий вход 38 коммутатора 5 через делитель 6 напряжения соединен с выходом .источника 7 опорного напря7 1036719 8 жения, вход которого подключен к пер— вому выходу 39 источника 2 питания.

Выход автоматического переключателя 4 через переменный резистор 8 соединен с выходом автоматического переключателя 9, входом аналого-циф- рового преобразователя 11 и одним концом резистора 10 нагрузки, второй конец которого подключен к земпяной шине.

Выходы АЦП 11 соединены через ,регистр 12 с входами микропроцессора 3.

Вход команды Вычисление микро-, процессора 3 соединен с клеммой 40

БСУ 13, а вход "Питание" подключен через первые две клеммы выключателя

1 к второму выходу 41 источника 2 .питания, третий 42 и четвертый 43 выходы которого соединены между собой через две другие клеммы выключателя 1. Клеммы 44-47 БСУ 13 соединены с входами управления коммутато.ра 5. Выходы 48 и 49 БСУ 13 соединены с управляющими входами автоматического переключателя 4. Выходы 50 и 51 подключены соответственно к цепям управления автоматического переключателя 9 и регистра 12. Пятый выход 52 источника 2 питания .подключен к клемме 53 БСУ 13. При этом в блоке

БСУ 13 (фиг. 2) нулевой выход дешифратора 15 соединен с клеммой 44 блока БСУ 13 и входом установки единицы первого триггера 16. Выходы триггера

16 подключены к клеммам 48 и 49 блока БСУ 13.

Выходы дешифратора 15 (с первого по К-й)подключены к входам первого логического элемента ИЛИ 19. Выход последнего через третий формирователь 24 импульсов соединен с клеммой 50 блока БСУ 13. Первый и k-й выхопы дешифратора 15 дополнительно соединены с входами установки единицы второго триггера 17 и первым входом второго логического элемента

ИЛИ 20 соответственно. Выход последнего через четвертый формирователь

25 импульсов подкпючен к клемме 51 блока БСУ 13, (k+1)-g выход дешифра-тора 15 соединен с клеммой 46 блока

БСУ 13, третьим входом логического элемента ИЛИ 20 и входом установки нуля второго триггера 17. Прямой выход триггера 17 подключен к четвертому входу логического элемента ИЛИ

20 к клемме 45 БСУ 13, (k+2)-й выход дешифратора 15 подключен к второму входу логического элемента ИЛИ

20, клемме 47 блока БСУ 13 и входу установки нуля триггера 16, (k+3)-й выход дешифратора 15 соединен с клеммой 40 блока БСУ 13 и вторым входом третьего логического элемента

ИЛИ 21.

Выход логического элемента ИЛИ 21 соединен с входом установки нуля третьего триггера 18 и через элемент

26 задержки с входом установки нуля счетчика 29 импульсов. Инверсный выход триггера 18 соединен с обьединенными входами логического элемента

5 И-ИЛИ-HE 30, а прямой выход — с вторым входом логического элемента И 28.

Первый вход логического элемента И

28 подключен к выходу генератора 27 импульсов, а выход соединен со счет10 ным входом счетчика 29 импульсов, выходы которого подключены к входам дешифратора 15. Вход установки едини,цы триггера 18 соединен с выходом первого формирователя 22 импульсов, )5 .,вход которого соединен через кнопку

"Пуск" 14 с клеммой 53 блока БСУ 13.

К клемме 53 блока БСУ 13 подключен вход второго формирователя 23 импульсов, выход которого соединен с первым входом третьего логического элемента ИЛИ 21. При этом один конец ! дополнительного резистора 31 соединен с земляной шиной, а второй подключен к выходу логического элемента И-ИЛИ25, HE 30 и через индикаторную лампо ку 32 к клемме 53 блока БСУ 13.

Устройство работает следующим образом.

Допустим необходимо измерить напряжение XIIT, например, после его зарядки. Для этого включают источник 2 питания прибора с помощью выключателя 1, через две первые клеммы выключателя 1 включается питание микропроцессора 3, а через две другие

35 клеммы — питание источника 2 питанич и устройствà в целом.

Автоматический переключатель 4 и коммутатор 5 устанавливаются в положение, показанное на фиг. 1. Это достигается с помощью блока БСУ 13 следующим образом (фиг. 2). Скачок напряжения питания поступает на вто- рой формирователь 23 импульсов. В результате на выходе второго форми45 рователя 23 импульсов появляется им— пульс, который поступает на первый вход логического элемента ИЛИ 21.

С выхода последнего импульс поступает на вход установки 0 триггера 18 и на вход элемента 26 задержки. В результате на второй вход логичес.кого элемента И 28 с выхода триггера 18 поступает импульс запреТа. Поступление счетных импульсов с выхода генератора 27 импульсов на счетчик 29 импульсов (через И 28) прекращается. Через время с„ на.выходе элемента. 26 задержки появляется импульс, который обнуляет содержимое счетчика 29 импульсов . B результате. на ну60 левом выходе дешифратора 15 появля I ется 1,а на остальных 0 . Импульс,соответствующий 1,устанавливает коммутатор 5 в положение 35.Этот же импульс поступает на вход установ65,ки 1 триггера 16 и переводит его

109б719 в состояние,при котором автоматический переключатель 4 устанавливается в положение, показанное на фиг. 1.

Нулевой потенциал на остальных выходах дешифратора 15 обеспечивает установку двухполюсного автоматического переключателя 9 (через третий формирователь 24 импульсов управления) в положение, указанное на фиг.1.

Кроме того, через четвертый формирователь 25 импульсов на регистр 12 10 поступает сигнал запрета перезаписи содержимого регистра 12 в память микропроцессора 3.

Нулевой потенциал (k+3)-го выхода запрещает микропроцессору 3 обработку записанных в его память кодов чисел. Таким образом устанавливается исходное состояние и положение функциональных блоков устройства. Устройство готово к измерению напряжения

ХИТ с предварительной пассивацией электродов (т.е. с предварительным

:снятием окисной пленки на внутренних электродах ХИТ с помощью разрядного тока заданного значения) .

Исследуемый ХИТ, напряжение U которого поцлежит измерению, подключают к входным клеммам 33 и 34 устройства.

Для измерения напряжения ХИТ нажимают кнопку "Пуск" 14. В результате коммутатор 5 переводится в положение 37 (фиг. 1) . Это осуществляется с помощью блока БСУ 13 следующим образом.

Через кнопку "Пуск" 14, подключен-З ную к источнику питания посредством клеммы 53, йа первый формирователь

22 импульсов поступает скачок напряжения. B результате на выходе формирователя 22 появляется импульс, ус- 40 танавливающий триггер 18 в состояние

"1" на его выходе. На логический элемент M 28 поступит потенциал разре- шения прохождения импульсОв с выхода генератора 27 на счетный вход счетчи-, 45 ка 29 импульсов.

При поступлении первого импульса на счетчик 29 импульсов на первом выходе дешифратора 15 появляется импульс, который устанавливает триггер

17 в состояние "1" на его выходе. В результате выходной потенциал триггера 17 переводит коммутатор 5 в положение 37, соответствующее подключению входной клеммы 33 устройства к ,земляной шине.

Сигнал с первого выхода дешифратора 15 поступает одновременно через логический элемент ИЛИ 19 на вход формирователя 24 импульсов. Аналогич-, 60 но все выходные импульсы до k --го де- шифратора 15 поступают через логический элемент ИЛИ 19 на вход формирователя 24 импульсов. Последний формирует импульсы, управляющие работой Я автоматического переключателя 9. Длительность ь этих импульсов устанав2 ливается достаточной для замыкания (коммутации) части переменного резистора 8 на время кратковременного разряда р -- 2 ХИТ (через часть резисто,ра 8 и резистор 10 на землю) .

В положении 37 коммутатора 5 в течении времени

Еp ) 2 2- "g, осуществйяется уменьшение контактной разности потенциалов А с, обусловленной наличием окисной пленки на внутренних электродах ХИТ, за счет пассивации разрядным током электродов.

В результате контактная разность потенциалов уменьшается практически до нуля), а напряжение ХИТ увсличивается до истинного значения

Охо где kg — коэффициент деления указанного делителя напряжения.

В общем случае k неизвестен, так как неизвестно Rg ККП 11.

Напряжение (3) преобразуется в код числа — измеряемое "значение на= пряжения; — результат измерения;

- адцитивная погрешнрсть измерения; где где U>. — начальное напряжение ХИТ при наличии окисной пленки.

Следовательно, в положении 37 коммутатора 5 осуществляется активация XMT.

Время снятия пленки зависит от длительности импульса "ь величины тока разряда р., определяемого значением сопротивления незакорачиваемой части переменного резистора 8 и

- от числа k импульсов или циклов кратковременного разряда ХИТ. Подбором этИх величин устанавливается необходимый режим работы устройства, обес печивающий исключение потенциала Жр к моменту прихода k-го или (k-1) -го импульса.

Следует отметить, что в положении

37 коммутатора 5 напряжение (2) ХИТ поступает на вход ADII 11, например» следящего типа через делитель напряжения, составленный из переменного резистора @ и резистора 10 нагрузки, включенного параллельно входному сопротивлению Р „ AUII 11 °

В результате в код преобразуется напряжение

1096719 у N — мультипликативная по0.1 Х грешность измэрения напряжения;

S — крутизна преобразования АЦП ll, который поступает в регистр 12.

Выражение (41 получено исходя из того, что функция преобразования измерительного преобразователя (или прибора) имеет вид

10 = «(н)) ь ; — результат измерения; измеряемая величина; аддитивная. погрешность измерения;.

15 ф„— мультипликатив ная погрешность измерения.

По истечении интервала времени (1) автоматический переключатель 9 устанавливается в исходное положение 20 (фиг. 1), так как после k-го импульса на вход третьего формирователя

24 с выхода логического элемента ИЛИ

19 импульсы не поступают.

Такова работа указанных блоков 25 устройства при нахождении коммутатбра 5 в положении 37.

Следующий (k+1)-й импульс, поступивший в счетчик 28 импульсов, обеспечивает перевод коммутатора 5 в пб- 30 ложение 38 и перезапись в память микропроцессора 3 из регистра 12 значения кода напряжения (3) пропорционального напряжению ХИТ после сня тия пленки. Это достигается тем, что 35 с (k+1)-го выхода дешифратора 15 указанный импульс поступает на вход установки триггера 17 в нуль., на клемму 46 блока БСУ 13, соединенную с одноименным управляющим входом коммутатора 5.

Одновременно () +1)-й импульс через логический элемент ИЛИ 20 поступает на формирователь 25 импульсов.

Последний выдает импульс разрешения на перезапись в память микропроцес- 45 сора 3 содержимого регистра 12.

В данном положении коммутатора 5 последовательно с ХИТ включается через делитель б напряжения источник

7 опорного напряжения. В результате 50 на вход йЦП 11 поступает напряжение

1 где у х

h JJ

U„=(u„-bu) /К, где dU — выходное напряжение делите— 55 ля б напряжения.

Следует отметить, что, выходное напряжение .bU делителя 6 формируется калиброванным высокостабильным (эталонным) напряжением, так как его зна-60 чения в виде числа Ь На вводятся в память микропроцессора 3 для дальнейшего использования при обработке результатов промежуточных измерений по определенному алгоритму. 65

Напряжение (5) преобразуется в код числа

)l g =, L I <)q) < b N, +>+ "1= 5(х1 " 1 I " о, который поступает в ре гистр 1 2 .

Иэ регистра 12 код числа (,6) переписывается в память микропроцессора

3 при формировании управляющего импульса формирователем 25. Это осуществляется в момент времени прихода (k+2)-ro импульса в счетчик 29 импульсов, т.е. при появлении .сигнала на (k+2)-м выходе дешифратора 15.

Этот сигнал через логический элемент

ИЛИ 20 поступает на вход формирователя 25 и запускает его.

При поступлении (k+2) -го импульса в счетчик 29 импульсов коммутатор

5 автоматически переводится в положение 36, в автоматический переключатель 4 — во второе положение (противоположное указанному на фиг. 1).

Это достигается тем,что с (1+2)-го выхода дешифратора 15 на клемму 47 блока БСУ 13 и вход установки нуя я триггера 16 поступает сигнал, переводящий коммута-ор 5 в положение 36, а триггер 16 — в нулевое состояние, при котором автоматический переключатель 4 устанавливается во второе положение. В результате цепь с ХИТ размыкается, а вход АЦП 11 подключается через резистор 8 к земляной шине.

При данном положении блоков 5 и 4 осуществляется измерение (преобразование в код) аддитивной погрешности ЬN . Последняя является результа-том дрейфа нуля компараторов аналого-цифрового преобразователя, нестабильности его источника опорного »аI пряжения, а также результатом воздей-. ствия коммутационных помех, шумов на выходную цепь преобразователя 11. .Цействительно, при 0„.„=-0

N = GU,„l,(), l b N- Я, где SUg„=0 .

В указанном положении коммутатора осуществляется также перезапись кода

Ф числа (7) иэ регистра 12 в память микропроцессора 3.

В момент прихода (k+2) -ro импульса на счетчик 29 импульсов.прекращается подача импульсов через логический элемент И 28 и подается команда Вычисление на микропроцессорЗ.Это достигается тем, что на (k+3)-м выходе дешифратора 15 появляется импульс, который поступает на клемму 40 блока

БСУ 13 и через логический элемент

ИЛИ 21 подается на вход устансзки нуля триггера 18. В результате на второй вход логического элемента И 28 поступает запрещающий потенциал с прямого выхода триггера 18. С инверс13

1096719 ного выхода триггера 18 сигнал "1" поступает на логический элемент ИИЛИ-НЕ 30, который управляет моментами включения и выключения индикаторной лампочки 32, подключенной к его выходу. Лампочка х32.указывает момент времени наличия или отсутствия процесса измерения напряжения

ХИТ.

Одновременно выходной импульс логического элемента .ИЛИ 21 поступает 10 через элемент 26 задержки на вход установки нуля счетчика 28 импульсов.

Время задержки, блока 26 устанавливается достаточным для осуществления искомого значения Мх напряжения )5 с помощью микропроцессора 3.. Последний осуществляет вычисление значения М, по алгоритму

N,- ((, Nõ "(с

И -Ч1

2О

/ где()И вЂ” значение напряжения делителя 6 напряжения.

Покажем, что алгоритм (8) обеспечивает автоматическое исключение аддитивной и мультипликативной погрешностей измерения напряжения 0х ХИТ.

Подставляем в (8) выражения (4), (6) и (7) . Тогда

M„(3aI,)аьН-ан х о

/ ((> z) Q N - N x (. (), ) + с ((/ х « ),)

З5

Aпдитивная погрешность Ь)(исключается вычитается/ автоматически. Поскольку изменение напряжения в цепи

I в положении 38 коммутатора 5 осуществляется на комбинированную и высокостабильную величину hU, малую по сво-, ему значению, то мультипликативные погрешности измерения напряжений Uxä и 0, будут практически равны между собой, т. е. /t =,= .Тогда Х

45 (,/ = )( о „ х .или, выражая через наПряжения, >(x/ К "о 50 (х= с ()х с s(,u„„ U)/ê -5U„/kg 5с0 т.е. результат измерения равен истин. ному значению напряжения ХИТ.

Из выражения 11 следует также, что результат измерения не зависит. от коэффициента деления k делителя,, образованного резисторами 8 и 10 и входным сопротивлением Яэх АЦП, а следовательно, и от величины и нестабильности сопротивления цепи, по которой течет ток от ХИТ, и от контактных и переходных сопротивлений цепи.

Последние могут быть приведены (аддитивно) к сопротивлению резистора 8.

Кроме того, повышение точности и быстродействия измерения с помощью предлагаемого устройства достигается за счет такта активации ХИТ. Последний обеспечивает снятие окисной пленки с электродов и уменьшение до нуля разности потенциаловЬ или погрешности измерения, обусловленной наличием этой пленки и снижающей истинное значение напряжения ХИТ на величину а . В реализации этого режима принимают участие автоматические переключатели 4 и 9, переменный резистор 8, резистор 10 нагрузки и блок

БСУ 13, соединенные определенным образом.

Повышение быстродействия в предлагаемом устройстве связано с автоматизацией процесса активации ХИТ и совмещением его с процессом измерения напряжения ХИТ.

Автоматическое снятие окисной пленки повышает быстродействие, но не является рациональным, так как возникают дополнительные затраты времени на высокоточное измерение параметров ХИТ. Наиболее рациональным является совмещение обоих процессов в один, с обработкой результатов измерения по заданному алгоритму и программе с.помощью микропроцессора.

Таким образом, введение в устройство измерения напряжения ХИТ двухполюсного переключателя, переменного резистора, трехполюсного переключателя и блока синхронизации и управления, соединенных определенным образом, обеспечивает сокращение аппаратурных затрат и повышает быстродействие и точность процесса измерения.

ВНИИПИ Заказ 3835/40 Тираж 603 Подписное

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