Цифровой вольтметр

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении напряжений постоянного тока высокоомных источников в условиях воздействия помех. Целью изобретения является повышение точности измерения. Цифровой вольтметр содержит блок 1 переключателей, N переключателей 2.1....2 N полярности опорных напряжений, масштабный преобразователь 3, дифференциальный усилитель 4, аналоговый преобразователь 5, источник 6 измеряемого напряжения, масштабные преобразователи 7.1...7 N образцовых напряжений, источники 8.1....8 N образцовых напряжений, блок 9 обработки и управления, блок 10 индикации, зажимы 11 и 12 для подключения источника измеряемого напряжения. Вариант схемного выполнения блока 9 обработки и управления приводится в описании изобретения. 2 ил.

СОЮЭ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 G Ol R 19 25

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4137156/24-21 (22) 21.10.86 (46) 30.05.89. Бюл. № 20 (72) Б. П. Гордиевич, Н. И. Грибок, В. Н. Лаврив, И. Е. Ляшовский, В. М. Макух, С. Г. Романюк и С. А. Савенко (53) 621.317.725 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1046925, кл. Н 03 К 13/20, 1981, Патент Японии № 59-32734, кл. G 01 R 19/25, 1984. (54) ЦИФРОВОЙ ВОЛЬТМЕТР (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении напряжений постоянного тока высо„„SU„„1483385 А1

2 коомных источников в условиях воздействия помех. Целью изобретения является повышение точности измерения. Цифровой вольтметр содержит блок 1 переключателей, Х переключателей 2.1...2.Х полярности опорны напряжений, масштабный преобразователь 3, дифференциальный усилитель 4, аналоговый преобразователь 5, источник 6 измеряемого напряжения, масштабные преобразователи

7.1...7.N образцовых напряжений, источники 8.1...8.N образцовых напряжений, блок 9 обработки и управления, блок 10 индикации, зажимы 11 и 12 для подключения источника измеряемого напряжения. Вариант схемного выполнения блока 9 обработки и управления приводится в описании изобретения. 2 ил.

1483385

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении напряжений постоянного тока высокоомных источников в условиях воздействия помех.

Целью изобретения является повышение точности измерения.

На фиг. 1 представлена функциональная схема цифрового вольтметра; на фиг. 2— вариант выполнения блока обработки и управления.

Цифровой вольтметр (фиг. ) содержит блок переключателей, переключатель полярности измеряемого напряжения 1, N переключателей 2.1...2.Х полярности опорных напряжений, масштабных преобразователь 3, дифференциальный усилитель 4, аналогоцифровой преобразователь 5, источник 6 измеряемого напряжения, М масштабных преобразователей 7.1...7. N образцовых напряженийй, N источников 8.1...8. N (Е ь.. E») образцовых напряжений, блок 9 обработки и управления, блок индикации 10, зажимы !1 и 12 для подключения источника 6 измеряемого напряжения. Блок обработки и управления 9 (фиг. 2) содержит регистр данных 13, регистр команд 14, микроЭВМ 15, содержащую микропроцессор 16, постоянное запоминающее устройство 17, оперативное запоминающее устройство 18.

Выходы источника 6 измеряемого напряжения подключены к неподвижным контактам переключателя! полярности измеряемого напряжения, первый подвижный контакт которого соединен с первым входом масштабного преобразователя 3, а второй подвижный контакт переключателя 1 соединен с первым подвижным контактом последовательно соединенных М переключателей

2.1...2.N (SWTi...SWT») полярности опорных напряжений, причем второй подвижный контакт i — 20 переключателя 2.i полярности опорных напряжений подключен к первому подвижному контакту (i+1) переключателя

2.i+1 полярности опорных напряжений.

Второй подвижный контакт N-го переключателя 2.N полярности опорных напряжений соединен со вторым входом масштабного преобразователя 3, выходы которого подключены ко входам дифференциального усилителя 4, выход которого соединен с информационным входом аналого-цифрового преобразователя 5, выхбды которого подключены к информационным входам блока 9 обработки и управления, информационные выходы которого соединены с входами блока 10 информации. Вход управления запуском аналого-цифрового преобразователя 5 соединен с первым выходом блока 9 обработки и управления, второй вход которого подключен к управляющему входу преобразователя 3. Выводы источников 8.1...8.N образцовых,напряжений подключены к входам соответствующих согласно индексам масштабных преобразователей 7.1...7. N (N ...

М»), выходные клеммы которых соединены с неподвижными контактами соответствующих переключателей 2.1...2Л (SWT<...

SWT») полярности опорных напряжений.

Управляющие входы переключателя полярности измеряемого напряжения и переключателей полярности опорных напряжений 2.1...2.N соединены с соответствующими управляющими выходами блока 9 обработки и управления.

10 Цифровой вольтметр работает следующим образом.

По сигналу блока 9 обработки и управления в первом цикле коэффициенты преобразования N ...Ni масштабных преоб1 разователей 7.1...7.N устанавливаются минимальными. Образцовые напряжения на выходе масштабных преобразователей равны

Uoi=Ki Fi, Uoa=K2 Еь Uo»=K»E», (1) где Кь..К» — коэффициенты передачи масштабных преобразователей

20 7 — 1...7. N;

Еь.,E„— величины опорных напряжений источников 8.1 — 8.N;

Uoi ...Uo» — величины напряжений с выходов К преобразователей

7.1 — 7.N.

Коэффициент Ко передачи масштабного преобразователя 3 устанавливается в положение, при котором отсчет на выходе аналого-цифрового преобразователя 5 Ni будет лежать в пределах

0,9No(Ni(No, (2) где No — максимально возможный отсчет на выходе аналого-цифрового преобразователя 5.

Так как в исходном состоянии в первом цикле измерения переключатели полярности блока переключателей установлены в положение, при котором измеряемое напряжение Е„и опорные напряжения Uoi...Uo» на выходе масштабных преобразователей

7.1 — 7. N включены согласно, то на вход дифференциального усилителя 4 поступает

40 напряжение (E+Uoi+Uor+.- +Uog) R.Ko

М ° - ° и

1 ;(+ Ro!+ Ro2+ " ° + Roy + Rã (E<+KiE +KqEq+...+К Е»). RvKo

Rõ+ 1 01+ Roe+ + Ro» +Rè) а(Е, + Х КЕ) Ко, где R„— внутреннее сопротивление источника 6 измеряемого напряжения; где R„ — внутреннее сопротивление источника 6 измеряемого напряжения;

Roi...Ro» — внутреннее сопротивление масштабных преобразователей 7.!в у 7.N по отношению к неподвижным контактам переключателей

2.1 — 2.N полярности SWTi...

ЬКТ» соответственно;

1483385

0,9Np< N t < No, (6) где No — максимально возможное число на выходе аналого-цифрового преобразователя 5 в первом цикле измерения.

После этого изменением значения коэффициента Ki масштабного преобразователя 7.1 осуществляется увеличение опорного напряжения Uoi до значения Upi„, приводящего к увеличению кода числа Х на величину Ni . При этом формируется код числа ANt=Nt+Nii, а напряжение 11ои=

=Ки.Е . Далее происходит процесс увеличения коэффициента К2 для получения приращения кода числа AiVt на величину

Ntz=ANi+N1q. Аналогично в дальнейшем значения коэффициентов Ко...К. для получения приращения Ntp, ..., Nt>. После установления к-й образцовой меры 11о =Кн; Ки все опорные напряжения Uo>;=Kt»;& соизмеримы с измеряемой величиной Е, независимо от значения ni, так как вклад нелинейной составляющей а 2 U, + a 3 U» + a 4 U» + ° ° ° -+ a „7 )

При выбранных значениях Upi, ..., Uo начинается процесс измерения. Последовательно во времени в зависимости от положения переключателей 1 и 2.! — 2.N полярности ко входу дифференциального усилителя 4 подаются входные информативные воздействия А (EÄ Op)

Ui=n KoAt (Е„С о1, 112=а. Ко 4(Б», Up), (8)

U +a=n -КоА„+2(Ен, Uo), приводящие к получению системы уравнений и к определению в блоке 9 обработки и управления измеряемой величины исходя из уравнения

Х -=0

П (U,=U) 1» »

4Ф! (9) 5

R, — входное сопротивление масштабного преобразователя 3. а—

Ru (4)

R»+Êîi+Êî2+ "+Кои+К, На выходе аналого-цифрового преобразователя 5 формируется код числа

Nt=ao+a tU t+azU, +...+a„U,", где ao...а, — коэффициенты, учитывающие параметры преобразователя 5.

При соответствующем выборе коэффициентов передачи Ki ...К» масштабных преобразователей 7.1 — 7.М опорные напряжения

Upi...11о«соизмеримы.

Выбор коэффициентов К ...К»» осуществляется следующим образом.

Коэффициенты Kt...Kw в первом цикле устанавливаются блоком 9 обработки и управления минимальными. Установкой значения коэффициента Ко масштабного преобразователя 3 обеспечивается нахождение Ni в области

При этом результат измерения не зависит от значений К. Ко1, "., К, К.;Ко, ао, ai, а2 ... а„ параметров цепи аналого-цифрового преобразователя U». Стабильность требуется обеспечить лишь на время измерения.

В цифровом вольтметре результат измерения не зависит от значения внутренних сопротивлений К„ Roi, ..., Ro измеряемого Е„ и опорных Upi;, ..., U N; источников напряжений 8.1 — 8Л. Поэтому наряду с устране10 нием влияния параметров ao, ai, ..., а„. аналого-цифрового преобразователя 5 на результат измерения, может быть значительно уменьшена погрешность измерения из-за влияния R», Ко, ..., Коч, 15

Формула изобретения

Цифровой вольтметр, содержащий Х источников образцовых напряжений, дифферен20 циальный усилитель, аналого-цифровой преобразователь, блок переключателей, блок обработки и управления, блок индикации, масштабный преобразователь, два выхода которого подключены соответственно к входам дифференциального усилителя, выход которого соединен с информационным входом аналого-цифрового преобразователя, выходы которого подключены к информационным входам блока обработки и управления, информационные выходы кото30 рого соединены с входами блока индикации, первый и второй управляющие выходы блока обработки и управления соединены соответственно с управляющими входами масштабного преобразователя и аналогоцифрового преоборазователя, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в него дополнительно введены Х масштабных преобразователей образцовых напряжений, а блок переключателей содержит переключатель полярности измеряемого напряжения, N переключателей полярности опорного на40 пряжения, при этом выходы N источников образцовых напряжений соединены с входами соответствующих N масштабных преобразователей образцовых напряжений, выходы которых соединены с неподвижными контактами соответствующих . х переключа45 телей полярности опорных напряжений, входные клеммы устройства подключены соответственно к неподвижным контактам tteреключателя полярности измеряемого напряжения, первый подвижный контакт которого соединен с первым входом масштабного

5О преобразователя, а второй подвижный контакт соединен с первым подвижным контактом первого из N последовательно включенных переключателей полярности опорных напряжений, у которых второй подвижный

55 контакт предыдущего переключателя полярности опорных напряжений соединен с первым подвижным контактом последующего переключателя полярности опорных напряжений, а второй подвижный контакт N-го

1483385 шинам упра3п нии блоко т, Z,Ç,S, г

Ощ AQ85

К д 0 ие

ДИКО Ljl Ll

QU2. 2

Составитель В. Крючков

Редактор Н. Горват Техред И. Верес Корректор Н. Король

3а к аз 2827 (43 Тираж 713 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4)5

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 переключателя полярности опорных напряжений соединен с вторым входом масштабного преобразователя, управляющие входы переключателя полярности измеряемого напряжения переключателей полярности опорных напряжений и N масштабных преобразователей образцовых напряжений соединены с соответствующими с третьего по

N-й управляющими выходами блока обработки и управления.