Цифровой интегрирующий вольтметр
Изобретение относится к технике электроизмерений . Цель изобретения -повышение точности. Вольтметр содержит коммутатор 1, источник 2 опорного напряжения , источник3 компенсирующего напряжения , аналого-цифровой преобразователь 4, дешифратор 5, интегратор 6, компаратор 7, блок 8 логики, запоминающий блок 9, счетчик 10, матрицу 11 резисторов, генератор 12, цифровой счетчик 13,отсчетный блок 14, логический коммутатор 15. 4 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
PЕСПУБЛИК
{5!)5 G 01 R 19/25
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4695976/21 (22)23.05.89 (46) 15.12,91. Бюл, М 46 (71) Смоленский завод "Измеритель" им. 60летия Союза ССР (72) Г П.{У1ихайлов и А.И.Попов (53) 621.317.7(088.8) (56) Шляндин В,М. Цифровые измерительные устройства, M.: Высшая школа, 1971, с.
317.
Авторское свидетельство СССР
М 789839, кл, 6 01 R 19/50, 1979.
„„ ЫÄÄ 1698813 À1 (54) ЦИФРОВОЙ ИНТЕГРИРУЮЩИЙ
ВОЛЬТМЕТР (57) Изобретение относится к технике электроиэмерений, Цель изобретения — повышение точности. Вольтметр содержит коммутатор 1, источник 2 опорного напряжения, источник 3 компенсирующего напряжения, аналого-цифровой преобразователь
4, дешифратор 5, интегратор 6, компаратор
7, блок 8 логики, запоминающий блок 9, счетчик 10, матрицу 11 резисторов, генератор 12; цифровой счетчик 13, отсчетн ый блок
14, логический коммутатор 15. 4 ил.
1698813
Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для построения цифровых измерительных приборов или информационно-измерительных систем.
Цель изобретения — повышение точности измерений.
На фиг,1 представлена блок-схема цифрового интегрирующего вольтметра; на фиг.2 и 3 — временные диаграммы работы вольтметра; на фиг.4 — пример выполнения устройства.
Цифровой интегрирующий вольтметр (фиг.1) содержит коммутатор 1, к первому входу которого подключен выход источника
2 опорного напряжения, источник 3 компенсирующего напряжения, аналого-цифровой преобразователь 4 параллельного действия, вход которого подключен к второму входу коммутатора 1. а выход подсоединен к входу дешифратора 5 управления, а к выходу коммутатора последовательно подсоединены интегратор 6, компаратор 7 нулевого уровня и блок 8 логики управления, а также запоминающий блок 9, своим входом подсоединенный к аналого-цифровому преобразователю 4 параллельного действия, а выходом — к входу счетчика 10 синхронизации, причем выход дешифратора 5 управления подсоединен к входу матрицы резисторов 11, а ее выход подключен к третьему входу коммутатора 1, генератор
12 высокочастотных импульсов, цифровой счетчик 13, выход которого подсоединен к отсчетному блоку 14, а вход — к первому выходу логического коммутатора 15, второй выход которого подсоединен к счетчику 10 синхронизации.
Устройство работает следующим образом, В исходном состоянии ключ $3коммутатора 1 замкнут, остальные разомкнуты, а счетчики 10 и 13 находятся в нулевом состоянии, 8 первом такте измерения после прихода сигнала "Пуск" замыкают ключи S1 и S4 размыкают ключ $3 коммутатора 1. Одновременно с этим аналого-цифровой преобразователь 4 параллельного действия производит приближенную оценку величины входного сигнала Ох и выдает результат измерения на дешифратор 5 управления, который, в свою очередь, включает соответствующий ключ резистивной матрицы 11. В результате этого сигнал на выходе интегратора 6 имеет величину Ue«(tz) в интервале t1 тг:
0вых (Тг ) = —,/ Ux б1 — —.—,/ 0 » dt, 1 г 1
5 тмх — постоянная интегратора,определяемая величиной резистора Ямх, подключенного дешифратором 5 управления после определения величины Ux аналого-цифровым преобразователем 4:
10 тмх = пмх С1:
Ux — величина измеряемого напряжения;
U» — величина компенсирующего напряжения.
Количество резисторов RM в резистивной матрице 11 определяется требованиями к величине погрешности от нелинейности интеграторов 6, в соответствии с которой вся шкала диапазона разбивается на и интервалов. Таким образом в диапазоне элемента дискретизации выходное напряжение определяется из
0вых (г ) = — f„Ux dt — const . (2)
Во втором такте t2 — тэключи $1 и $4 размыкаются, а ключ $2замыкается. Выходной сигнал изменяется на выходе интегратора
Овых (13) (фиг 2):
0вых (t3 ) = — —. „ " Upp Ш
1 (3)
30 где 0оп — величина опорного компенсирующего напряжения.
Допустим. что напряжение 0»=0, тогда в конце втсрого такта интегрирования тг — t3 (фиг,2) ./ 0l(Ф+ / Up> dt — О, (4) Тогда во втором такте, произведя задержку при отсчете числа импульсов в цифровой счетчик 13 на интервале времени t2-t3 с помощью логического коммутатора 15 в цифровом счетчике 13 будет записано число импульсов, соответствующее интервалу t3—
t3 (фиг,2) 55 — — / 0х dt — —,/ Ug dt+
1 г
Г1 11 тех t1
+ Т f1 0оп С 1+ ft 3 3Up Ш1 = 0;(6)
Atx 1
0оп =0х — At1, 71 7 (7) гДе т3 — момент вРемени пРи 0х=О соответствующий концу второго такта, но;
1 . г t 3 — f, Up dt +ctmst,òùðè — f, U dt=
1г
=спи= — — f Ug dt . тм t1.
l5)
1698813 где
Atõ —— З вЂ” u;
АТ1 =t2 — t1 (фиг. 2);
Дtõ — — — х At1, Uх (8)
Uon
В зависимости от величины входного напряжения будет подключен соответствующий резистор R в резистивной матрице
11. На фиг.3 показаны различные варианты изменения выходного сигнала интегратора и числа импульсов, поступивших в цифровой счетчик 13.
Произведя запись соответствующей информации в запоминающий блок 9, в цифровом счетчике 13 и отсчетном блоке 14 будет занесена информация, соответствующая измеряемому напряжению во всем диапазоне и при этом значение дн будет иметь минимальное значение, так как tetr.
Использование предлагаемого цифрового интегрирующего вольтметра позволяет производить измерение напряжения во всем диапазоне с более высокой точностью и за счет этого повысить качество контроля, Линеаризация шкалы устройства обеспечена за счет того, что конденсатор 6 заряжается и разряжается токами одинаковой величины, а измерение производится на одном небольшом участке характеристики интегрирования, обуславливающей нелинейность шкалы в известных конструкциях приборов. Погрешность от нелинейности в разных частях диапазона уменьшается не менее, чем s 5 раз.
Формула изобретения
Цифровой интегрирующий вольтметр, содержащий последовательно соединенные интегратор, компаратор нулевого уровня и блок логики управления, источник опорного напряжения, выход которого соединен с первым входом коммутатора, второй вход которого соединен с входной клеммой, а выход коммутатора соединен с
5 входом интегратора, генератор высокочастотных импульсов, выход которого соединен с первым входом логи еского коммутатора, первый выход блока логики управления соединен с первым входом циф10 рового счетчика, выход которого соединен с отсчетным блоком, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены аналого-цифровой преобразователь параллельного действия, 15 дешифратор управления, источник компенсирующего напряжения, запоминающий блок, счетчик синхронизации и реэистивная матрица, причем вход аналого-цифрового преобразователя параллельного действия
20 соединен с входной клеммой, а выходы— соответственно с входом дешифратора управления и первым входом запоминающего блока, второй вход которого соединен с первым выходом счетчика синхронизации, вхо25 ды которого соединены соответственно с выходом генератора высокочастотных импульсов и вторым выходом блока логики управления, третий выход которого соединен с третьим входом коммутатора, а второй
30 вход блока логики управления соединен с вторым выходом счетчика синхронизации, выход дешифратора управления соединен с первым входом резистивной матрицы, второй вход которой соединен с выходом источ35 ника компенсирующего напряжения, а выход резистивной матрицы соединен с четвертым входом коммутатора, выход запоминающего блока соединен с вторым входом логического коммутатора.
1698813
U ьык. инткгоатон
12 -м 45 65 цикл паеоюмоьдния паи:
Ь-а и Цк О
2. ЦИКЛ ПРЕОЬРАЗОВАНИЯ ПРИ:
УХ=О И УК "-О
5, Цикh гаеоаадзовдния паи:
УХ=О И UX О
Фиг. Z
U вых. инт.
U Ьык.
ЛОГИ Ч.
КОММЕНТ. а/
U Ьых. инт.
t.M- 1х=1ь-1з !
i —
U Ьых. логич комму
ФиГ5
k5-М =tm-t2
1й ха= t t>
<. U.0, УК О й. Ux 0, %=0
3. 1А=0, Бк .0
Nx-КОЛИЧЕСТЬО ИМПЧЛЬСОЬ ПОСТЫ ПИЬШИХ Ь
ЦИФ9ОЬОИ СЧЕТЧИК ц,о, йо г.U 0, Ук= 0 з. Ux=0, Lla>0
Ul g/-Ух BAQNAHT0/
Ux д/- Ux вхрнхнт Ь/
Ъа/ МЗхб/
1698813
Составитель В.Степанкин
Техред M.Моргентал Корректор Э,Слиган
Редактор Ю.Середа
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101
Заказ 4393 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва,Ж-35, Раушская наб„ 4/5
