Цифровой вольтметр

 

О П И С А Н И Е 256858

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства М

Заявлено 10.Ч1.1968 (¹ 1248121/18-10) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 11.Х!.1969, Бюллете|п. № 35

Дата опубликования описания 16.1Ч.1970

Кл. 21е, 36/01

МПК G OIr

УДК 621.317.725(088.8) Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

ЦИФРОВОЙ ВОЛЬТМЕТР

Изобретение относится к области электроизмерительной чехники и предназначено для измерения постоянных или медленно меняющихся напряжений.

Известны схемы цифровых вольтметров время-импульсного кодирования, важнейшими элементами которых являются генератор импульсов опорной частоты, ключевая схема, счетчик импульсов, генератор пилообразного напряжения, компаратор и блок цифровой индикации. В блок цифровой индикации входят дешифраторы и цифровые индикаторные лампы. Измерение неизвестного напряжения производится путем заполнения счетчика импульсами опорной частоты от момента запуска генератора пилообразного напряжения до момента равенства напряжения генератора пилы измеряемому напряжению. Показания счетчика будут пропорциональны измеряемому напряжению

Недостатком известных цифровых вольтметров время-импульсного кодирования является оольшой объем аппаратуры, необходимой для счета и цифровой индикации показаний счетчика.

Предлагаемый вольтметр позволяет существенно снизить затраты оборудования без ухудшения метрологических характеристик.

Это достигается за счет применения десятичного распределителя импульсов, который одновременно выполняет функции одноразрядного счетчика 1 является элементом блока цифровой индикации и поразрядной оценит каждого знака измеряемого напряжения.

Сущность способа, по которому построен данный вольтметр, заключается в следующем.

Допустим, ч гG результат измерения выражается десятичными цифрами mr . r

При первой операции определяется старший

10 разряд, число и, путем сравнения измеряемого напряжения с пилообразным напряжением, амплитуда которого составляет 1000 условных единиц, а наклон равен а. В результате сравнения получается импульс, фаза которого от15 носительно опорной последовательности соответствует числу ит, и временной интервал, длительность которого пропорциональна остатку ир. Для того чтобы второй разряд, число и, определчть так же как и число m, производнт20 ся преобразование полученного временного интервала в напряжение с коэффициентом преобразования, равным 10 а. В результате преобразования получится напряжение, которое выражается цифрами ирО. Это напряже25 ние вновь сравнивают с пилообразным напряжением и получают импульс, фаза которого относительно опорной последовательности соответствует числу и, и временной интервал, длительность которого пропорциональна

30 остатку рО. Определение числа р производят

256858

65 аналогично путем преобразования временного интервала в напряжение рО О (коэффициент преобразования 10а) и сравнением с пилообразным напряжением. B результате сравнения получается импульс, фаза которого относительно импульсов опорной последовательности равна р, и временной интервал.

При трехразоядном отсчете преобразование полученного временного интервала в напряжение не производится и вновь последовательно оцениваются первый, второй и третий знаки измеряемого напряжения.

При большой частоте следования тактовых импульсов на цифровых индикаторах наблюдается непрерывный отсчет.

На чертеже показана схема предложенного вол ьтм етр а.

Измеряемое напряжение поступает на вход

I двухпозпционного ключа 2. Начальное состояние тактового регистра 8 обеспечивает поступление измеряемого напряжения на вход компаратора 4 и подключение выхода компаратора 4 через схему совпадения 5 к аноду индикаторной лампы б старшего разряда. Измерение начинается запуском распределителя

7 импульсов и генератора 8 пилообразного напряжения от генератора 9 тактовых импульсов. B момент равенства напряжения генератора 8 и измеряемого напряжения компаратор

4 выдает импульс, который поступает на анод индикаторной лампы 6>.

Вследствие однозначного соответствия между напряжением пилы и номером выхода распределителя 7, на котором присутствует импульс, загорится цифра, соответствующая старшему разряду измеряемого напряжения.

Одновременно задним фронтом импульса компаратора 4 тактовый регистр 8 переходит в следующее состояние, которое обеспечивает подключение анода индикаторной лампы б- к выходу компаратора и отключение анода лампы 6>, отключение измеряемого напряжения и подключение ко входу компаратора преобразователя 10 время — напряжение через ключ 2.

Выделение интервала времени, соответствующего второму и третьему разрядам измеряемого напряжения, производится схемой П выделения младших разрядов измеряемого напряжения, которая состоит из двух триггеров

12 и 18, элемента задержки 14, схемы несовпадения «НŠ— И» 15 и схемы совпадения 16.

В момент сраоатывания компаратора 4 перебрасываются триггеры 12 и 18, которые возвращаются в исходное состояние соответственно импульсами от генератора 9 и элемента задержки 14. Длительность задержки элемента

14 выбрана равной периоду импульсов генератора 9. Длительность выходного импульса схемы несовпадения 16 будет пропорциональна второму и третьему разрядам измеряемого напряжения. Преобразователь 10 время — напряжение преобразует выделенный интервал в напряжение, которое сравнивается с напряжением генератора 8, В зависимости от соотноше5

40 ния первого и второго разрядов измеряемого напряжения оценка второго разряда может произойти или в том же такте, что и оценка первого разряда, или в следующем. такте пилообразного напряжения. В момент равенства напряжения на выходе преобразователя время — напряжение и напряжения пилы компаратор 4 выдает импульс, который поступит на анод индикаторной лампы 6>. По указанным выше причинам на выходе распределителя 7, номер которого соответствует второму разряду измеряемого напряжения, в этот момент времени появится отрицательный импульс. Под действием положительного импульса, приложенного к аноду, и отрицательного импульса на катоде последний будет светиться, индицируя цифру второго разряда. Аналогичным образом производится оценка третьего разряда измеряемого напряжения. Затем вновь производится оценка первого, второго и третьего разрядов и т, д.

Схема совпадения 16 служит для предотвращения сбоя в работе прибора в случае совнадения во времени импульсов генератора 9 и компаратора 4 вследствие конечной разрешающей способности триггера 12. Если импульсы генератора 9 и компаратора 4 совпадают, схема совпадения 16 выдает импульс, который блокирует вход преобразователя 10 время— напряжение. При этом на выходе преобразователя 10 напряжение равно нулю, что вызовет индикацию нуля во втором и третьем разрядах. Необходимая задержка на время обратного хода пилы обеспечивается в распределителе 7. Для того, чтобы при трехзначном отсчете не производить оценку четвертого знака, что может вызвать собой в работе прибора, импульс компаратора, поступающий на анод цифровой индикаторной лампы 6>, блокирует вход преобразователя 10 время — напряжение.

Предмет изобретения

Цифровой вольтметр, содержащий генератор пилообразного напряжения, компаратор, ключи, генератор тактовых импульсов, блок цифровой индикации, выполненный в виде ряда цифровых газонаполненных ламп, отличиющийся тем, что, с целью упрощения прибора, он снабжен распределительным регистром, схемами совпадения, тактовым регистром, преобразователем время — напряжение, схемой выделения младших разрядов измеряемого напряжения, причем выход компаратора параллельно подключен к одному из входов схемы выделения младших разрядов измеряемого напряжения и через схемы совпадения, управляемые с выходов тактового регистра,— к анодам цифровых индикаторных ламп, а второй вход компаратора через двухпозиционный ключ, управляемый первым выходом тактового регистра, подключен к источнику измеряемого напряжения и к преобразователю время — напряжение, измерительный вход ко256858

Составитель В. А. Скоморохов

Техред Т. П. Курилко Корректор Г. С. Мухина

Редактор С. И. Хейфиц

Заказ 737)4 Тираж 480 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-зб, Раушская наб., д. 475

Типография, пр. Сапунова. 2 ого подсоединен к измерительному входу .мы выделения младших разрядов измеряего напряжения, а блокирующие входы — к эду индикаторной лампы младшего разряда

< дополнительному выходу схемы выделения младших разрядов измеряемого напряжений, при этом второй вход схемы выделения младших разрядов подключен к выходу генератора тактовых импульсов и ко входу генератора IIH5 лообразного напряжения.