Цифровой вольтметр
O П И С А Н И Е <) ) 412562
Союз Советских
Социалистических
Республик
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (б1) Зависимое от авт. свидстсльства— (22) Заявлено 22.11.71 (21) 1715842!18-10 с присоединением заявки ¹â€” (32) Приоритет—
Опубликовано 25,01.74. Бюллетень М 3
Дата опубликования описания 11.11.74 (51) М. K,-t. 6 01г 19/26
Государствеииый камитет
Сввета 1йииистрав СССР па делам изабретеиий и аткрытий (53) УДК 621.317.725 (088.8) (72) Автор ,изобретения
В. М. Тафель (71) Заявитель (54) ЦИФРОВОЙ ВОЛЪТМЕТР
T„„= п. l„.
Известные цифровые вольтметры, содержащие,интегрирующий усилитель, схему формирования интервала времени, ключевую схему, источники измеряемого и эталонного напряжений, счетчик и генератор, характеризуются недостаточной точностью и сложностью конструкции.
Предлагаемый вольтметр в отличие от известного снабжен сумматором, преобразователем «код — напряжение» и вспомогательным счетчиком, включенными таким образом, что выход схемы формирования измерительного интервала времени подключен к входному селектору, вспомогательного счетчика, выход,которого через преобразователь «код — напряжение» соединен с одним из входов сумматора, другой вход которого подключен к выходу ключевой схемы, а выход — ко входу интегрирующего усилителя.
На чертеже, изображена блок-схема цифрового вольтметра.
Измеряемое напряжение U» при помощи входного делителя 1 напряжения и масштабного усилителя 2 приводится к унифицированной величине, необходимой для работы интегратора 3. На входы преобразователя 4 «код— на пряжение» подан запрет, и на выходе преобразователя присутствует нулевое напряжение. Через ключевую схему 5 и сумматор 6 приведенное постоянное измеряемое на)пряженпе U, поступает на вход интегратора 3 в течение измерительного интервала Т„, равного или кратного периоду помехи t, .
При этом напряжение на выходе интегратора достигает величины
10 у и, t„.т 7 m U,. зар —— .Т
У- = — — где
Э
« т — постоянная времени ш)тегратора; т — коэффициент передачи сумматора.
)После этого со входа преобразователя
«код-напряжение» снимается запрет, схема 7 определения полярности определяет полярность измеряемого напряжения, и от источника 8 эталонного напряжения через переклю20 чающуюся ключевую схему на вход сумматора подается эталонное напряжение U„c полярностью, обратной полярности измеряемого напряжения. Эталонное напряжение складывается с корректирующим U,,ð снимаемым с выхода преобразователя, при помощи сумматора, с выхода которого суммарное опорное напряжение Uon ïoäàåòñÿ на вход интегратора. )Происходит разряд интегратора до нулевого уровня: момент окончания разряда опреЗ0 деляется при помощи компаратора 9. После
412562
4 срабатывания компаратора ключевая схема отключает от входа интегратора опорное налряжение, и процесс разряда прекращается.
Время разряда
Т, Тр аз — Tx — — Ux
Uon
Сигнал с выхода компаратора с длительностью, равной времени разряда интегратора, и импульсы с генератора 10 заполнения поступают на схему совпадения 11, с выхода которой на вход счетчика 12, выход которого подключен к интегратору 18, поступает количество импульсов, пропорциональное измеряемой величине
Тп узап х:: (зап T» = — у Ux
on
N,„1
Ux Ux (on где
Non Тп /зап количесгво импульсов В опорном пакете, пропорциональное измерительному интервалу, К= —,коэффициент преобразова ах ния.
Необходимо обеспечить условие k-const независимо от дрейфа периода помехи.
iB описываемом приборе данное требование обеспечивается следующим образом.
Выбирается вспомогательный счетчик 14 с минимальным объемом а а) оп. nom (1 + т max) а
Non. nom (1 т man) — еп1 а здесь:
N,n, „m — количество импульсов в опорном пакете, соответствующем номинальному значению периода помехи; — максимальный дрейф периода помехи;
ent — целая часть числа.
На вход вспомогательного счетчика 14 подается опорный .пакет импульсов, вырабатываемый формирователем опорного пакета 15 при заполнении измерительного интервала частото" f„„ генератора заполнения. Переполнение счетчика произойдет в раз.
Ь =ent т оп а что соответствует поступлению на вход счетчика некоторого начального количества имО пульсов No„ уо эталонное напряжение выбрано из условия о 1зт — т Uon
Из условия К=.const следует
5 . в + Л, =К ° Л „„+К (М„п — И,.), Ь UÄ=К ЬU„,. — К,т, (Non —,.), lO где
О
b,N = Non — Non — число, записанное во вспомогательном счетчике после окончания заряда, Ь У„ — дополнительное напряжение, которое должно быть эквивалентно прибавлению к U, для выполнения условия
К= — const.
k, — коэффициент преобразования преобразователя коднапряжение, т, — соотношение суммирующих элементов сумматора (резисторов) .
Погрешность преобразования б„р, обусловленная цифроаналоговым преобразованием, в зависимости от дрейфа Тп равна:
15 зо
5nð 2 Tn (om) + Предмет изобретения Цифровой вольтметр, содержащий интегрирующий усилитель, схему формирования интервала времени, ключевую схему, источники где: 6, и о,, — относительные погрешности сумматора и преобразователя код-напряжение. 35 Так как ага обычно порядка 0,01, то допустимая суммарная погрешность преобразователя и сумматора может на полтора — два порядка превышать основную погрешность вольтметра. Очевидно, что реализация подоб4о ных,преобразователя и сумматора не представляет трудностей. Переменное напряжение в описываемом вольтметре может измеряться путем его промежуточного,преобразования на детекторе 45 среднего значения в постоянное напряжение. Таким образом, данный вольтметр обеспечивает при максимальном подавлении помехи и небольших аппаратурных затратах независимость, показаний от дрейфа периода помехи.,При этом суммарная погрешность в основном определяется погрешность в основном определяется погрешностью измерительного канала. Дополнительным преимуществом устройства является то, что медленный дрейф частоты f3an генератора заполнения выбирается коррекцией в эталонном канале и обязательной является только кратковременная стабильность /.,и (в течение одного цикла измерения). 412562 Составитель Т. Сердобольская Техред 3. Тараненко Редактор Д. Пинчук 1(орректор Н. Аук Заказ 1199/188 Изд. ¹ 415 Тираж 678 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий Москва, Я-З5, Раушскаи наб., д. 4/5 Тип. Харьк. фил. пред. «Патент» измеряемого и эталонного напряжений, счетчик индикатор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и упрощения конструкции, он снабжен сумматором, преобразователем «код — напряжение» и вспомогательным счетчиком, включенными таким образом, что выход схемы формирования измерительного интервала времени подключен к входному селектору вспомогательного счетчика, выход которого через преобразователь «код— напряжение» соединен с одним из входов сумматора, другой вход которого подключен к выходу ключевой схемы, а выход — ко входу интегрирующего усилителя.
