Цифровой вольтметр постоянного тока

 

Cc_#_03 Советскик

Социалистических

Республик («i661776 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 19.04.77 (21) 2476041/18-21 срд ее ищ (51)м. к.

Н 0З К 1З/02

G 01 R 19/00

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий.(23) Приоритет (53) ДИ 681,325 (088 ° 8) Опубликовано 050579. Бюллетень Мо 17

Дата опубликования описании 0505.79 (72) Авторы изОбрЕтения

В.Д.Зибров и Ю.В.Петров

/ (54} ЦИФРОВОЙ ВОЛЬТМЕТР ПОСТОЯННОГО. HAlIPHKEHH8

Изобретениа относитоя К измерительной технике, а именно- к цифро- вьм вольтметрам для измерения постоянньис напряжений и ЭдС, ИзвестЕн цифровой вольтметр посто- янного напряжения, построенный по принципу преобразования входной Вейиччйны s цифровой эквивалент с после . дующей его виэуальной индикацией и. содержащий" .аналого-цифровой йрйобра» зователь и индйкаторное устройство (1).

Йедостатком такого цйФрового вольтметра является зависимость точности.", " измерения от внутреннего сонротивле 15 ния источника входного сигнала.

Найболее близким по технической с лцности к данному иэобретенйю яв ляется цифровой вольтметр, содержащий: усилитель постоянного тока, выход ка-. 2О торого соединен со входом:через управляемый резистор, связанный управ+ ляющим входом через.jдемодулятор с выходом усилителя переменного на-: пряжения, подключенного одним:входом к выходу усилителя постоянного тока, другим †.через резистивный делитель к генератору, соединенному также со входом демодулятора и первичной обмоткой трансформатора, вторичная

2 обмотка которого подключена к входу усилителя постоянного тока через последовательно включенные ограничитель- ный резистор и источник -входного сигнала, и измерительный прибор (21.

Недостаток этого цифрового вольтметра постоянного напряжения состоит в том, что его точность зависит от точности установки значения сопро.тивления управляемого резистора, которая, в свою очередь, зависит от целого ряда факторов: коэффициента усиления усилителя переменного напряжения, точности резистивного делителя. и ощибки дискретности управляемого резистора.

Целью изобретении является повышение точности.

Поставленная цель достигается за счет того, что s циФровой вольтметр

«постоянного напряжения, содержащий усилитель постоянного тока с узлом обратной связи, вход которого через источник ойорного напряжения и ограничительный резистор соединен с источ никам входного сигнала, аналого-цифровой,преобразователь, выход которого подключен ко входу индикаторного устройства, введены блоки выделения сигналов, пропорциональных входному б М опорному напряжениям, входы которых присоединены к выходу усилителя пост< яйного"тока,- а выходи соответственно к измерительному и опорному входам аналого-цифрового преобразователя.

На чертеже приведена структурная схема цифрового вольтметра постоянного йапряжения, содержащего усилитель 1 постоянного тока, источник

2 опорного напряжения, состоящий из трансформатора 3 и генератора 4 опорного напряжения, ограничительный резистор 5, служащий для ограничения потребляемого входом предлагаемого цифрового вольтметра тока от источника 6 входного сйгнала, имеющего источник 7 входного напряжения и внутреннее сопротивление 8, узел 9 обратной, связи, состоящий, например, из двух последовательно включенных резисторов 10 и 11, и RC — цепочки, состоящей из резистора

12 и конденсатора 13, блок 14 выделения сигнала, пропорционального вход- . ному напряжению, выполненный, например, в виде фильтра нижних частот, блок 15 выделения сигнала,пропорционального опорному напряжению, выпол ненному, например, s вйде последовательно включенйых фильтра 16 верхних частот и преобразователя 17 переменного напряжения в постоянное, аналого3 цифровой преобразователь 18 измери" тельный вход которого подсоединен к выходу блока 14, а опорный — к выходу блока 15 и индикаторное устройство 19, Цифровой вольтметр постоянного напряжения работает следующим образом.::--=::На входе усилитеЛя 1 постоянного тока при подключении на вход прибора источника б входного сигнала действуют два напряжения, одно из кото рых постоянное, равное rio величине входному напряжению источника 7, другое - переменное от источнйка 2 опорного напряжения.

Выходное напряженйе усилителя 1 постоянного тока от суммарного воздействия двух указанных напряжений будет равно

61776

0В„д, - Eî(6) я я (3) ц( вых

ПР О" вых (4) 40 пр

/Е (+)/ Е (5)

45 о

С выхода аналого-цифрового преобразователя 18 код числового эквивалента поступает на индикаторное усВ тройство 19, где он представляется в

@ визуальном виде для его считывания.

Работа предложенного цифрового вольтметра при выполнении узла обратной связи в виде двух ;последовательно включенных резисторов, точка соединения которых через последователь.ную ЙС вЂ” цепочку соединена с общей шиной, протекает в основном так же, как описано выше. Особенность работы заключается в следующем.

Прй измерении относительно боль60 щих входных напряжений для сохранения точности потребовалось бы увеличить опорное напряжение, но это не всегда выгодно,, Выполнение узла обратной связи, как указано выае, позволяет изменить соотношение постоян-, ()Бах R. tv( ого .де Š— величина напряженйя йсточника б входного .сигнала, Ео(И- величина опорного напряжения источника 2, и — величина эквивалентного сопротивления узла 9 обратной" связи,"

R,- величина внутреннего со противления 8 источника

6 входного сигнала, З -- величина сопротивления ограничительного резисто ра 5.

Это напряжение с выхода усилителя

1 постоянного тока поступает на входы блоков 14 и.15 выделения сигналов, соответственно пропорциональных входному и опорному напряжениям. Блок 14 пропускает на свой выход только постоянную составляющую выходного напряжения усилителя 1. Следовательно, выходное напряжение блока 14 будет равно ос . (2) вых я в„„р

На входе блока 15 стоит фильтр 16 верхних частот, который пропускает только переменную-составляющую выходного напряжения усилителя 1, которая затем преобразуется в пропорциональ,ное постоянное напряжение преобразователя 17. Таким образом, выходное йапряжение блока 15 буцет равно где /Ер() / — модуль опорного напряжения йсточника 2. .Напряжения, определяемые выражениями (2) и (3), поступают соответственно на йзмерительный и опорный, входы аналого-цифрового преобразователя 18., Тогда числовой эквивалент измеряемого сигнала можно представить в виде где К вЂ” коэффициент преобразоАр вания конкретно взятого аналого-цифрового преобразователя 18.

Выражение (4) с учетом (1) и (2) перепишется в виде

661776

Формула и зобре те ни я

20

ЦНИИПИ Заказ 2510/64 Тираж 1059 Подписное

Филиал ППП Патент, -..Óÿ<ãîðoä, óë. Ïðîåê Tí àÿ 4

1 ной и переменной составляющих на выходе усилителя 1 постоянного тока, а именно увеличить значение сигнала, пропорционального опорному напряжению, и получить тот же эффект, что имел бы место при увеличении опорного напряжения на входе устройства. Тогда выра- 5 жение (2) примет следующий вид кп ц) Ет (6) где m — - коэффициент, показывающий во сколько раэ усиление усилителя 1 на переменном токе больше усиления на постоянном токе.

Из выражений (5) и (6) видно, что числовой эквивалент пропорционален измеряемому входному напряжению, а также то, что на точность измерения не влияет внутреннее сопротивление

8 источника 6 входного сигнала (как и входное сопротивление самого цифрового вольтметра). Кроме того, в предложенном цифровом вольтметре постоянного напряжения, по сравнению с известными устройствами для тех же целей, исключены резистивный делитель, усилитель переменного напряжения, демодулятор и управляемый резистор, Вновь введенные блоки выдедения сиг,налов, пропорциональных входному и опорным напряжениям, значительно проще исключенных узлов и в меньшей степени оказывают влияние на погрешность, Таким образом, предложенный цифровой вольтметр постоянного напряжения, позэоляет повысить точность и проще известных устройств такого же назначения.

Цифровой вольтметр постоянного напряжения, содержащий усилитель постоянного тока с узлом обратной связи, вход которого через источник опорно" го напряжения и ограничительный резистор соединен с источником входного сигнала, аналого-цифровой преобразователь, выход которого подключен ко входу индикаторного устройства, отличающий с и тем, что, с целью повышения точности, в него введены блоки выделения сигналов, пропорциональных входному и опорному напряжениям, входы которых присоединены к выходу усилителя постоянного тока, а выходы соответственно к измерительному и опорному входам аналого-цифрового преобразователя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Цифровой вольтметр B.Ê.-7-10А<

2. Авторское свидетельство СССР по заявке У 1964640/21 от 12.10.73, по которой принято положительное pe" шение.