Способ измерения постоянных напряжений и устройство для его осуществления

 

Союз Советские

Социалистические

Республик

<»> 744978 (6I ) Дополнительное к авт. свид-ву (5t)M. Кл, (22)ЗаявкеHO 5 Q5 78 (21) 2623583/18-21

Н 03 К 13/20 с присоединением заявки J%

Гооударствеииый комитет (23) Приоритетоо делам иэебретеиий и открытий

Опубл икова но 30.06.80- Бюллетень Рй 24 (53) УДК681.325 (088.8) Дата опубликования описания 02.07.80 (72) Автор изобретения

В, В. Озеров (7i) Заявитель

Уфимский авиационный институт им. Орджоникидзе (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПОСТОЯННЫХ

НАПРЯЖЕНИЙ И УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ЕГО ОСУ1ЦЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к информационно-измерительной технике.

Известен способ измерения постоянных напряжений, основанный на промежуточном преобразовании во временной интервал, за счет интегрирования опорного напряжения до момента достижения проинтегрированным напряжением измеряемого напряжения с последующим преобразованиемегов код путем заполнения импульсами образ о новой частоты. Устройство дпя осуществления способа содержит йсточник опорного напряжения, ключи, интегратор, устройся во установки начального значения, компаратор, устройство сравнения, блок управле15 ния, генератор импульсов образцовой частоты, схему И и счетчик (1) .

Недостатком способа и устройства для его осуществления являются отсутствие помехозащищенности и низкая точность

20 преобразования.

Известен способ измерения постоянных напряжений, основанный на промежуточном преобразовании во временной интервал, 2 за счет интегрирования измеряемого постоянного напряжения в течение интервала времени„равного целому числу периодов сигнала помехи переменного тока, и последующего интегрирования опорного напряжения, полчрность которого противоположна полярности входного, с последующим преобразованием временного интервала в код путем заполнения импульсами образцовой частоты P), Устройство для его осуществления,содержит источчик опорного напряжен ия, выход которого сое дине н с первым входом первого хлюча, второй вход которого через блок формирования периода интегрирования опорного напряжения соединен с выходами компаратора и устройства сравнения, первые входы которых через интегратор свя заны с выходами первого и второго ключей, вход второго ключа через последовательно соединенные устройство формирования периода интегрирования измеряемого напряжения и генератор импульсов образцовой частоты, которые образуют блок управления, соединен с первым входом счео3 7449 чика, выход генератора импульсов образцовой частоты подключен K перВОму Вхо ду элемента И, второй вход которого соединен со вторым входом первого ключа, а выход — co вторым входом счетчика f3) .

Недостатком способа и устройства для его осуществления, являются низкое бысч родействие и низкая точность измерения постоянных напряжений.

Цель изобретения — увеличение быстро- 10 действия и повышение точности измерения постоянных напряжений.

Поставленная цель достигается тем,что при способе измерения постоянных напряжений, основанном иа промежуточном преобразовании во временной интервал, за счет интегрирования измеряемого постоянного напряжения в течении интервала времени, равного целому числу периодов сигнала помехи переменного тока, и пнтегри рования опорного напряжения, полярность кОтОрОгО прОтивопОложна полярности из меряемого, с последующим преобразованием его в код путем заполнения импульсами образцовой частоты, интегрирование опорного напряжения начинают в момент достижения проинтегрированным измеряемым постоянным напряжением развертывающегося во времени напряжения, изменяющегося по формуле: 3 Д где t — текущее время;

T — интервал времени, равный целому числу периодов сигнала помехи переменного тока:

Ц

-о - опорное напряжение;

IL - постоянная времени интегрироваНИЯ. 40

В устройство для осуществления способа, содержащее источник опорного напряжения, два ключа, интегратор, компаратор, устройство сравнения, блок управления, СОДЕРжаЩИй ÒÐOIICTÂO фОРМИРОВаНИЯ ПЕР. 45 риода интегрирования измеряемого напряжения и генератор импульсов образцовой частоты, блок формирования периода интегрирования опорного напряжения, элемент

И и счетчик, введены дополнительный ключ5О и формирователь развертывающегося во времени напряжения, состоящий из двух дополнительных интеграторов и суммирую:щего устройства, прйчем первый вход дс полнительного ключа соединен с выходом 55 источника опорного напряжения, второй вход - со входом второго ключа, а выходсо входом последовательно соединенных

78 ф дополнительных интеграторов, выходы которых подключены к входам суммирующего устройства, выход которого соединен со вторым входом устройства сравнения, Временная диаграмма, поясняющая прин= цип действиЯ способа измерения постОЯн ных напряжений, представлена на фиг. 1.

Структурная електрическаЯ схема устрой» ства приведена па фиг. 2. Временная диаграмма получения развертывающегося во времени постоянного напряжения приведена на фиг. 3.

На фиг 1 изображено развертываю= щееся во времени напряжение l,изменяющееся по формуле

u(e)=((- )

Оо проинтегрированное напряжение 2; время интегрирования измеряемого постоянного напряжения 3; время интегрирования опорного напряжения 4.

Устройство, приведенное на фиг. 3, содержит интегратор 5, построенный на операционном усилителе с емкостной обрач ной связью, ключи 6» 7 для подключения к шине 8 измеряемого постоянного йапряжеиия, источник 9 опорного напряжения, ключ 1О, подающий опорное напряжение на вход формирователя 11 развертывающегося во времени напряжения, состоящего из последовательно соединенных интеграторов

12 и 13 и суммирующего устройства 14, устройство 15 сравнения, блок 16 управ ления с устройством 17 формирования периода интегрирования измеряемого напряжения и генератором 1 8 импульсов образцовой частоты, блок 1 9 формирования периода интегрирования опорного напряжения, компаратор 20, шина "Старт" 21, шина

"Стоп" 22, элемент И 23 и счетчик 24, с выхода которого снимается результат измерения — цифровой код.

На фиг. 3 изображены: 25 — напряжение на выходе интегратора 12; 26 — напряжение на выходе интегратора 13; 27— напряжение на выходе суммирующего уст ройства.

Принцип действия способа измерения постоянных напряжений происходит в два такта. В течение первого такта происходят интегрирование измеряемого постоянного напряжения и развертывание во времени напряжения l. В момент времени Ф при достижении проинтегрированным измеря мым напряжением 2 развертывающегося во времени напряжения 1 заканчивается первый такт.

744978

2. Устройство для осуществления способа по и. 1, содержащее источник опор ного напряжения, выход которого соединен с первым входом первого ключа, второй ахоп которого через блок формирования периода интегрирования опорного напряжения соединен с выходами компаратора и устройства сравнения, первые входы которых через интегратор соединены с выходами первого и второго ключей, вход второго ключа через последовательно соединенные устройство формирования периода интегрирования измеряемого напряжения и генератор импульсов образцовой частоты, которые образуют блок управления, соединен с первым входом счетчика, выход генератора импульсов образцовой частоты соединен с первым входом элемента

Во время второго такта происходит интегрирование измеряемого постоянного напряжения и опорного напряжения, полярность которого противоположна полярности измеряемого. Второй такт заканчивается при равенстве проинтегрированных напряжений в первом и втором тактах.

Время цикла измерения определяется длительностью первого и второго тактов, т.е. временем, в течение которого инте| 1О рировалось измеряемое постоянное напря-. .кение 3.

Работа устройства для осуществления способа происходит в два такта следующим образом. I5

При поступлении на шину 21 "старт"импульса сбрасывается в нуль счетчик 24 и запускается генератор 18. Импульсы о5разцовой частоты поступают в устройство

17, которое формирует интервал времени 20 длительностью Т, равный целому числу периодов сигнала помехи переменного тока.

В результате этого измеряемое напряжение через ключ 6 поступает на вход интегратора 5 и опорное напряжение источника 9 через ключ 10 на ахоп формирователя 11, т.е. Hà ахоп интегратора 12. Выходное напряжение 25 и 26 суммируются, образуя напряжение 27.

Первый такт заканчивается, когда выход- ЗО ное напряжение интегратора 5 достигнет напряжения 27 на выходе формирователя

11. В этот момент устройство 15 вырабатывает импульс, по сигналу которого блок 19 через ключ 7 подключает к входу З5 интегратора 5 опорное напряжение источника 9. Происходит совместное интегрирование измеряемого и опорного напряжений. Второй такт заканчивается при получении на шине 22 компаратора 20 "стоп -4О импульса, по сигналу которого блок 19 отключает опорное напряжение от входа интегратора 5. В это же время отключаются измеряемое напряжение от azores интегратора 5 и опорное напряжение от входа фор .. 45 мирователя 11, время первого и второго тактов равно времени интегрирования измеряемого напряжения. Во время интегрирования опорного напряжения импульсы генератора 18 через элемент И 23 поступали 50 на счетчик 24, в результате чего на выходах счетчика сформировался цифровой код, прямопропорциональный измеряемому напряжению.

Способ измерения постоянных нацряже- >> ний и устройство для его осуществления позволяют снизить время измерения до величины, равной целому числу периодов сигнала помехи переменного тока, и уменьшить аддитивную погрешность, вызванную дрейфом нуля усилителей постоянного тока, используемых в интеграторе и сравнивающих устройствах при практической реализации способа.

Формула изобретения

1. Способ измерения постоянных напряжений, основанный на промежуточном преобразовании во временной интервал; за счет интегрирования измеряемого постоянного напряжения в течение интервала вре мени, равного целому числу периодов сигнала помехи переменного тока, и интегрирования опорного напряжения, полярность которого противоположна полярности измеряемого, с последующим преобразованием его в код путем заполнения импульсами образцовой частоты, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью увеличения быстро действия и повышения точности измерения постоянных напряжений, интегрирование опорного напряжения начинают в момент достижения проинтегрированным измеряемым постоянным напряжением развертывающегося во времени напряжения где ф — текущее время; Т вЂ” интервал времени, равный целому числу периодов сигнала помехи переменного тока;

Ц вЂ” опорное напряжение;

Ф l- постоянная времени интегрирова ния.

7 7

И, второй вход которого соединен со вторым входом первого ключа, а выход соединен со вторым входом счетчика, о тл и ч а ю m и и с я тем, что введены дополнительный ключ и формирователь развертывающегося во времени напряжения, состоящий из двух дополнительных интеграторов и суммирующего устройства, причем первый вход дополнительного ключа соединен с источником опорного напряжения, второй вход — со входом второго ключа, а выход соединен со входом последовательно соединенных дополнительных интеграторов, выходы которых соединены со входами суммирующего уст44978 8 ройства, выход которого соединен со вторым входом устройства сравнения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Шушков E. И., Цодиков М. Б. Многоканальные аналого-цифровые преобразователи. Л., Энергия", 1975, с. 37, 48-50.

2. Гитис Э. И. Преобразователи инфор)0 мации для электронных цифровых вычислительных устройств. М., "Энергия, 1975, с: 370-374 (прототип).

3. Авторское свидетельство СССР

% 347910, кл. Н 03 К 13/20, 1972

15 (прототин) .

744978

Заказ 3683/16 Тираж 995

LIHHHHH Государственого комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж35, Раушскаа наб., д. 4/5

Подписное

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектнаи, 4

Составитель А. Титов

Редактор Е. Караулова Техред О. Андрейко Корректор Ю. Макаренко