Цифровой интегрирующий вольтметр

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскии

Социалистичесник

Республик

<п789839 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 310778 . (21) 2650439/18-21 (51)М. Кп. с присоединением заявки Мо

G R 19/25

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 231280. Бюллетень М 47

Дата опубликования описания 23.12.80 (53) УДК 881.325 (088. 8) (72) Авторы изобретения

Г.A.Êèéêîâ и Ю.А.Замрыка с

Краснодарский ордена Трудового Красного Знаме завод злектроиэмерительных приборов (71) Заявитель (54) ЦИФРОВОЙ ИНТЕГРИРУЮЩИЙ ВОЛЬТМЕТР

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для использования в цифровых приборах или информационно-измерительных системах.

Известен цифровой вольтметр двухтактного интегрирования (1) .

Недостаток вольтметра заключается в невысокой точности в начальной части шкалы прибора из-за нелинейного то характера шкалы прибора, которая обусловлена;временными задержками работы блоков и элементов прибора (интегратора, компаратора, логики управления, ключей и т.д.) а также наличием ос- 15 таточных напряжений и токов ключей.

Известен цифровой интегрирующий вольтметр двухтактного интегрирова.— ния, блок-схема которого включает аналоговый вход, преобразователь нап- 20 ряжения в ток, опорный источник тока, подключенный через коммутатор к сумматору токов, и последовательно соединенные интегратор, компаратор и блок логики управления, а также цифровой 25 счетчик и блок синхронизации f,2).

Недостатком вольтметра является также наличие зоны нелинейности (мертвой зоны ) возле нуля, что снижает точность йэмерения, 30

Цель изобрет еии я — повыщение точности измерения напряжения.

Цель достигается тем, что в цифровой интегрирующий вольтметр, содержащий последовательно соединенные интегратор, компаратор нулевого уровня и блок логики управления, источник опорного напряжения, подключенный через коммутатор к входу интегратора, генератор высокочастотных импульсов, соединенный с первым входом блока логики управления, первый выход которО» го соединен через цифровой счетчик с отсчетным устройством, введены измерительный усилитель, вход которого соединен с аналоговым входом вольтметра и вторым входом коммутатора, а выход через ключ — с входом интегратора, и делитель числа импульсов, включенный между вторыми выходом блока логики управления и входом цифрового счетчика, дополнительный выход которого соединен с вторьм входом блока логики управления, причем управляющие входы ключа и коммутатора подсоединены соответственно к третьему и четвертому,выходам блока логики управления.

EIa фиг. 1 изображена блок-схема прибора; на фиг; 2 — вРеменная диаг789839 рамма, где ocb ординат отражает измерение напряжения на выходе интегратора, a.ocb абсцисс — время его работы; на фиг. 3 — зависимость показания прибора от величины измеряемого напряжения.

Аналоговый вход, 1 прибора соединен с входом измерительного усилителя 2 и входом коммутатора 3, Выход измерительного усилителя 2 через ключ

4 соединен с интегратором 5, а ис- ® точник б опорного напряжения подключен ко входу интегратора 5 через коммутатор 3. Выход интегратора соединен с компаратором 7, а последний— с блоком 8 логики управления, который имеет четыре выхода для унравления непосредственно ключом 4, коммутатором 3, делителем 9 числа импульсов и цифровым счетчиком 10.

Два входа блока 8 логики управления соединены соответственно с выходом цифрового счетчика 10 и генератором 11 высокочастотных импульсов.

Выход цифрового счетчика 10 соединен с отсчетным устройством 12.

Измерение напряжения осущестнляет- 25 ся следующим образом.

Сигнал, поступающий из блока 8 логики управления на упранляющий вход ключа 4, обеспечивает подключение выхода измерительного усилителя 2 к 0 входу интегратора .5.

Напряжение, поданное на аналоговый вход прибора, усиливается. усилителем

2 и интегрируется в теченйе промежутка времени tg — с„ (см. Фиг. 2) интег.з ратором 5. Напряжение на выходе интегратора равно ()Вью,вмт, = ()у, К., К, (,-tq) i где U< — измеряемое напряжение, поданное на аналоговый вход 1 вольтметра;

К вЂ” коэффициент усиления усили,—

1 теля 2;

К вЂ” коэффициент передачи интег-. ратора 5; — начальный момент интегриро- 4S

4 вания напряжения, равное зна чению Ух q K4 конечный момент интегрирования этого напряжения.

В момент времени t по команде бло- 0 ка 8 логики управления ключ 4 размыкается; происходит отключение от интепратора выхода усилителя и одновременно подключение через коммутатор

5 йсточника б опорного напряжения к выйоду интегратора. Напряжением ()o этого источника начинается разряд интегратрра.

В момент t2 от генератора 11 высокочастотных импульсов поступают импульсы через делитель 9 числа импуль- 60 сов в цифровой счетчик 10.

Коэффициент преобразования делителя выбирается равным. обратной величине коэффициента усиления измерительного усилителя 2. В момент t > (фиг, 2) 65 заканчивается разряд интегратора напряжением U до нуля и по сигналу компаратора 7 нулевого уровня блок

8 логики управления запрещает поступление высокочастотных импульсов в цифровой счетчик 10. В течение времени подачи на вход интегратора напряжения U напряжение на выходе интегратора уменьшается до нуля в соответствии с соотношением

Ных,, инт, = "о К z (t> t2) (2)

Из соотношений. (1) и (2) следует

u„K„ () (3)

Ъ 2- 00 2. Яак как интервалы времени пропорциональны числу импульсов и разность эквивалентна постоянному чис4 лу импульсов и, то (3) можно записать н виде (Х 1

u. ho (4) где nK — число импульсов, подсчитанных счетчиком 10 в течение интервала нремени t>-t . С учетом коэффициента преобразования делителя, так

Ф

K„= 1 " дал. имеем n =n к Кдел, или

0„ 0

"А Vo (5) Как видно из (5),существует линейная зависимость между числом импульсов п, подсчитанных счетчиком в течение разряда интегратора, и измеряемым напряжением

Результат измерения отображается на отсчетном устройстве 12 н цифровом виде.

В том случае, если измеряемое напряжение имеет достаточно большую ве-. личину, при которой UqК больше верхнего йредела измерения, счетчик 10 перегружен.

Сигнал перегрузки поступает н блок

8 логики управления, который с помощью ключа 4 отключает усилитель от интегратора и, воздействуя на коммутатор 3, подключает аналоговый вход

1 вольтметра к входу интегратора 5.

Работа прибора осуществляется так же, как было описано выше с той лишь разницей, что в работе не участвуют усилитель 2 и делитель 9.

На фиг, 3 изображена прямая, проходящая через. точки 0,1 и 2, которая отражает линейный характер шкалы нольт метра. Линйя, проходящая через точки

3,1 и 2, отражает характер шкалы известных структурных схем цифровых интегрирующих вольтметрон.

Линеаризация шкалы прибора достигнута благодаря тому, что напряжение н тракте аналоговой части прибора значительно превышает суммарное зна789839

Формула изобретения

t0 иг.

8р

Puz. Г

Фиг. 3

Составитель В.Солодова

Редактор E.Ëóøíèêoâà Техред Т.Маточка

Корректор С,Шекмар

Заказ 9029/42 . Тираж 1019

ВНИИПИ Государственного комитета СССР пэ делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

ФилиаЛ ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 чение напряжений, обуславливающих нелинейность шкалы в известных конструкциях приборов.

Это обеспечивает воэможность соз- дания приборов с точностью измерения напряжения до 0,001%, что соответст1 вует классу точности лучших зарубежных цифровых приборов.

Цифровой интегрирующий вольтметр, содержащий последовательно соединенные интегратор, компаратор нулевого уровня и блок логики управления, исггочник опорного напряжения, подключен- 1 ный через коммутатор к входу интегратора, генератор высокочастотных импульсов, соединенный с первым входом блока логики управления, первый выход которого соединен через цифровой 20 счетчик с отсчетным устройством, от ли 4 ающий с я тем, что, с целью повышения точности измерения напряжения, в него введены измерительный усилитель, вход которого соединен с аналоговым входом вольтметра и вторым входам коммутатора, а выход через ключ — с входом интегратора, и делитель числа импульсов, включенный между вторым выходом блока логики управления и входом цифрового счетчика,дополнительный выход которого соединен с вторым входом блока логики управления, причем управляющие входы ключа и коммутатора подсоединены соответственно к третьему и четвертому выходам блока логики управления.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Прянишников В.A. Интегрирующие цифровые вольтметры постоянного тока °

Л., Энергия, 1976. с. 181-182, 2. Электротехника . Перев. с англ., Л., Мир, 1977, Р 21, с. 5255 (прототип) .