Цифровой вольтметр
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ С ТЮЛЬСТВУ
Союз Севетскнк
Сецналистичесмнк
Реслублес
Опубликовано 15.0281. Ьюллете h б Дата опубликования описания 170 81 (Я)М. Кл.з 03 К 13/20 Гоеуларствеяне и коиятет СС С.P яэ лелем язобретеяяя я открытей (5З) УАК 681. 325 (088. 8) ° ° И. И. Волков, Е. П ..Черкасский, A. С. Агеев ф. И. Бутаев, . r,.-. velar„ я 7д 4 т.ДЯ-, i i (72) Авторы изобретения (7! ) Заявитель Куйбиаевский политехнический институт им. В. В. Куйбышейа(54) цифровой Вольтметр l5 Изобретение касается цифровой измерительной техники и межет быть использовано в системах автоматического контроля, в информационно-измерительных системах, в лабораторно-испытательных комплексах для измерения постоянных напряжений обеих полярностей. Известны цифровые вольтметры время-импульсного типа для измерения постоянных напряжений (1).. Точность измерения этих устройств недостаточно высока вследствие влияния разброса и ухода параметров, входящих в них элементов ° Известен цифровой вольтметр., содержащий триггер знака, блок управления, первый выход которого соединен со входом блока задержки, генератор .пилообразного напряжения, выход ко- 2 торого подключен к первому вхсщу блока сравнения, второй триггер, который своим выходом подключен к первому входу элемента И (21. При работе этого устройства воями- кают дополнительные погрешности веледствие разброса зоны нечувствительности и порога срабатывания блоков сравнения., Кроме того, дрейф нуля генератора пилообразного напряжения при- 30 водит к необходимости производить периодически подстройку прибора. Цель изобретения - повьиаение точности измерения и удобства эксплуатации. ,Цля этого цифровой вольтметр, содержащий триггер знака, блок управления, первый выход которого соединен со входом блока задержки, генератор пилообразного напряжения, выход которого подключен к первому входу блока сравнения, второй триггер, который своим выходом подключен к первому входу элемента И, дополнительно содержит сумматор, источник постоянного напряжения, блок деления частоты на два, реверсивный счетчик, регистр результата и аналоговый ключ, информационный вход которого подключен ко входу устройства, а упрайляиищий вход соединен с установочньв и входами триггера знака, второго триггера и реверсивного счетчика, а также с выходом блока деления частоты на два, вход которого подключен к входу блока задержки, выход аналогового ключа соединен с первым входом сумматора, второй вход которого соединен. с выходом источника постоянного напряжения, выход сумматора подключен ко 80549 второму входу блока сравнения, выход которого соединен со счетным входом второго триггера, второй выход блока управления присоединен ко второму входу элемента И, выход которого подключен к счетному входу реверсивного начетчика, причем один из выходов его соединен со вторым установочным вхо-, дом триггера знака, выход которого .подключен к управляющему входу направления счета реверсивного счетчика, выход которого подключен к первому информационному входу регистра результата, второй информационный вход которого подключен к выходу триггера знака, а управляющий вход соединен с выходом второго триггера. 15 На чертеже изображена функциональная схема устройства. Вход устройства подключен к информационному входу аналогового ключа 1, выход которого подключен к первому Щ входу сумматора 2, второй вход которого подключен к выходу источника постоянного напряжения 3, а выход сумматора 2 соединен с первым входом блока сравнения 4, выход которого под- 5 ключен к счетному входу второго триггера 5, который своим выходом подключен к первому входу-элемента И 6 и к управляющему входу регистра результата 7. Первый выход блока управления 8 присоединен через блок задерж. ки 9 и генератор пилообразного напряжения 10 ко второму входу блока сравнения 4, а также через блок деления частоты на два 11 — к управляющему входу аналогового ключа 1 и к устано- >5 вочным входам триггера знака 12, второго триггера 5 и реверсивного счетчика 13, счетный вход которого подключен к выходу элемента И 6, а управляющий вход направления счета ре- 4О версивного счетчика 13 соединен с выходом триггера знака 12. Причем один иэ выходов реверсивного счетчика 13 подключен ко второму установочному входу триггера знака 12, выход- которого, а также выход реверсивного счетчика 13 подключены к соответствующим информационным входам регистра результата 7. ! Устройство работает следующим об- щ разом. Влок управления 8 вырабатывает импульсный сигнал Р с периодом следования импульсов, равным Т/2, который прсядя через блок деления частоты на два 11 управляет работой аналогового ключа 1 посредством сигнала Я с периодом следования импульсов, равным Т. При этом в первый полупериод, т.е. при равенстве нулю сигнала Q, аналоговый ключ 1 закрыт, а во второй полу-dO период сигнала Q — открыт. Следовательно, на первый вход блока сравнения 4 периодически (с периодом Т): по.ступает то напряжение V с выхода источника постоянного напряжения 3, то 45 сумма напряжений > + V, в зависимости от состояния аналогового ключа 1. Величина напряжения Ур выбирается из условия Ч0 > „, где Ч щ- максимальное значение входного напряжения Чэ . Запуск генератора пилообразого напряжения 10, работающего в дущем режиме осуществляет сигнал P с выхода блока управления 8, задержанный.блоком задержки 9, для исключения сбоев в работе всего устройства, в частности, чтобы генератор пилообразного напряжения 10 запускался после того, как все переходные процессы в аналоговом ключе 1 закончат-,. ся. При этом после каждого угрицательного фронта импульсного сигнала ( с выхода блока деления частоты на два 11 все устройство приводится в исходное состояние, т.е. триггер знака 12 принимает состояние, соответствующее знаку "2, второй триггер 5 устанавливается в нулевое состояние, а в реверсивный счетчик 13 заносится число 1000. Начиная с момента времени 60, т.е. с момента приведения всего устройства в исходное состояние, через время Ь, определяемое блоком задержки 9, на второй вход блока сравнения 4 начинает поступать линейно нарастающее напряжение с выхода генератора пилообразного напряжения 10. Поскольку в первый полупериод сигнала Q, аналоговый ключ 1 закрыт,,то на выходе. блока сравнения 4 появится импульс через время .6 +Ky ++„ где С вЂ” время задержки запуска генератора пилообразного напряжения 10, К вЂ” коэффициент, определяемый углом наклона линейно нарастающего напряжения, значение абсолютной погрешности одного цикла преобразования аналогового сигнала в интервал времени. Погрешность преобразования Ф„ в основном определяется величиной зоны нечувствительности и порога срабатывания блока сравнения 4, а также его дрейфом и дрейфом генератора пилообразного напряжения. Импульс с выхода блока сравнения 4, поступая на счетный вход второго триггера 5 переводит его в единичное состояние. При этом открывается элемент И 6 и на счетный вход реверсивного счетчика 13 со второго выхода блока управления 8 начинают поступать импульсы опорной частоты о . Блок управления построен таким образом,. что частота следования этих импульсов в 2000 раз больше частоты сигнала Gl и оба эти сигнала жест Ко эасинхронизированы между собой (например сигнал Q может быть получен в результате деления на триггерах сигнала Цв) . Второй импульс на выходе блока сравнения 4 появится в момент равенства линейно нараста805491 «т т Т 2Т Т Х ) О О О где hf -— кук Π— число импульсов, пропорциональное измеряемому напряжению. Для получения окончательного результата необходимо от числа импульсов Н, накопленных в реверсивном счетчике за время T„, вычесть 1QOO импульсов. Поэтому перед началом измерения в реверсивный счетчик заносится число 1000. ющего напряжения алгебраической сумме напряжений Чо + V> . Аналогично предыдущим рассуждениям время 62 определяется как +р = з+ (о+М+ п учитйвая, что дрейф, имеющий месho в блоках вольтметра, носит низкочастотный характер, также как и из- менение параметров, характеризующих неидеальность блока сравнения 4, а промежуток времени между двумя срабатываниями блока сравнения весьма мал, можно сказать, что величина абсолютной погрешности преобразования в обоих рассмотренных тактах Ф одна и та же. Этот второй импульс с выхода блока сравнения 4 переводит вто- 15 рой триггер 5 в нулевое состояние, элемент И 6 закрывается, поступление импульсов на вход реверсивного счетчика 13 прекращается, a его содержимое, а также информация с триггера,ф знака 12 по отрицательному фронту выходного импульса второго триггера 5, переписываются в регистр результата 7. Время Т, в течение которого на вход реверсивного счетчика 13 поступают импульсы,не зависит как от стабильности величины Чо, так и от неидеальности и дрейфа блока сравнения 4 и генератора пилообразного напряжения 10,зависит только от величины », прйчем, если Ч» > О, то Т ) Т/,, а если Ч»(О, то T„ (T/ и, если Я вЂ” — О, то Т„= T/ . Поскольку частота опорного сигнала о в 200 раз ,больше частоты сигнала G, то обозначив через Т = - -, получают О 10 Формула изобретения Цифровой вольтметр, содержащий триггер знака, блок управления, первый выход которого соединен со входом блока задержки, генератор пилообразного напряжения, выход которого подключен к первому входу блока сравнения, второй триггер, которыЯ своим выходом подключен к первому входу элемента И, отличающийся 1 тем, что, с целью повышения точности и удобства эксплуатации, он дополнительно содержит сумматор, источник постоянного напряжения, блок деления частоты на два, реверсивный счетчик, регистр результата и аналоговый ключ, информационный вход которого подклю- . чен ко входу устройства, а управляю,щий вход соединен с установочными входами триггера знака, второго триггера и реверсивного счетчика, а также с выходом блока деления частоты на цва, вход которого подключен к входу! блока задержки, выход аналогового клю. ча соединен с первым входом сумматора, второй вход которого соединен с выходом источника постоянного напряжения, выход сумматора подключен ко второму входу блока сравнения, выход которого соединен со счетным входом второго триггера, второй выход блока управления присоединен ко второму входу элемента И, выход которого подключен к счетному входу реверсивного счетчика, причем один и= выходов его соединен со вторым уста новочным входом триггера знака, выхо . которого подключен к управляющему входу направления счета реверсивного счетчика, выход которого подключен к первому информационному входу регистра результата, второй информационный вход которого подключен к выходу триггера знака, а управляющий вход соединен с выходом второго триггера. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР Р 132863, кл. Н 03 К 13/20, 1960. 2. Цифровые измерительные приборы. Под ред., В. М. Шляндина.М., "Энергия", 1972, с. 152". 805491 Составитель Ю. Богданов е акто В. Саки штейн Tex A.Áà0èíåö Ко екто Е.Рошко Заказ О 3 О. Тираж 999 . Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035 Москва Ж-35 Раушская наб. . 4 5 Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4
