Цифровой вольтметр постоянного тока

 

(ii)818007

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистических

Республик (6! ) Дополнительное к авт. саид-ву (51) М. Кл. (22) Заявлено 21.05.79 (2 ) 2768934/18-21 с присоединением заявки .%

Н ОЗ К 1З/гО

Государственный комитет (28) П ркоритет

Опубликовано 30.03 81 Бюллетень J% 12

Дата опубликования описани 30,03.81 по делам изобретений и открытий (53) УДК 681 325 (088.8) (72) Авторы изобретения

Чайковский . : !

P. М. Гайдучок, М. М. Дорожовец, А, В. Серкиз и О И.

Львовский ордена. Ленина политехнический институт (7!) Заявитель (54) ЦИФРОВОЙ ВОЛЬТМЕТР ПОСТОЯННОГО ТОКА

Изобретение относится к цифровой электроизмерительной технике и может найти применение при построении помехоустойчивых время-импульсных аналого-цифровых преобразователей.

Известно устройство время-импульсного ана5 лого-цифрового преобразования, содержащее генератор линейно-изменяющегося напряжения, выход которого соединен с первым входом блока сравнения, второй вход которого связан со. входом блока выделения помехи, выход—

Ю с первым входом блока управления. ключом и первым входом блока выделения интервала времени, второй вход которого подключен к первому выходу блока выделения помехи, два выхода — к двум управляющим входам pesep!

5 сивного счетчика импульсов, информационные выходы которого соединены с первыми входами блока сравнения кодов, вторые входы кото. рого, связаны с первыми информационными выходами счетчика импульсов, вторые. информаци20 онные выходы которого через запоминаялций регистр подключен ко входам цифрового отсчетного устройства, а счетный вход — к выходу ключа, первый вход которого связан со счетным входом реверсивного счетчика импульсов и с выходом генератора образцовой частоты, второй вход — с управляющим входом запоминающего регистра и выходом блока управления ключом, второй вход которого подключен ко второму выходу блока выделения помехи и первому входу триггера, второй вход которого связан с выходом блока сравнения кодов и входом генератора линейно-изменяющегося напряжения, выход — с управляющим входом счетчика импульсов и блока сравнения кодов (!).

Недостатком устройства является низкая точность преобразования, на которую влияют фазовые сдвиги, которые появляются в блоке выделения помехи.

Цель изобретения — повышение точности вольтметра.

Поставленная цель достигается тем, что в цифровой вольтметр постоянного тока, содер-. жащий генератор линейно-изменяющегося напряжения, выход которого соединен с первым входом первого блока управления ключом, татсюой вход которого соединен с управляющим

818007

50

55 ходом генератора линейно-изменяющегося напряжения, с входом сброса первого и второго

:четчиков импульсов и с выходом блока совпадения кодов, первые информационные входы которого соединены с информационными выходами второго счетчика импульсов, выход первого блока управления ключем соединен с первым входом первого ключа, второй вход которого соединен с выходом генератора образцовой частоты, выход ключа соединен со счетным входом первого счетчика импульсов, информационные выходы которого соединены со входами первого регистра, выход которого соединен со входом цифрового отсчетного устройства, дополнительно введены второй и третий регистры, блок управления записи, второй блок управления ключом и второй ключ, первый вход которого соединен с выходом генератора образцовой частоты, второй вход — с выходом второго блока управления ключом, а выход второго ключа соединен со.счетным входом второго счетчика импульсов, вход сброса которого соединен с первым входом второго блока управления ключом, кроме того, вход блока управления записи соединен с выходом блока сравнения, первый вход — с управляющим входом первого и второго регистров, а вторбй выход — с управляющими входами цифрового отсчетного устройства и третьего регистра, а вторые информационные входы блока совпадения кодОв подключены к выходам третьего и второго регистров.

На фиг. 1 изображена блок-схема вольтметра; на фиг. 2 — временная диаграмма протекания итерационного процесса.

Вольтметр содержит блок 1 сравнения, гене ратор 2 линейно-изменяющегося напряжения, первый блок 3 управления ключом, первый ключ 4, первый счетчик 5 импульсов, генератор 6 образцовой частоты, блок 7 управления записи, первый регистр 8, второй регистр 9, цифровое отсчетное устройство 10, третий регистр 11, блок 12 совпадения кодов, второй блок 13 управления ключом, второй ключ 14 и второй счетчик 15 импульсов.

Вольтметр работает следующим образом.

При его включении в обоих счетчиках 5 и 15 и всех регистрах 8, 9 и 11 устанавливаются нулевые состояния.

В момент перехода сетевого напряжения через нулевой уровень включается второй блок

13 управления ключом, который своим выходным импульсом открывает ключ 14, в результате чего импульсы с выхода генератора 6 образцовой частоты начинают поступать на счетный вход счетчика 15. При достижении состояния счетчика 15, равного состоянию регист ра 11, срабатывает блок 12 совпадения кодов, который своим выходным импульсом отключает второй блок 13 управления ключом, обt0

40 пуляет оба счетчика 5 и 15, запускает генератор 2 линейно-изменяющегося напряжения..

На выходы блока 1 сравнения подается измеряемое напряжение (/» с напряжением помехи О„и выходное напряжение U, генератора 2 линейнб-изменяющегося напряжения. В момент равенства этих напряжений на выходе блока 1 сравнения появляется импульс, который поступает на первый вход первого блока

3 управления ключом.

На выходе блока 3 управления ключом формируется прямоугольный импульс, который поступает на первый вход первого ключа 4. Второй вход первого ключа соединен с выходом генератора 6 образцовой частоты. Импульс с выхода генератора 6 образцовой частоты через открытый первый ключ 4 поступает на счетный вход первого счетчика 5 импульоов. Информационные выходы счетчика 5 соединены с информационными входами первого 8 и второго 9 регистров. В первом регистре 8 осуществляется суммирование двух результатов преобразований в каждом цикле преобразования, во втором регистре 9 осуществляется их вычитание. Информационные выходы первого регистра 8 подсоединены ко входам цифрового отсчетного устройства 10, а информационные выходы второго регистра 9 соединены со входами третьего регистра 11. В цифровое отсчетное устройство 10 в конце каждого цикла преобразования записывается результат суммирования первого регистра. В третьем регистре, 11 осуществляется алгебраическое суммирование разностей результатов преобразований, полученных во втором регистре 9 в конце каждого цикла преобразования. Выходной импульс с выхода блока 1 сравнения поступает также на вход блока 7 управления записи, на двух выходах которого появляются импульсы.

Импульс с первого выхода блока 7 управления .записи поступает на управляющие входы перво- го 8 и второго 9 регистров, а со второго выхода — на управляющие входы цифрового .отсчетного устройства 10 и третьего регистра 11.

Причем импульсы на первом выходе блока 7 управления записи появляется в конце каждого полуцикла преобразования, .т.е. после каждо. го срабатывания блока 1 сравнения, а на втором выходе — в конце полного цикла преобразования, т.е. после каждого второго срабатывания блока 1 сравнения. В конце каждого цикла преобразования после передачи результатов из первого 8 и второго 9 регистров в цифровое отсчетное устройство 10 и третий регистр 11 первый 8 и второй регистр 9 обнуля ются.

При первом цикле измерения, когда развертывающееся напряжение ф на выхоце генератора 2- достигнет значения 0 +0> „срабатыва ет блок 1 сравнения, выходной импульс которого через блок 3 управления ключом закрывает ключ 4, в результате, чего прекращается поступление импульсов в счетчик 5 от генера. тора 6. В счетчике 5 в течение времени t> зафиксируется число И„„, пропорциональное входному напряжению.

Выходной импульс блока 1 сравнения также подается в блок 7 управления записи, который переводит состояние N ñ÷åò÷èêà 5 в регистры

8и9.

В следующий момент перехода напряжения сети через нулевой уровень вольтметр работает как и в первом полуцикле с той лишь разницей, что в счетчике 5 зафиксируется другое число Й, так как сравнение входного напряжения )/1,+о и напряжения с выхода генератора 2 осуществляется при другой полуволне помехи. Кроме того, по сигналам с выхода бло ка 7 управления записи в регистре 8 зафиксируется число )ч„=ь) .1+ М,, а в регистре 9— числод N = )1)„ ь1., После этого числа М„ и

1 i 12. переводятся в цифровое отсчетное устройство )0 и регистр 1) соответственно, а регистры 8 и 9 обнуляются, На этом заканчивается первый цикл работы вольтметра.

Во втором цикле вольтметр работает как и в первом цикле за исключением того, что запуск развертывающихся напряжений в обоих полуциклах смещается на .величину д41, пропорциональную ь М„, Кроме того, в регистре

11 зафиксируется числовой„+лй, где D Йэ=Й24— М 2, а )1)2„,М вЂ” результаты преобразований первого и второго полуциклов преобразования соответственно при втором преобразовании. А в цифровое устройство 10 запишется число

N „+ N><= N

В i-том цикле преобразования смещение начала фокусов развертывающихся напряжений определяется величиной, пропорциональной E„.ЛЙ„

В результате такого итерационного процесса начало запуска развертывающихся напряжений в обоих полуциклах автоматически выбирается таким, что сравнение входного и развертываюшихся напряжений осуществляется в окрестности перехода напряжения помехи через нулевой уровень.

Так как смещение развертывающихся напряжений прекращается, когда д Я„= Я„,— Я„ =0 т.е. когда результаты обоих преобразований

H. )4- станут равными между собой, то.схо.)1) 12 димость итерационного процесса имеет место только в точках перехода напряжения помехи

818007

6 через нулевой уровень независимо от фазового сдвига напряжения помехи относительно сетевого напряжения, что позволяет по сравнению с известным вольтметром значительно повысить точность преобразования напряжения эа счет устранения влияния фазовых сдвигов.

Формула изобретения

Цифровой вольтметр постоянного тока, содержащий генератор линейно-изменяющегося напряжения, выход которого соединен с первым входом блока сравнения, выход которого соединен с первым входом первого блока управления ключом, второй вход которого соединен с управляющим входом генератора линейно-изменяющегося напряжения, с входом сброса первого и второго счетчиков импульсов и с выходом блока совпадения кодов, первые информационные входы которого соединены

20 с информационными выходами второго счетчика импульсов, выход первого блока управления ключем соединен с первым входом первого ключа, второй вход которого соединен с выходом генератора образцовой частоты, выход

25 ключа соединен со счетным входом первого счетчика импульсов, информационные выходы которого соединены с входами первого регистра, выход которого соединен со входом цифрового отсчетного устройства, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности, в него дополнительно введены второй и третий регистры, блок управления записи, второй блок управления ключем и второй ключ, первый вход которого соединен с выходом генератора образцовой частоты, второй

35 вход — с выходом второго блока управления ключом, а выход второго ключа соединен со счетным. входом второго счетчика импульсов, вход сброса которого соединен с первым входом второго блока управления ключом, при

4о этом вход блока управления записи соединен с выходом блока сравнения, первый выход— с управляющим входом первого и второго регистров, а.второй выход — с управляющими входами цифрового отсчетного устройства и

4S третьего регистра, а вторые информационные входы блока совпадения кодов соединень с выходами третьего и второго регистра.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе ð 1. Гореликов Н. И. и др. Малогабаритный цифровой вольтметр на микросхемах. — При- . боры и системы управления. 1973,)1) 2,с.16 — 17 (прототи ) .

818007

Составитель Н. Кузнецов

Техред Н.Бабурка Корректор С. Щомак

Редактор Н. Кешеля

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 1479/79 . Тираж 988 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР но делам изобретений и открытий

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