Цифровой вольтметр

 

Союз Советских

Сооциалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВМДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22)Заявлено 29.01.79 (21) 2719575/18-21

3 (51)М. Кл.

H 03 K 13/20 с присоединением заявки ¹

Гоеударстввннык комитет (23) Приоритет ио делам изобретений и открытий

Опубликовано 30. 06. 81. Бюллетень № 24 (53) УДК 681 325 (088. 8) Дата опубликования описания О 1 . 07. 8 1

° f p т 1- 1,а,ч (72) Автор. изобретения

Н. И. Грибок

Львовский ордена Ленина политехнический институт (7I) Заявитель (54) ЦИФРОВОЙ ВОЛЬТМЕТР

Изобретение относится к цифровой электроизмеритепьной технике и может найти применение при измерении постоянных напряжений в условиях помех.

Известен цифровой вольтметр, в котором в первом такте в цепь аналогоцифрового преобразования подают сумму измеряемого и эталонного напряжений, во втором такте измеряемое напряжение, а в третьем такте подключают измеря- .

0 емую величину, умноженную на коэффициент преобразований делителя, собранного на резисторах. Значение измеряемой величины определяют в вычислительном устройстве 11 ).

Однако в случае, когда измеряют напряжения маломощных источников со значительным внутренним сопротивлением, а также при получении малого эталонного напряжения путем деления большого напряжения со стабилитронов при помощи резистивных делителей внутреннее сопротивление эталонного источника напряжения может достигать больших значений, что приводит к возникно.— вению систематических погрешностей.

Известен цифровой вольтметр, содержащий источники измеряемого и эталонного напряжений, последовательно соединенные усилитель, интегрирующий аналого-цифровой преобразователь, селектор, счетно-решающее устройство и .устройство цифровой индикации, вход управления которого, а также интегрирующего аналого-цифрового преобразователя и селектора подключены к выходам блока управления, к второму входу селектора подключен генератор импульсов, а вход усилителя соединен с выходом переключателя полярности, одни входы которого соединены с выходами источника измеряемого напряжения, другие— с.выходом переключателя, один вход которого подключен к выходу источника эталонного сигнала, а входы управления переключателя полярности и переключателя соединены с соответствующими выходами блока упр пленяя 12 .

l усилителя соединен с выходом переключателя полярности, одни входы которого соединены с выходами источника измеряемого напряжения, другие — с выходом переключателя, оДин вход которого подключен к выходу источника эталонного сигнала, а входы управления переключателя полярности и переключателя соединены с соответствующими выходами блока управления, введен резистор с эталонным сопротивлением, включенный между общей шиной и вторым входом переключателя.

На чертеже представлена функциональ.ная схема цифрового вольметра. 35

Устройство содержит источник 1 эталонного напряжения, переключатель 2, источник 3 измеряемого напряжения, переключатель 4 полярности, услитель 5, генератор 6 импульсов, интегрирующий !о аналого-цифровой преобразователь 7, селектор 8, счетно-решающее устройство 9, содержащее два реверсивных счетчика 10 и ll элемент 12 собирания, группу !3 электриков совпадения и счет= чик 14 результата, а также резистор 15 с эталонным сопротивлением, блок 16 управления и цифровое устройство 17 индикации.

Первый зажим резистора 15 с эталон- ным сопротивлением соединен с неподвижным контактом переключателя 2, второй зажим подключен к общей шине и к первому зажиму источника 1 эталонного напряжения, выход которого связан со вторым неподвижным контактом переключателя 2, подвижный контакт которого соединен со входом переключателя 4

84322

Однако в известном устройстве наблюдается влияние внутреннего сопротивления эталонного источника напряжения, ведущее к возникновению погрешнос тей.

Цель изобретения — повышение точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в цифровой вольтметр, содержащий источники измеряемого и эталонного у0 напряжений, последовательно соединенные усилитель, интегрирующий аналогоцифровой преобразователь, селектор, счетно-решающее устройство и устройство цифровой индикации, вход управления которого, а также интегрирующе-, го аналого-цифрового преобразователя и селектора подключены к выходам блока управления, к второму входу селектора подключен генератор импульсов, а вход

1 ф полярности, неподвижные контакты которого подключены к зажимам источника 3. изМеряемого напряжения, а выход связан со входом блока 16 управления и входом усилителя 5, который по выходу соединен со входом интегрирующего аналого-цифрового преобразователя 7, выход которого связан со входом селектора 8, второй вход которого подключен к выходу генератора 6 импульсов, а.соответствующие выходы селектора 8 соединены со входами реверсивных счетчиков 10 и 11 и счетчика 14 счетнорешающего устройства 9. Причем информационные выходы счетчиков !О и 14 соединены со входами группы 13 элементов совпадения, выходы которых через элемент 12 собирания подключены к суммирующему входу реверсивного счетчика 11, вычитающий вход которого соединен с вы— ходом селектора 8, а выход подключен ко.входу селектора 8, информационные выход счетчика 14 связаны со входами устройства !7 цифровой индикации, причем выходы блока управления соединены со входами управления- переключателя 2, переключателя 4 полярности, преобразователя 7, селектора 8 и устройства 17 цифровой индикации.

Вольтметр работает следующим образом.

В исходном состоянии блок 16 управления устанавливает переключатель 2 в верхнее положение, а переключатель 4 полярности в положение, при котором напряжение U!! источника 1 включается согласно с напряжением Ux источника 3.

Таким образом, на вход усилителя 5 с входным сопротивлением КВхподается напряжение, пропорционапьное сумме

UX + О g напряжений. Если источник 1 эталонного напряжения имеет внутреннее сопротивление Ro, источник 3 внутреннее сопротивление Rx, то напряжение, усиливаемое усилителем 5, равно (Ux+Uo) Rex

Х 0 ВХ

Поэтому по сигналу из блока 16 управления интегрирующий аналого-цифровой преобразователь 7 открывает селектор 8 на время Т = К.U<+B, пропорциональное напряжению U, где К вЂ” коэффициент пропорциональности;  — постоянная смещения, вызванная дрейфом блоков цепи аналого-цифрового пре— образования . При открытом селекторе 8 на суммирующий вход реверсивного счет5 8432;1 чика и вычитающий вход реверсивного счетчика ll счетно-решающего устройства 9 поступает число импульсов, равное

К,0 0 )- К х о -1 Ro+Rx+R bx a где К вЂ” коэффициент пропорциональности;

 — постоянная смещения, вызванная дрейфом блоков цепи аналого-цифрового преобразования.

При этом в счетчике ll фиксируется дополнительный код числа N„, т.е.

Nо-N,где 11 — информационная емкость счетчика 11. !

Во втором такте блок 16 управления переводит переключатель. 4 полярности в противоположное. состояние, при котором напряжение U y включается встречно к напряжению Ug источника 1.

На входе усилителя напряжение (1.!о Ох) Рех

02 =

Rg+ Rx+ Rex

В процессе аналого-цифрового преобразования напряжений блоками 3, 6, 7 и 8 через элемент 12 собирания на суммирующий вход реверсивного счетчика 11 поступает число импуль †. пульсов

N=f о о

С учетом того, 1,! 1,! К 1 ЕхUî to„

-1 R„+R +Вех -"

"отношение

М - и

1 12

Nz

= oN Д

1 что

2K P RxFoUx

R i Ro+R„x

0а

2Ux сов

K(U о — 0к) fî Rex

R В„+В

Бх зо

Uo N-! — 1 а

Х 2 Nq — ЙЗ или

U = — - N

Uo .х 2ЦО т.е. код N в счетчике 14 пропорционален значению измеряемого напряжения при —, гратном 10

Оо К

2Np

По окончании цикла аналого-цифрового преобразования результат измерения индицируется в устройстве 17 цифровой индикации.

Результаты измерения практически не зависят от построенного смещения В, изменения наклона и функции преобразования вольтметра, а также от внутренних сопротивлений измеряемого и эталонного источников напряжения.

Формула изобретения

Цифровой вольтметр, содержащий источники измеряемого и эталонного на55 пряжений, последовательно соединенные усилитель, интегрирующий а11алого-цифровой преобразователь, селектор, счетно-решающее устройство и устройство

При этом в счетчике 1! фиксируется дополнительный код числа

2К о| ех Ио " + " — "х+ 1о о+ х Rex

В третьем такте измерения блок управления переводит переключатель 4 в исходное состояние, а переключатель 2 в нижнее положение. При этом сопротивление принимается равным.априорно известному значению R внутреннего сопротивления эталонного источника напряжения. На входе усилителя 5 напряжение

"х Rsx

Rx+ Ро+Rex которое по сигналу из блока 16 управления преобразуется в код числа о р

f ° К UK.Rex

Rõ о+Rex который поступает на вход реверсивного счетчика 10, вследствие чего в не фиксируется код числа

fî K" R axЖ о

N -й

4 3 P +Ro+ RBx

Реверсивный счетчик 10, элемент 12 собирания, группа 13 элементов совпадения и счетчик 14 результата обl 6 разуют двоичный умножитель частоты.

Поэтому при открытии селектора 8 по сигналам из блока 16 управления с окончанием третьего такта измерения на вход счетчика 14 поступают импульсы с частотой следования fo генератора 6.

На выходе элемента 12 собирания имеем импульсы с частотой следования

Na где N. -М вЂ” код числа в счетчике 10.

Э

С приходом на суммирующий вход счетчика 11 числа импульсов Й„ - N2 =

fo К 1!Вс"х

В х он переходит в нулевое

Rx+R p+ Rex состояние, вследствие чего сигнал с его выхода закрывает селектор 8 и поступление импульсов на вход счетчика 14 прекращается.

В счетчике 14 фиксируется число им—

84322 цифровой индикации, вход управления которого, а также интегрирующего аналого-цифрового преобразователя и селектора подключены к выходам блока управления, к второму входу селектора подключен генератор импульсов, а вход усилителя соединен с выходом переключателя полярности, .одни входы которого соединены с выходами источника измеряемого напряжения, другие с выхо- 1р дом переключателя, один вход которого подключен к выхоцу источника эталонного сигнала, а входы управления переключателя полярности и переключателя соединены с соответствующими выходами

l 8 ми блока управления, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введен резистор с эталонным сопротивлением, включенный между общей шиной и вторым входом переключателя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

l. Бромберг Э.M. и др. Тестовые методы повышения точности измерения.

Л., "Энергия", 1978, с. 121 †1, рис. 6-5.

2. "Приборы и техника эксперимента", 1978, В 2, с. 83-85 (прототип).

Составитель Н. Козлов

Редактор Л. Пчелинская Техреду Н Бабурка Корректор Л Иван

Заказ 5163/81 Тираж 988 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москвад Ж-35 Раушская наб. д. 4/5

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