Цифровой вольтметр

 

Oh ИСАКИИ

ИÇOSPETЕН ИЯ

К АВе ОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Ресиублин

<и>921077 (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву ¹ 805491 (22) Зая влено 15.06.- 78 (2 I ) 2627930/18-2 1 с присоединением заявки РЙ(23) ПриоритетОпубликовано 15.04 82 Бюллетень М 14 (5l)M. Кл, Н 03 К 13/20

Гооударстмнный комнтет

СССР по делан нзабретеннй н открытнй (53) УДК 681. .325(088.8) Дата опубликования описания 18 04,82

И. И. Волков, В. И. Бутырев, Е, П. Черкасский и А. С. Агеев (72) Авторы изобретения

Куйбышевский политехнический инс ту ,;.1" ! (71) Заявитель (5 4) U ИФ РОЕОЙ ВОЛ ЬТМЕТ P

Изобретение относится к средствам пирровой измерительной техники,использутощим метод время-импульсного преобразования, и может быть использовано в системах автоматического контроля, в информационно-измерительных системах, в лаборатор5 но-испытательных комплэксах цля измерения постоянных напряжений обеих полярностей.

По основному авт. св. № 805491из«1О вестен цифровой вольтметр, содержащий аналоговый ключ, информационный вход которого подключен ко входу устройства, выход аналогового ключа подключен к первому входу сумматора, второй вход кого15 рого подключен к выходу источника постоянного напряжения, а выхоц сумматора соединен с первым входом блока сравне ния, выход которого подкпочен к счетно

20 му входу второго триггера, который своим, выходом подключен к первому входу элемента И, первый выход блока уппавжиия присоединен через блок зацер жки и генератор пилообразного напряже ния ко второму входу блока сравнения, а также через блок деления частоты на два — к управляющему вхопу аналогового ключа и к установочным входам триггера знака и второго тригтера, второй выход блока управжния соединен со вторым входом элемента И.

Недостатком устройства является его сложность, обусловленная наятчием в его схеме такого блока, как реверсивный счетчик со сложной схемой управжния, а также . получение результата измерения только в прямом коде.

Кель изобретения - расширение функ» цианальных возможносте L

Поставжнная дель достигается тем, что в цифровой вольтметр, содержащий аналоговый ключ, сумматор, источник постоянного напряжения, блок управления, триггер, элемент И, блок управления, блок задержки, генератор пилообразного напряжения, блок дежния частоты на два и триггер знака, ввецены эжменты Иск3 92 10 лючаюшее ИЛИ и накопительный счетчик, причем счетный вход накопительного счетчика подсоединен с выходу элемента

И, а выходы накопительного счетчика подI ключены к первым входам элементов Иск- 5 лючаюших ИЛИ, вторые входы которых соединены между собой и с выхоцом триггера знака, счетный вход которого подсоединен к выходу старшего разряда накопитеж ного счетчика, установочный 10 вход которого подключен к выходу блока частоты на два.

На фиг. 1 изображена функциональная электрическая схема устройства на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняю- 15 шие работу устройства.

Ввод устройства подключен к информаиионному входу аналогового. ключа 1, выход которого подключен к первому входу . сумматора;2, второй вход которого поц«лючен к выходу источника постоянного .напряжения 3, выход сумматора 2 соединен с первым вхоцом блока сравнения 4, выхоц которого подключен к счетному входу второго триггера 5, который своим 5 входом поцключен к первому входу элемента И 6, первый выхоц блока управления 7 присоединен через блок задержки 8 и генератор пилообразного напряжения 9 ко второму входу блока сравнения 4, а также через блок деления частоты на два 10 — к установочным входам триггера знака 11, второго триггера 5, накопительного счетчика 12, а также управляющему входу аналогового ключа 1, второй выход блока управления 7 подключен ко второму вхоцу элемента И 6, выход которого присоецинен к счетному входу накопительного счетчика 12, выхо-, ды которого подключены к первым вхо 0 цам элементов Исключающее ИЛИ 1 З,вторые аходы которых соединены между. собой и

I@ выходом триггера знака ll выход таршего разряца накопительного счетчи ка 12 присоединен к счетному входу триггера знака 11.

Устройство работает следующим образом.

Входной сигнал X(t) через аналогс вый ключ 1 поступает на первый вход 50 сумматора 2, на второй вход которого поступает опорное напряжение Uo с источника постоянного напряжения 3. При атом Ua удовлетворяет условию (X(t ) Uo . Блок управления 7 вырабатыва- 55 ет пусковые импульсы с периодом слецования Т/2, которые поступают на управляющий вход аналогового ключа 1 и че77 4 рез блок зацержки 8 на управляющий вход генератора пилообразного спряже- ния 9. В момент сравнения напряжений бло. ком сравнения 4 вырабатывается импульс, который устанавливает триггер 5 в ециничное положение, выходной сигнал которого поступает на один из выходов эжмента И 6, на цругой вход которого поступают счетные импульсы 1о с выхода блока управления 7. С выхода элмента

И 6 счетные импульсы поступают на вход накопительного счетчика 12. Время измерения опорного напряжения Uo равно

11=K(0o 4 0) где K - коэффициент пропорциональности; ь - напряжение, прецставляюшее собой сумму дрейфов генератора пилообразного напряжения и блока сравненйя, а также нечувствитель:ность блока сравнения.

Во второй периоц T/2 аналоговый ключ

1 открыт и на вход блока сравнения 4 поступает сумма опорного напряжения и входного сигнала Uo+ Х(4) °

В момент сравнения с пилообразным напряжением блоком сравнения 4 вырабатывается второй импульс, который устанавливает триггер 5 в нулевое положение, тем самым прекращая поступление счетных импульсов <о на вход накопительного счетчика 12. Время измерения суммы опорного напряжения Uo и входного сигнала Х(t ) составляет

1 =КEUo+X(t) > к01"

Если учесть, 1то за время Т величина ь0 не изменилась, (Т очень мало), то время, в течение которого на вход счетчика 12 поступают счетные импульсы равно (см. фиг. 2) t =Т/2- + 1 =Т/2+КХ(t ), Таким образом время не зависит от дрейфов опорного напряжения Llоo, генератора пилообразного напряжения 9, блока сравнения 4, от нечувствительности блока сравнения 4, а также задержек ñðàбатывания различных элементов устройст ва. При этом, если содержимое счетчика

12 превьпцает величину, соответствующую Т/2, то входной сигнал Х(g ) - положительный, если не превышает, то -огрицательный т.е, в счетчике 12 нахоцится информания как о величине входного сигнала Х(3), так и о его знаке. Итак время, в течение которого на вход счет92 10

5. птка 12 поступают счетные импульсы в зависимости от полярности Х(1), равно

t =Т/2 + КХ(2 )

Так как Т/2 всегда не меньше X(t); то последний разряд с выхода счетчика

12 несет информацию о знаке. При наличии единицы в последнем разряде входной сигнал является положительным, при наличия нуля «отрицательным. Это обстоятельство используется для прецставления выходного сигнала устройства в прямом коде, когда вхоцной сигнал X(t ) положительный и в обратном коце - когда вход- ,ной сигнал X(t ) отрицательный. Поэтому выходы счетчика 12 подключены к первым входам элементов Исключающее ИЛИ 13, а выход последнего разряда счетчика 12 поцключен к счетному входу триггера 20 знака 11, выход которого поцключен ко вторым входам элементов Исключающее

ИЛИ.

Одновременно с этим пусковые импуль-. сы с выхода блока управления 7 поступа 2s ют на вхоц блока целения на два 10, с выхода которого импульсы сброса с периодом следования Т поступают на установочные входы в нуль триггера 5, триггера знака 11 и счетчика 12. Таким об разом, после двух пусковых импульсов, . когца, процесс измерения закончится, импульс сброса подготавливает устройство для следуюшего измерения. При этом, после каждого измерения импульс- сброса поцтверждает нулевое состояние три гера 5, а в случае сбоя привоцит его в нулевое состояние. Обьем счетчика. выбиРаетси таким, чтобы при х(1 )=О s noc леднем старшем разряде была 1, а в ос-: тальных младших разрядах - О. Использование новых блоков, таких как.накопительный счетчик и элементов Исключающее ИЛИ, выгодно отличается от извесь- ного устройства, поскольку при сохранении всех функциональных возможностей

1, 77 и метрологических характеристик оно яв ляется более простым, и кроме того предлагаемый цифровой вольтметр позволяет входные напряжения отрицательной полярности представлять на выходе в виде до полнительного кода (если отсоединить управляющий вход элементов Исключающий

ИЛИ ьт выхода триггера знака), что имеет черезвычайно важное значение при стыковке цифрового вольтметра с различного рода вычислительными устройствами (мини ЭВМ, микрокомпрессорами), в большинстве из KoTopblx отрицательные чис« ла представляются именно в цополнительном коце. Сжцовательно, наряду с уменьшением сложности прецлагаемое устрой" ство облацает большими функциональными возможностями и более широкой областью применения по сравнению с известным.

Формула изобретения цифровой вольтметр по авт; св.

N 805491,отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, введены элемен-, ты Исключающее ИЛИ и накопительный счетчик, причем счетный вход накопительного.счетчйка подсоединен к выходу. элемента И, а выходы накопительного счетчика поцключены к первым входам элементов Исключающее ИЛИ, вторые входы которых соединены межцу собой и с выходом триггера знака, счетный вход которого подсоединен к выходу старшего разряда накопительного счетчика, установочный вход которого подключен к выходу блока деления частоты на два.

Источники информации, прщ ятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Jh 805491. кл. Н 0 3 К 13/20 по эа» явке lP 2476702/18-20. г

92 1077 (сд (Е), гпн)

Vp (pnp)

Составитель В, Солодова

Редактор С. Запесочный Текред М. Гергель Корректор E, Ро .пко

Закаэ 2380/74 Тираж 954 Подписное

ВНИИ ПИ Государственного комитета -СССР по делам иэобретений и открытий

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

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