Цифровой измеритель напряжения

 

ОПИСАНИЕ< 921078

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советск их

Социалистические республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свил-ву(5i)NL. Кл.

Н 03 К 1Э/20 (22) Заявлено 19.02.80 (21) 2851 182/18-2 1 с присоединением заявки М(23)ПриоритетЗасудеретеанный квинтет

Опубликовано 15.04,82. Бюллетень Рй 14

Дата опубликования описания 18.04,82 на делам наебретеннй н открытнй (53) УДК 681, ° .825(088.8) .. ага н.

Т,: M. Алиев, А. А, Тер-Хачатуров и Х, А, фсмайлов

1 а„" ".д (72) Авторы изобретения

Азербайджанский институт нефти и химии им. М. Азизбекова (7I ) Заявитель (54) ЦИФРОЕЮЧ ИЗМЕРИТЕЛЪ НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к цифровой электроизмерительной технике.

Известен цифровой измеритель напряжения, содержащий цва сравнивающих блока, один вход первого из которых подсоединен к общей шине, а другой - к выходу

5 генератора пилообразного напряжения и первому входу второго сравнивающего блока, второй вход которого поцсоецинен к источнику измеряемого напряжения, RR-триггер, $- и R- вхоцы которых coeic цинены, соответственно с выхоцами первого и второго сравнивающих блоков, а выход соединен с одним вхоцом элемента И, вход которого ссецинен с выходом генератора импульсов, а выход — со вхо-.

1$ цом счетчика 11.

Однако в данном измерител ввицу того, что переход пилообразного напряжения через нуль осуществляется первым срав26 нивающим блоком,то коррекция произвоцится только ацдитивной погрешности. Не корректируется мультипликативная погреш-, ность, являющаяся основной и вызванной, 2 в сснсвном, неа1нейностью пилообразно ф напряжения.

Известен цифровой измеритель напря жения, в котором применен наиболее уни версальный метоц автоматической коррек ции погрешностей." Он содержит днухпб-, зиционный переключатель, один вход ко- . торого соецинен с входным зажимом устройства, другой вход соединен с выхо цом цифро-aíàëîãîâîãî преобразователя .напряжения, а выгод - со входом масшта бного усилителя, сравниватсаций блок, один

1вход которого соединен с выходом мас- штабного усйлителя, цругой вход соеци нен с выходом генератора ступенчатого напряжения и входом формирующего бло ка, а выход - со входами первого и второго счетньвс триггеров, опий выхоц первого из которых соедиттен со входом первого ключа, а другой выход - с уп равляющим входом генератора ступенчатого напряжетвтя, один выход второго счетного триггера соецинен со входом второго ключа, а другой выход — со szo

921078 цом третьего ключа и управляющими вхо», дами дешифратора и матрицы памяти, вхоц первого ключа соединен со входом формирующего блока, а выход - co входами второго и третьего ключей, выхоцы которых соединены со вхоцами управ-с ления реверсивного счетчика, выход которого соединен с выходом дешифратора и через матрицы памяти - со входами цифро-аналогового преобразователя на- щ пряжения (1) .

В этом устройстве производится поочередное измерение входного сигнала и сигнала иифро-аналогового преобразователя напряжения и далее обрабатывается по фор,муле

9п = Чп-) - 9п- Чо где ц„- цифровой результат Й -го цикла коррекции;

- цифровой результат (rl -1)-ro рп-) цикла коррекции, — цифровой результат измерения n- выходной величины цифро-аналогового преобразователя;

90 - цифровой результат измерения. вх одно го напряжения.

Недостатком данного устройства является низкое быстродействие, так как время измерения составляет :(г..1 ) гце 1 - время одного такта измерения входного напряжения или выходной величины цифро-аналогового преобразователя;

П вЂ” число тактов измерения3 и как видно из этой формулы, при большом числе циклов коррекции время измерения также увеличивается, 40

Йель изобретения - повышение точно сти и быстродействия преобразования.

Поставленная цель достигается тем, что в цифровой измеритель напряжения, соцержащий первый блок сравнения, первый вход которого соединен с входной шиной, а выход - с Q-входом RQ -триггера, счетный триггер, единичный выход которого через ключ соединен со счетным вхоцом реверсивного счетчика выхоцы которого через последовательно соединенныее блок памяти и цифроаналоговый преобразователь соецинены с первым входом двухпоэиционного переключателя, второй вход которого соецинен с обшей шиной, а третий axog - с первым выходом блока управления,"второй и третий выходы которого соединены соответст,венно с управляющими входами блока памяти и реверсивного счетчика, введены генератор импульсов, второй блок сравнения, элементы И и ИЛИ и генератор линейно-изменяющегося напряжения, управляющий вход которого соединен с четвертым выходом блока управления, а выход соедйнен со вторым вхоцом первого блока сравнения и с первым входом второго блока сравнения, второй вход кбторого подключен к выходу двухпозиционного переключателя, а выход подключен к

5-входу RS -триггера и к первым входам .элементов И и ИЛИ, вторые входы которых соединены с выходом первого блока сравнения, при этом выход элемента И соединен с, -вхоцом счетного триггера, счетный вход которого сдецинен с выходом элемента ИЛИ, а выход генератора соединен со вторым вхоцом ключа".

На чертеже представлена структурная схема цифрового измерителя напряжения.

Цифровой измеритель. содержит генератор 1 линейно-изменяющегося напряжения (ГЛИН), цвухпоэипионный переключатель

2, сравнивающие блоки 3 и 4, элемент 5

ИЛИ, элемент 6 И, КЬ григгер 7, счет ный триггер 8, генератор 9 импульсов, ключ 10,"реверсивный счетчик 11, матрица 12 памяти, цифро-аналоговый преобразователь (UAH) 13 и блок 14 управления.

Устройство работает следующим образом. 1

В исходном состоянии на выходе срав« кивающих блоков 3 и 4 имеются сигналы, соответствующие уровню логической "1», при этом элэмент И 6 срабатывает и в результате на выходе счетного триггера

8 удерживается в «О" и, следовательно, ключ 10 закрыт импульсы от генерат ра 9 на PC-11 не поступают.

По сигналу от блока 14 управления реверсивный счетчик 11 приводится;" в исходное состояние, цвухпоэиционный переключатель 2 подключается к земляной шине и запускается генератор 1. При переходе выходного напряжения ГЛИН 1 через нуль срабатывает сравнивающий блок 4, выходной сигнал которого устанавливает RS-триггер 7 в состояние 1, и через элемент ИЛИ переводит счетный триггер 8 в состояние 1 .:При этом открывается ключ 10 и выхоцпые сигналы генератора импульсов 9 поступают в реверсивный сигнал «1» с выход» Rfтриггера 7:

При равенстве выходного напрюкеппя генератора 1 входному напряжению (й

5 9210 срабатывает сравнивающий блок 3, вьгхопной сигнал которого через элемент 5

ИЛИ устанавливает счетный триггер 8 в состояние «О» и доступ импульсов в реверсивный счетчик 11 от генератора им- 5 пульсов прекращается. Таким образом, в реверсивном счетчике 11 получается цифровой результат измерения Ц„величи,ны их.

Как показано выше, результат п»го г0 скорректированного резульrara определяется по формуле:, Ч n = 9n-» — 9n-» "9o . Если это выражение переписать в виде»5

9n= 9n-» +(Uo -9n-») J то видно, что цля получения результата, кажцого ыикла коррекции к препыпущему скорректированному результату (или 20 к результату иг«ерения 0» -в -.»о в первом цикле коррекции} следует прибавить разность (Ца - Ц,, » ) (или вычесть, в зависимости от знака разности). Эту разность можно получить ecru 25 .производить одновременное сравнение входного напряжения Ох и выходного напряжения UAIT . При этом, от момента срабатывания оцного сравнивающего блока цо момента срабатывания цругого, им З0 пульсы генератора 9 пропускаются через ключ в реверсивный счетчик, где происхоцит суммирование (или вычитание) кода с ранее записанным в нем коцом предыдущего измерения. В результате при ицентичных характеристтгках сравнивающих блоков получаются скорректированные результаты измерения входного напряже- ния.

Полученный результат 9о первого sa- мерения Ux запоминается в реверсивном счетчике 11 и по силгалу от блока управления 14 записывается в матрицу 12 памяти, выходные сигналы которого подаются на вход ЦАП 13. На выхоце по» следнего образуется напряжение, coom

t ветствующее коду >a . По сигналу от блока управления 14 цвухпозиционный переключатель 2 замыкается на вьгход

UAIl 13 и запускается ГЛИН 1.

SO

Выхопной сигнал ГЛИН 1 подается на вход обоих сравнивакецнх блоков 3 и

4, с помощью которых осуществляется одновременное сравнение входного напряжения Ug и выходного напряжения, UAII

13, первым срабатывает сравниваюицгй блок 3, если U„< U, или же сравнивающий блок 4, еслг IJx» Ц u, . Вы78 6

: хоцные сигналы сравниваюших блоков проходят через элемент ИЛИ и перебрасывают счетный триггер 8, на выхопе которого создается разностный времен» ной интервал между результатами сравнения Ux и Оц,, В случае, если

Ux < 0„, (т.е. Чо< Мо, roe q0, результат измерения выходного напряже-. ния UAll 13,после преобразования кода

Уа в напряжение) первым срабатывает сравнивающий блок 3, выходной сигнал которого подается на К-вход Ю-триг гера 7 и устанавливает его в нулевое состояние. Тем самым реверсивный счетчик 11 становится в режим вычитания."

В случае, если g„> Uu (т.е. Ца " Чв) первым срабатывает. сравнивающий блок 4, выходной сигнал которого устанавливает

R5-триггер 7 в единичное состояние и тем самым реверснвный счетчик 11 ставится в режим сложения. Поэтому за интервал времени, полученный между моментами срабатывания сравнивающих блоков 3 и 4, открывается ключ 10, импульсы генератора 9 импульсов подаюься в реверсивный счетчик 11 и склацы ваются (вычитаются) с ранее записан» ным результатом. Б итоге получаем первый скорректированный результат измерения Ц» величины. Ux .

Во втором цикле коррекции коц Ч» запоминается в реверсивном счетчике 11 и по сижалу or блока 14 управления переписывается в матрицу 12. памяти, выходные силы которого управляют разрярядами UAH 13. На выхоце последнего образуется напряжение, пропорциональное .коду Ц» . Производится одновременное ,сравнение Ux и Uq, с помощью ГЛИН 1, Затем вновь определяется разностный временной интервал, в течение которого в реверсивный счетчик 1.1 поступают импульсы г эйератора 9 и в зависимости от знака разнести (go — Ч,», гпе Ч„ результат измерения вьщодного напряжения UAII 13 после преобразования кода 3 в напряжение) проиэвопится гкбо суммирование либо вычитание в реверсивном счетчике 11. Таким образом, получаем второй скорректированный, результат измерения М» величины Vx .

Далее измерительно-вычислительный процесс процолжается аналогично до момента равенства Ох и выходного напряжения БАП 13. При этом сравнивакицие блоки 3 и 4 срабатывают одновременно, выходные сигналы которых через элемент И 6 устанавливают счетный

ВНИИПИ

Заказ 2380/74 Тираж 954 . Подписное

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

7 92 ниггер 8 в нулевое состояние. Тем самым процесс измерения и коррекции заканчивается.

В предложенном измерителе время из;мерения составляет

<=(), > т.Ь ° в каждом цикле каррекции требуется времени измерения на один такт меньше, чем в известном устройстве (в общем случае примерно в два раза меньше, чем в известном устройстве). Таким образом повышается быстродействие цифрового измерителя напряжения. Это позволют также значительно уменьшить динамическую погрешность от изменения входной величины за время йзмерения.

Одна. из отличительных особенностей предложенного устройства or известного заключается в том, что в нем не производится коммутация входного напряжения и это позволяет исключить в жяния погрешностей вхоцного переключателя на общую результирующую погрешность, Формула изобретения

Цифровой измеритель напряжения, содержащий первый блок сравнения, первый вхоц которого соединен со вхоцной шиной, а выход - с R-входом RS-триггера, счетный триггер, единичный выход .которого через ключ соединен со счетным входом реверсивного счетчика, выходы которого через последовательно соединенные блок памяти и цифроаналоговый преобразователь соединены с первым вхо10 78 8 дом двухпозиционного переключателя, второй вход которого соединен с общей шиной, а третий вход - с пфвым выходом блока управления, второй и третий вы5 ходы которого соединены соответственно с управляющими входами блока памяти и реверсивного счетчика, о т л и « ч а ю ш и и с я тем, что, с целью по- вышения точности и быстродействия преобразования, введены тенератор импульсов, второй блок сравнения, элементы

И и ИЛИ и генератор линейно-изменяющегося напряжения, управляющий вход которого соединен с четвертым выходом блока управления, a выход соединен со втс рым входом первого блока сравнения и с первым входом второго блока сравнения, второй вход которого подключен к выходу двухпозиционного переключателя, а

20 выход подключен к 3 -входу К3-триггера и к первым вхоцам элементов И и

ИЛИ, вторые входы которых соецинены с выходом первого блока сравнения, при этом abarод элемента И соединен с Rвходом счетного триггера, счетный вход которого соединен с выходом элемента

ИЛИ, а выход генератора соединен с вторым входом ключа, Источники информации, 30 принятые во внимание при экспертизе

1, Гитис Э. И. Преобразователи информации для электронных цифровых вычислительных устройств; М., Энергия", 1975, с. 389, оис, 8-8.

2. Алиев Т. Я. и др. Автоматическая коррекция погрешностей цифровых измерительных приборов. И., Энергия", 1975, c.: 146-148, рис. 3-2, 1