Цифровой вольтметр

 

С. Г. Булыга, Н. И. Грибок, В. И. Зорий, P. Н..

В. И. Пуцыло, Е. И. Шморгун и В. А. Яцук (22) Авторы изобретения .. .ЖСЮЮЗИ! Я йА Ж6 "НФТЕЯИ БАЮКАЯ

ЯВЬЛИЭТБКА и

Львовский ордена Ленина политехнический ин ут им. Ленинского комсомопа (7!) Заявитель (54) 1ХИФРОВОЙ ВОЛЬТМЕТР

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для построения щитовых цифровых вольтметров.

Известен цифровой вольтметр, содержащий усилитель, источник опорного напряжения, источник напряжения смешения, интегратор, нуль-орган, ключи, блок управления ключами, блок управления уст ройством, фазовый детектор, генератор. тактовых импульсов, делитель частоты, 6цок индикации полярности, счетчик, устройство переноса, устройство памяти, дешифратор с индикаторным табло t,1 ).

Недостатком данного цифрового воль| метра является низкая точность и надежность преобразования.

Целью изобретения является повышение точности и надежности преобразования.

Поставленная цель достигается тем, что в цифровой вольтметр, содержащий блок индикации полярности, первый ключ, первый вход которого соединен с первой входной шиной, второй вход †с первым выходом блока управления ключами, третий вход - с первым входом усилителя, второй вход которого через источник напряжения смешения соединен с второй, входной шиной, а выход - с первым вхо-. дом второго ключа, второй вход которого соединен с вторым выходом блока

ip управления ключей, а третий вход - с первыми входами третьего и четвертого ключа R с входом интегратора, выход которого соединен с входом нуль-органа, выход которого соединен с вторым вхо-, ig дом третьего ключа и входом блока управления, первый выход которого coegsнен с входом блока управления ключами, второй выход - с первым входом блока переноса, третий выход - с первым вхо о дом блока памяти, четвертый выход - с первыми входами делителя частоты и фазового детектора, пятый выход - с вхо-. дом делителя частоты и выходом генева-.

6613 4

В первом такте измерения замыкамзт ключи 2 и 3 и размыкают ключ 5. На вход интегратора подают напряжение х -" см + <" . (q

3 1 где К вЂ” коэффициент преобрюования усилит еля 7;

- выходное напряжение источника см

6 напряжения смешения;

10 63 — приведенный ко входу дрейф усилителя.

За время первогО такта напряжение на выходе интегратора 9 достигает величины

К(Осм ФЬЧ) Г 4 г ou.- / / ц " о

t ge $ - частота следования иьаГульсов о с генератора тактовых импульсов.

В третьем такте размыкают ключ 4, и замыкакп ключ 5. Происходит установка интегратора 9 в нулевое состояние.

В четвертом такте ключ 5 размыкают, а ключи 1 и 3 замыкают. На вход интегратора поступает напряженн.-. (J равное т " х, = (0х+0см+и), (p>

3 96 тора тактовых импульсов, выход которого соединен с выходом фазового детектора, второй вход которого соединен с шиной

"50 Гп", причем третий вход третьего ипоча соединен с третьим выходом блока управления ключами, четвертый выход которого соединен с вторым входом четвертого ключа, третий вход которого соединен с источником опорного напряжения, причем входы дешифратора с индикаторным таблом соединены с выходами блока памяти, вторые входы которого соединены с выходами блока переноса, вторые выходы которого соедИнены с выходами счетчика, введены пятый ключ, два элемента И, элемент ИЛИ, два триггера, реверсивный счетчик, входы которого соединены с шес;гым и седьмым выходами блока управления, а выход - с входом первого триггера, выход которого соеди-. нен с первыми входами блока индикапии полярности первого элемента И и элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с вторым входом блока индииапии .полярности, элемента И и выходом второго триггера, а выход - с первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с восьмым выходом блока управления, третий вход — с выходом первого элемента И, а выход - с входом счетчика, при этом вход второго триггера соединен с выходом нупь-органа, а пер. вый вход пятого кйюча соединен с второй входной шиной, второй вход - с третьим входом первого ключа, третий вход с пятйм выходом блока управления ключами.

На фиг. 1 Изображена структурная электрическая схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 и 3 - временные диаграммы работы вольтметра.

Устройство содержит ключи 1-5, источник 6 напряжений смешения, усилитель 7, источник 8 опорного напряжения, интегратор 9, нуль-орган 10, блок управления ключами 11, фазовый детектор

12, генератор 13 тактовых импульсов, делитель частоты 14, блок управления

15, реверсивный счетчик 16, триггеры

17 и 18, элемент ИЛИ 19, блок индикапии полярности 20, элементы И 21 и

22, счетчик 23, блок переноса 24, блок памяти 25 и дешифратор 26 с индикаторным табло.

Устройство работает следующим образом е

В исходном состоянии ключ 5 замкнут остальные разомкнуты,: а счетчики находятся в нулевом состоянии. АЛЬП = "ам+ )+ли 3 где ЬО- приведенный к входу дрейф ин

20 тегратора; — постоянная времени интегратоИ ра;

)1- — длитепьность первого такта.

Во втором такте ключи 2 и 3 размы-, 23 кают, и замыкают ключ 4. На вход интегратора 9 подают с источника 8 опорного напряжения напРяжение U . Напряжения О х и UD имеют противоположвх ные полярности. Во время второго такта

30 напряжение на выходе интегратора 9 спа д m senmmai Оных+а нуля, T.e.

ГМО, +м)+д01 (/О,/ ао) 0 си

3S (ц где Т0 —. длительность второго такта.

На время второго такта суммирующий . вход реверсивного счетчика 16 через блок управления 15 соединяют с генера40: тором 13 тактовых импульсов. За это время на реверсивный счетчик поступит 41 импульсов где Ug - измеряемое напряж:пне, 66613

13. Так как один из триггеров 17 или

15 18 находится в единичном состоянии, I элемент ИЛИ 19 разрешает проходить тактовым импульсам через элемент

И 22 на счетчик 23.

Появление логической единипы на

T4Ó0. (e) !

00/ hu по командам иэ блока управления управляет блок управления ключами 11. Команда начала третьего и шестого такта вырабатывается блоком управления после срабатывания нуль-органа во втором и пятом такте соответственно., Таким образом, введение в устройсть,. дополнительных элементов позволяет повысить точность измерения благодаря

;1а время и.твертого такта напряжение

Но выходе интегратора наростает до уровня (} Вы

"ЬЬ! g+ = C<(ull+uc+ a, У ) + au) „ . ®

Где 74 — длительность четвертбго такта.

Прй этом напряжение смешения выбирают таким, чтобы ("См! >((/Х,еоХ+ У лак ( что позволяет при любой полярности входного напряжения получить на выходе уси- лителя напрякение одной полярности, противоположной полярности Uо .

В пятом такте ключи 1 и 3 размыкают, а ключ 4 замыкают. За время пято го такта происходит спад напряжения на выходе интегратора от уровня O b/}l до нуляэ (K(Uz+U +и)+ьо1 т4. »

И

= (/Ооl-40) . . --O, т (8)

И где Т - — длительность пятого такта.

Длйтельность пятого такта равна

la(U)L+ОСМ+ У)+6 О (9}

l 0îI — «

На время пятого такта вычитаюший вход реверсивного счетчика подключается через блок управления к генератору тактовых импульсов. За это время на-реверсивный с Фтчик поступят Я импульсовв.

С помошью триггеров 17 и 18, элементов И 21 и 22 и элемента ИЛИ 19 получают разность между числом импульсов Й„и Ng . Так как длительность первого и четвертого тактов равна периоду колебаний напряжения питающей сети Т. = Т, = Т, частота следования импульсов с генератора тактовых импульсов когерентна этому периоду, то величина Я постоянна и пропорциональна измеряемому напряжению @x+uc+ ).аИ

N =N-ì-— ((/,/-д(} о

Т f

3S

49

g(Uca +bS)iS Z < КОх 4 о (u t--СО /Оо/ -аО (Переход нуль-органа в нулевое состояние переводит триггер 17 в единичное состояние. При поступлении на реверсивный счстяк 16 импульсов Я триггер

18 переводятся в единичное состояние.

С момеата начала пятого такта на один из выходов элемента И 22 через блок

15 управлекия поступают импульсы с выхода генератора тактовых импульсов другом триггере приводит к срабатыванию элемента И 21, что служит командой окончания измерения и одновременно запрещает прохождение тактовых импульсов на счетчик 23 и реверсивный счеч чик 16. За промежуток времени между переходом триггеров в единичное состояние на счетчик поступит число импульсов, равное разности 141 - Й

В случае, если первым в единичное состояние перейдет триггер 17, что свидетельствует о том, что 4 )с м У / см + b.ó то блок индикации полярности 20 покажет знак "- (фиг. 3). Если первым в единичное состояние перейдет триггер

18, это значит, что 4 UcMt597lgo + У то блок индикайии полярности покажет знак + (фиг. 2).

В шестом такте ключ 4 размыкают и замыкают ключ 5. Происходит установка интегратора в нулевое состояние. В этом же такте, по окончании измерения, подают команду на перепись информации со счетчика в устройство памяти и индикации ее на информационном табло.

Всей работой устройства управляют сигналами иэ блока управления. Ключами 7 Г компенсации аддитивной составляющей погрешности, позволяет использовать в качестве усилителя - ycmarrem постоянного тока прямого усиления, и не требуег точной подгонки напряжения смешения е

Использование усилителя постоянного тока прямого усиления, вместо усилителя с каналом модуляции - демодулящйи, повышает надежность предлагаемого устройства.

Формула изобретения

Цифровой вольтметр, содержаший блок индикации полярности, первый ключ, первый вход которого соединен с. первой входной шиной, второй вход - с первым выходом блока управления юпочами, третий вход - с первым входом усилителя, второй вход которого через источник напряжения смещения соединен с второй входной шиной, а выход - с первым входом второго ключа, второй вход которого соединен с вторым выходом блока управления ключей, а третий вход — с первыми входами третьего и четвертого ключей и с входом июегратора, выход которого соединен с входом нуль-органа, выход которого соединен с вторым входом третьего ключа и входом блока управления, первый выход которого. соединен с входом. блока управления ключами, второй выход — с первым входом блока переноса, третий выход — с первым входом блока памяти, четвертый выход - с первыми входами делителя чистоты фазового детектора, пятый выход - с входом делителя частоты и выходом генератора так товых импульсов, вход которого соединен с выходом фазового детектора, второй

6613 вход которого соединен с шиной . 50 Гц", причем третий вход третьего ключа сое динен с третьим выходом блока управления ключами, четвертый выход которого соединен с вторым, входом четвертого ключа, третий вход которого соединен с источником опорного напряжения, причем входы дешифратора с индикаторным табло соединены с выходами блока памяти, 16 вторые входы которого соединены с выходами блока переноса, вторые выходы которого соединены с. выходами счетчика, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью повышения точности и надежности

1$ преобразования, введены пятый ключ, два элемента И, элемент ИЛИ, два триггера, реверсивный счетчик, входы которого соединены с шестым и седьмым выходами блока управления, а выход26 с входом первого триггера, выход которого соединен с первыми входами блока индикации полярности первого элемента

И и элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с вторым входом блока индикаИ ции полярности, элемента И и выходом второго триггера, а выход - с первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с восьмым выходом блока управления, третий вход — с выхоЗр дом первого элемента И, а выход - с входом счетчика, при этом вход второго . триггера соединен с выходом нуль-органа, а первый вход пятого ключа соединен с второй входной шиной, второй вход— третьим входом nepsoro ключа третий вход» с пятым выходом блока управления ключами, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

34 347509, кл. Н 03 К 13/20, 1972 (прототип) ..

966613

uk/» домр . V

Составитель A. Кузнепов

Редактор E. Дичинская Техред З.Палий Корректор M. 1ilapo ra

Заказ 7836/62 . Тираж 717 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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