Способ измерения отношения двух напряжений

 

О П И С А Н И Е ()983562

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советсннк

Социалистических

Реснубянн

Ф

Ф

t г

К ASTODCNOhAY СВИДЮтвльСтву

Ъ (6l ) Дояолннтельное к авт. свид-ву (53)N. Кл.

6 01 R 19/10 (22)ЗаЯвлено 06.06.80(2!) 2933871/18-21 с присоединением заявкн М— (2;3) П рно рнтет—

9еудаустаекы5 квинтет

СССР во делан изобретений н атпрытвй

Опубликовано 23.12.82. Бюллетень ph 47 (53) ggg 621 3+ .2(088.8) Дата опубликования описания 23. 12 .82

В. Г. Брандорф, В. Л. Котляров и -Л. В. Ольшевская

/

3„.

Львовский ордена Ленина политехй щеский институт им. Ленинского комсомола и Львовский лесотехнйчес и институт (72) Авторы изобретения (71) Заявители (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ОТНОИЕНИЯ ДВУХ НАПРЯЖЕНИЙ

Изобретение относится к вычислительной и измерительной технике и может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах, в измерительных приборах, а также в аналогоцифровых преобразователях.

Известен способ измерения отношения двух напряжений, основанный на том, что определяют интервал времени от начала экспоненциального спада напряжения от уровня, пропорционального первому входному напряжению, до момента его равенства опорному, опре деляют интервал времени от начала экспоненциального спада напряжения от уровня, пропорционального второму входному напряжекию, до момента его равенства тому же опорному напряжению и по разности этих интервалов времени определяют логарифм отношения ро двух напряжений

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ, заключающийся в фиксации моментов равенства входных напряжений экспоненциально гадающему с постоянной времени опорному напряжению, выделении интервала времени Т между момен1 тами равенства, формировании постоянного интервала времени Т, начало о которого совмещают с началом интервала Т, по окончании интервала Т фор-. мируют второе экспоненциально падающее.напряжение от постоянного onop o"" го начального уровня с постоянной времени и фиксируют значение этого напряжения в момент окончания интервала Т, а также постоянную времени. второго экспоненциально падающего напряжения устанавливают равной фу, где n - показатель степени, в которую необходимо возвести отношение двух напряжений $ 2).

Недостатком известных способов является низкая точность.

Цель изобретения - повышение точности измерения.

4 -с =ГНИ вЂ” 7 (2) (1 & 1 1 () ЬХ 2.

-с А, (4) кg где С вЂ” момент, времени, соответствующий началу формирования

3 983562 4

Поставленная цель достигается тем, к управляющим входам которого подключто согласно способу измерения отно- цены источники сигналов Пуск" и шения двух напряжений, основанному "Сброс на фиксации моментов равенства вход- Сущность способа заключается в ных напряжений экспоненциально падаю- 5 следующем. щему с постоянной времени Г опорному . Экспоненциальное опорное напряже-+/Г вня О напряжению и выделении интервала вре- ние О = U Е падает от уровня мени Т между моментами равенства, большего, чем опорное напряжение U q„ дополнительно фиксируют моменты ра- которое, в свою очередь, больше маквенства двух постоянных опорных на- 1О симального входного напряжения, до пряжений экспоненциально падающему уровня опорного напряжения О, меньопорному напряжению, измеряют интер- шего, чем минимальное входное напрявал времени между моментами фиксации, жение. вычитают из него интервал времени Т„, Можно показать, что запоминают полученную разность вре- 15 р 0о мен, формируют второе экспоненциально падающее r постоянной времени 3

02 напряжение от опорного уровня с мо- где t и 1 — моме р — моменты времени, соотмента начала формирования второго экспоненциально падающего с постоян- 20 раве с авенства экспоненциаль. ной времени Г напряжения через время, ного опо ного напряженого о ор равное запомненному, фиксируют значе- ния напр е ния нап яжениям U u

02 ние отношения напряжений по значению

О.1 второго экспоненциального напряжения.

На фиг. 1 представлены временные диаграммы, поясняющие предлагаемый способ на фиг.. 2 - блок-схема устУ где t u t — моменты времени, соотг 3 ройства, реализующего способ; на ветствующие моментам равенства экспофиг. 3 — схема блока управления.

30 ненциального опорного напряжения боль\

Устройство содержит нуль-орган E - шему U „и меньшему U входным

М,2

5, ключи 6-9, резисторы 10-12, кон- напряжейиям. денсатор 13, интегратор 14, нуль-ор- Измерение интервалов времени ган 15, блок 16 управления, состоя- и — t производится например, путем щий из триггеров 17-23, элементов преобразования времени в физическую

И 24-28 и элементов ИЛИ 29-31. величину А по формуле A = kt и в моПервые входы нуль-органов 1-5 мент t достигает уровня

4 подключены соответственно к источни кам напряжения: второму опорному A = k ((-t ) — (t - )) (3)

4 " Ъ 2 1, ОР2, входным U „и О <, первому

40 опоРномУ Ug v тРетьемУ опорному Оо. где 1с — коэффициент преобразования

К вторым входам нуль-органов 1-5 под- времени в физическую величину. ключена RC-цепь, состоящая из резис- После момента времени t через тора 10 Ъ конденсатора 13, которая время Т, достаточное для приведения

2. .через ключ 6 подключена к источнику уровня опорного напряжения к величине опорного напряжения U0 + D U Резис- О, вторично формируют экспоненциаль—

„45 тор 10 через ключ 7 заземлен. К но падающее опорное напряжение U входу интегратора 14 через резистор ОР f 11: В это же время отсчет времени

11 и ключ 8 подключен источник отри- .осуществляют, например, путем обратцательного опорного напряжения -Uo ного преобразования физической велии через резистор 12 и ключ 9 — ис- 50 чины А в интервал времени. точник положительного опорного на- Время, полученное в результате пряжения +U, а также первый выход преобразования физической величины нуль-органа 15. Выход интегратора 14 А, равно подключен к входу нуль-органа 15„ второй выход которого подключен к вхо-55 ду блока 16 управления.

Управляющие входы ключей 6-9 подключены к выходам блока 16 управления,. — 6-15/6

ЬЪ!Х (6) ла

1 25 () Ä = Р е, Подставим раженил (1)и

I получим.

0о И

ЬЬ! 7(5 9835 второго экспоненциального опорного напряжения;

t — момент фиксации отношения

6 входных напряжений; — коэффициент преобразования физической величины в интервал времени.

Подставив значение А из выражения (3) в выражение (4) получим:

1а ((<< - „)- (ú а.) 3. { 5)

К

В момент времени и экспоненциально падающее напряжение фиксируется в ка че ст ве выходно ro. Определим е го значение:

Подставив (-tq) из выражения (5) в выражение (Б), получим Г (7)

{Q-tg) (t "t ) из вы{ 2 ) в выражение (7), -(К 1Х М Фо1 I Uo )(0gyq>uqg< )

* 0o< (Uo{8, оа Овлур }

6я — „- —,-к /и

-К,1К

Uos O la (о (1ьх1

Upg 1""1" (0ьи, «I< /Од„ 14 В

0,„) i О»,) Ь Ц», j (8) 4« .,Uo «1к z

;где k-=U (— ) - постоянный коо Uа1 эффицйент.

Из выражения (8) следует, что величина выходного напряжения, в отличие от известного способа, не зависит от значения - постоянной времени экспоненциально падающего опорного напряжения, в результате чего повышается точность измерения отношения двух напряжений.

Устройство, реализующее данный способ (фиг. 2 и 3) работает следующим образом.

62 6

В исходном состоянии, т, е. после подачи сигнала "Сброс", все триггеры

17-23 находятся в состоянии "0", на выходе элемента 29 находится "1", на остальных выходах блока 16 - нули, ключ 6 замкнут, ключи 7-9 разомкнуты.

Напряжение на конденсаторе 13 равно 0 + U, нуль-орган 15 поддерживает на выходе интегратора 14 напряжение, близкое к нулю.

После подачи сигнала "Пуск" триггер 17 устанавливается в состояние

"1", в результате чего ключ 6 размыкается, ключ 7 замыкается, напряжение на конденсаторе 13 начинает экспоненциально падать с постоянной времени Г= RC.:, Нуль-орган 4 фиксирует момент равенства экспоненциально падающего напряжения опорному напряжению „, при этом замыкается ключ

8, и напряжение на выходе интегратора 14 начинает линейно расти в результате заряда конденсатора интегратора постоянным током (момент на фиг. 1б). Нуль-орган 3 фиксирует момент t равенства экспоненциально падающего напряжения уровню напряжения

U>>< при этом ключ 8 размыкается (фиг. lб) и напряжение на выходе интегратора 14 с момента йа остается неизменным. В момент t фиксации нуль" органом 2 равенства экспоненциально падающего напряжения уровню 0 я (фиг. 1б) вновь замыкается ключ 8 и напряжение на выходе интегратора 14 начинает расти с прежней скоростью, В момент t4 фиксации нуль-органом 1 равенства экспоненциально падающего напряжения уровню опорного напряжения U ключи 7 и 8 размыкаются, а ключ 6 замыкается, напряжение на конденсаторе 13 начинает расти до уровня 0О + Ь0, а напряжение на выходе интегратора 14 с момента t+ остается неизменным.

Нуль-орган 5 фиксирует момент

5 равенства экспоненциально растущего напряжения уровню 0, при этом ключ

6 размыкается, ключ 7 и 9 замыкаются (фиг. la, б),в результате чего на конденсаторе 13 повторно запускается экспоненциально падающее опорное напряжение от постоянного опорного начального уровня U конденсатор рУ интегратора 14 начинает разряжаться постоянным током обратного знака в

У связи с чем напряжение на выходе интегратора 14 начнет уменьшаться с

Предлагаемый способ позволяет с высокой точностью производить измерение отношения двух напряжений, благо. даря тому, что результат измерения не зависит от величины постоянной времени экспоненциально падающего опорного напряжения и от величины емкости конденсатора интегратора.. формула изобретения.

Способ измерения отношения двух напряжений, основаннйй на фиксации моментов равенства входных напряжений экспоненциально падающему с постоянной времени опорному на25

7 98356 постоянной скоростью. 8 момент окончания разряда конденсатора интегратора

14 напряжение на его выходе достигнет нулевого уровня, сработает нуль-орган

15 и ключи 7 и 9 разомкнутся. В этот момент с6 (фиг. 1б) по значению на" пряжения на конденсаторе !3 фиксируют отношение двух напряжений 0 в „ и U>><, 2 8 пряжению и выделении интервала времени Т, между моментами равенства, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, дополнительно фиксируют моменты равенства двух постоянных опорных напряжений экспоненциально падающему опорному напряжению, измеряют интервал времени между моментами фиксации, вычитают из него интервал .времени Т, запоминают полученную разность времен, формируют второе экспоненциально падающее с постоянной времени .напряжение от опорного уровня с момента начала формирования второго зкспоненциально падающего с постоянной напряжения через время, равное запомненному, фиксируют значение отношения напряжений по значению второго экспоненциального напряжения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

N 494702, кл. G 01 R 19/10, 25.12.72.

2. Авторское свидетельство СССР и 607157, кл. G 01 R 19/10, 09.06.76

983562

Тираж 717 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 9911/51

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

Составитель Г. Ястребова

Редактор И. Николайчук Техред N. Tenep Корректор Н. Буряк