SU1483385A1

SU1483385A1 - Цифровой вольтметр

Info

Publication number: SU1483385A1
Application number: SU864137156A
Authority: SU
Inventors: Богуслав Павлович Гордиевич; Николай Иванович Грибок; Виктор Николаевич Лаврив; Игорь Емельянович Ляшовский; Василий Михайлович Макух; Степан Григорьевич Романюк; Сергей Аркадьевич Савенко
Original assignee: Предприятие П/Я М-5514; Львовский политехнический институт им.Ленинского комсомола
Priority date: 1986-10-21
Filing date: 1986-10-21
Publication date: 1989-05-30

Abstract

Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано при измерении напр жений посто нного тока высокоомных источников в услови х воздействи помех. Целью изобретени вл етс повышение точности измерени . Цифровой вольтметр содержит блок 1 переключателей, N переключателей 2.1....2 N пол рности опорных напр жений, масштабный преобразователь 3, дифференциальный усилитель 4, аналоговый преобразователь 5, источник 6 измер емого напр жени , масштабные преобразователи 7.1...7 N образцовых напр жений, источники 8.1....8 N образцовых напр жений, блок 9 обработки и управлени , блок 10 индикации, зажимы 11 и 12 дл подключени источника измер емого напр жени . Вариант схемного выполнени блока 9 обработки и управлени приводитс в описании изобретени . 2 ил.

Description

4

ОС ОС

ее

ОС

ел

Фиг.1

Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано при измерении напр жений посто нного тока высо- коомных источников в услови х воздействи помех.

Целью изобретени вл етс повышение точности измерени .

На фиг. 1 представлена функциональна схема цифрового вольтметра; на фиг. 2 - вариант выполнени блока обработки и управлени .

Цифровой вольтметр (фиг. 1) содержит блок переключателей, переключатель пол рности измер емого напр жени 1, N переключателей 2.1...2.N пол рности опорных

NW), выходные клеммы которых соединены с неподвижными контактами соответствующих переключателей 2.1...2.N (SWI .. ) пол рности опорных напр жений. Управл ющие входы переключател 1 пол рности измер емого напр жени и переключателей пол рности опорных напр жений 2.1...2.N соединены с соответствующими управл ющими выходами блока 9 обработки и управлени .

10 Цифровой вольтметр работает следующим образом.

По сигналу блока 9 обработки и управлени в первом цикле коэффициенты преобразовани Nb..Ns масштабных преобнапр жений , масштабных преобразователь 3, )5 разователей 7.1...7.N устанавливаютс мини25

35

дифференциальный усилитель 4, аналого- цифровой преобразователь 5, источник 6 измер емого напр жени , N масштабных преобразователей 7.1...7.N образцовых напр жений , N источников 8.1...8.N (Ei...Ex) образцовых напр жений, блок 9 обработки 20 и управлени , блок индикации 10, зажимы 11 и 12 дл подключени источника 6 измер емого напр жени . Блок обработки и управлени 9 (фиг. 2) содержит регистр данных 13, регистр команд 14, микроЭВМ 15, содержащую микропроцессор 16, посто нное запоминающее устройство 17, оперативное запоминающее устройство 18.

Выходы источника 6 измер емого напр жени подключены к неподвижным контактам переключател 1 пол рности измер е- JQ мого напр жени , первый подвижный контакт которого соединен с первым входом масштабного преобразовател 3, а второй подвижный контакт переключател 1 соединен с первым подвижным контактом последовательно соединенных N переключателей 2.1...2.N (SWTi...SWTN) пол рности опорных напр жений, причем второй подвижный контакт i-20 переключател 2л пол рности опорных напр жений подключен к первому подвижному контакту (i+1) переключател 2.1+1 пол рности опорных напр жений.

Второй подвижный контакт N-го переключател 2.N пол рности опорных напр жений соединен со вторым входом масштабного преобразовател 3, выходы которого подключены ко входам дифференциального усилител 4, выход которого соединен с информационным входом аналого-цифрового преобразовател 5, выходы которого подключены к информационным входам блока 9 обработки и управлени , информационные вы-где R ходы которого соединены с входами бло- 0 ка 10 информации. Вход управлени запус-где ком аналого-цифрового преобразовател 5 соединен с первым выходом блока 9 обработки и управлени , второй вход которого R0 подключен к управл ющему входу преобразовател 3. Выводы источников 8.1...8.N образцовых , напр жений подключены к входам соответствующих согласно индексам масштабных преобразователей 7.1...7.N (Ni...

мальными. Образцовые напр жени на выходе масштабных преобразователей равны U0i Ki-Fi, Uo2 K2-E2, U0 K«E, (1) где Ki..-Кн - коэффициенты передачи масштабных преобразователей 7-1...7.N; EI...EU - величины опорных напр жений

источников 8.1-8.N;

UOI...UOD - величины напр жений с выходов К преобразователей 7.1-7.N.

Коэффициент Ко передачи масштабного преобразовател 3 устанавливаетс в положение , при котором отсчет на выходе аналого-цифрового преобразовател 5 NI будет лежать в пределах

0,,No,(2)

где NO - максимально возможный отсчет на выходе аналого-цифрового преобразовател 5.

Так как в исходном состо нии в первом цикле измерени переключатели пол рности блока переключателей установлены в

положение, при котором измер емое напр жение Ех и опорные напр жени UDI...UOH на выходе масштабных преобразователей 7.1-7.N включены согласно, то на вход дифференциального усилител 4 поступает 40 напр жение

U,

(E, + Uoi + Uo2+... + U0|,) RBKo

45

55

Rx+R01+Ro2+...+RoN +R,

(J2(JE1+J EA4.+J5AEJL).RuKo R,+Roi + Ro2+fc..+Ro +R.) a.(Er + I K,E,) Ко,

f - внутреннее сопротивление источника 6 измер емого напр жени ; Rx - внутреннее сопротивление источника 6 измер емого напр жени ;

RON - внутреннее сопротивление масштабных преобразователей 7.1 - 7.N по отношению к неподвижным контактам переключателей 2.1-2.N пол рности SWTi... 5WTn соответственно;

0 Цифровой вольтметр работает следующим образом.

По сигналу блока 9 обработки и управлени в первом цикле коэффициенты преобразовани Nb..Ns масштабных преоб5 разователей 7.1...7.N устанавливаютс миниразователей 7.1...7.N устанавливаютс мини

источников 8.1-8.N;

0,,No,(2)

положение, при котором измер емое напр жение Ех и опорные напр жени UDI...UOH на выходе масштабных преобразователей 7.1-7.N включены согласно, то на вход дифференциального усилител 4 поступает напр жение

где R 0 где R0

U,

(E, + Uoi + Uo2+... + U0|,) RBKo

5

Rx+R01+Ro2+...+RoN +R,

(J2(JE1+J EA4.+J5AEJL).RuKo R,+Roi + Ro2+fc..+Ro +R.) a.(Er + I K,E,) Ко,

а

(4)

Ry - входное сопротивление масштабного преобразовател 3.

R +Roi+Ro2+...+R« + R

На выходе аналого-цифрового преобразовател 5 формируетс код числа

N,30+3,111+321/ +.. .+а„1Х, где Зо...а - коэффициенты, учитывающие параметры преобразовател 5.

При соответствующем выборе коэффициентов передачи Ki.-.Кн масштабных преобразователей 7.1-7.N опорные напр жени Uoi..-Uo соизмеримы.

Выбор коэффициентов Ki-..Ки осуществл етс следующим образом.

Коэффициенты Кь-.Км в первом цикле устанавливаютс блоком 9 обработки и управлени минимальными. Установкой значени коэффициента Ко масштабного преобразовател 3 обеспечиваетс нахождение NI в области

0,,N0,(6)

где NO - максимально возможное число на выходе аналого-цифрового преобразовател 5 в первом цикле измерени .

После этого изменением значени коэффициента Ki масштабного преобразовател 7.1 осуществл етс увеличение опорного напр жени Uoi до значени UQI,, привод щего к увеличению кода числа N на величину NH. При этом формируетс код числа + Nn, а напр жение U0i, KirEi. Далее происходит процесс увеличени коэффициента Кг дл получени приращени кода числа ANi на величину + Ni2. Аналогично в дальнейшем значени коэффициентов Кз---Кл дл получени приращени NIS, ..., NU. После установлени к-й образцовой меры , все опорные напр жени ,Ел соизмеримы с измер емой величиной Е, независимо от значени а,, так как вклад нелинейной составл ющей

а2и2+а3и,3+а4и,4+- + а„Ц (7)

При выбранных значени х Uoi(, .... Uo , начинаетс процесс измерени . Последовательно во времени в зависимости от положени переключателей 1 и 2.1-2.N пол рности ко входу дифференциального усилител 4 подаютс входные информативные воздействи А(ЕХ, Uo)

Ui a-KoA,(FKLV),

U2 a-KoA2(E«,

(8)

-КоА„+2(Ем, Uo), привод щие к получению системы уравнений и к определению в блоке 9 обработки и управлени измер емой величины исход из уравнени

«N,

уLli о

& п(и,-и,)и

При этом результат измерени не зависит от значений R, ROI, ..., RON, Ru;Ko, ао. 3i, а2 ... а„ параметров цепи аналого-цифрового преобразовател Ц,. Стабильность трес буетс обеспечить лишь на врем измерени . В цифровом вольтметре результат измерени не зависит от значени внутренних сопротивлений Rx, ROI, ..., Ro« измер емого Е, и опорных Uoi(, -.-, DON, источников напр же- ний 8.1-8.N. Поэтому нар ду с устранеЮ нием вли ни параметров ао, а, ..., ап аналого-цифрового преобразовател 5 на результат измерени , может быть значительно уменьшена погрешность измерени из-за вли ни Rx, ROI, ..., RON.

15

Claims

Формула изобретени

25

Цифровой вольтметр, содержащий источников образцовых напр жений, дифферен20 циальный усилитель, аналого-цифровой преобразователь , блок переключателей, блок обработки и управлени , блок индикации, масштабный преобразователь, два выхода которого подключены соответственно к входам дифференциального усилител , выход которого соединен с информационным входом аналого-цифрового преобразовател , выходы которого подключены к информационным входам блока обработки и управлени , информационные выходы кото3Q рого соединены с входами блока индикации , первый и второй управл ющие выходы блока обработки и управлени соединены соответственно с управл ющими входами масштабного преобразовател и аналого- цифрового преоборазовател . отличающийс

,г тем, что, с целью повышени точности, в него дополнительно введены N масштабных преобразователей образцовых напр жений, а блок переключателей содержит переключатель пол рности измер емого напр жени , N переключателей пол рности опорного на40 пр жени , при этом выходы источников образцовых напр жений соединены с входами соответствующих масштабных преобразователей образцовых напр жений, выходы которых соединены с неподвижными контактами соответствующих N переключа45 телей пол рности опорных напр жений, входные клеммы устройства подключены соответственно к неподвижным контактам переключател пол рности измер емою напр жени , первый подвижный контакт которого соединен с первым входом масштабного преобразовател , а второй подвижный контакт соединен с первым подвижным контактом первого из N последовательно включенных переключателей пол рности опорных напр жений, у которых второй подвижный

55 контакт предыдущего переключател пол рности опорных напр жений соединен с первым подвижным контактом последующего переключател пол рности опорных напр жений , а второй подвижный контакт N-ro

50

переключател пол рности опорных напр жений соединен с вторым входом масштабного преобразовател , управл ющие входы переключател пол рности измер емого напр жени переключателей пол рности опорк шинам управлени

ОЛОН08 7,2,3,5, 7

ц

7чА

л

/

А

А

А

W

У

Елок о5ра5отки и управлени 9

Фаг. 2

ных напр жений и N масштабных преобразователей образцовых напр жений соединены с соответствующими с третьего по N-й управл ющими выходами блока обработки и управлени .

От АЦЛ5

л

V

13

А

А

v

ШД

/

v

ШУ

А

/ч

К блокам индикации