SU1684701A1 - Цифровой вольтметр переменного напр жени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использоиано при построении цифровых вольтметров переменных напр жений низкой и инфранизкой частоты. С целью повышени  точности измерении ч цифровой вольтметр введены преобразователь 3 напр жение-частота и блок 8 извлечени  квадратного корн . Блок 5 управлени  содержит умножитель 10 частоты , формирователи 11 и 16 импульсов. элемент И 1, вычитающий счетчик 13 импульсов , триггер 14, элемент 15 задержки и кнопку 17 Пуск. Поступающий на входной блок 1 измер емый сигнал выпр мителем 2 преобразуетс  в сигнал, пропорциональный модулю измер емого сигнала. При этом преобразователь 4 напр жение-врем  запускаетс  блоком 5 и через элемент И 6 проход т импульсы преобразовател  3, которые в виде пачек импульсов, определ емых режимом работы блока 5, поступают на делитель 7, на блок 8 и блок 8 индикации. Блок 5 позвол ет 12 раз запуститьс  преобразователю 4, а затем включает в работу блок 8. 2 з.п. ф-лы, 2 ил. (л с

Description

о

00

Ч О

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано при построении цифровых волы метров пере пенных напр жений низкой и инфрзни кои частот.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерений за счет исключени  динамической погрешности аналого-цифрового преобразовани 

На фиг. 1 приведена блок-схема цифро- пого вольтметра переменного напр жени : на фиг. 2 - временные диаграммы.

Цифровой вольтметр содержит входной блок 1, выпр ми re ib 2, выход ко горого соединен с входами преобраэоваюл  3 напр - жение - частота и преобразовател  А напр жение - врем , вход выпр мител  1 соединен с выходом входного блока 1 и р.хо дом блока 5 управлени  первый выход которого соединен с управл ющим входом гфсобразовагси  4 нлрр 1Ж Н11;} пртм  пи- ход которого соединен с первым входом элемента И 6, второй вход которого соединен с выходом преобразовател  3 напр жение - частота, выход элемента И 6 через делитель 7 соединен с входом блока 8 извлечени  квадратного корн , выход которого соединен с входом блока 9 индикации Управл ющий блока 8 извлечени  квадратного корн  соединен с вторым выходом блока 5 управлени .

Вход блока 5 управлени   вл етс  входом умножител  10 частоты, выход которого через формирователь 11 соединен с первым входом элемента И 12, выход которого  плт- егс  первым выходом блока 5 управлени  и соединен через вычитающий счетчик 13 импульсов с входом усганог-ки нул  триггера 1 } и входом элемента 15 задержки, выход которого  вл етс  вторым выходом блока 5 управлени , второй РХОД элемента И 12 соединен с пр мым Р.ЫХОДОМ триггера 14, вход установки единицы которого через формирователь 16 импульсов соединен с кнопкой 17 Пуск. (Преобразователь 4 напр жение - врем , элемент И 6 и делитель 7 образуют структуру аналого-цифрового преобразовател .

Цифровой вольтметр работает следующим образом.

Измер емое напр жение u(t) (фиг. 2а) через входной блок 1 поступает на выпр митель 2 и в блок 5 управлени  - на умножитель 10 частоты. С выход  выпр мител  2 модуль напр жени  и(т)| (фиг. 2а, показано пунктиром) подаетс  на преобразователи 3, 4 соответственно.

Преобразователем 3 напр жение | u(t) преобразуетс  в пропорциональную частоту следовани  импульсов

f(t) kik2 lu(t) I ,(1)

где ki - масштабный коэффициент (коэффициент передачи) входного блока 1;

k2 - коэффициент преобразовани  преобразовател  3 напр жение -частота.

Импульсы частоты f(t) с преобразовател  3 напр жение частота поступают на один из входов элемента И б, который в исходном состо нии закрыт по другому входу потенциалом с выхода преобразовател  4 напр жение - врем , работающего в ждущем режиме. Запуск преобразовател  4 напр жение - врем  осуществл етс  импульсами запуска, формируемыми в режиме измерений блоком 5 управлени  и поступающими на управл ющий вход преобразовател  4 напр жение - врем  с первого выхода блока 5 управлени .

В исходном состо нии элемент И 12 за- крыттриггером 14 а в вычитающем счетчике П импульсов записано число п.

На выходе умножител  10 частоты формируетс  сигнал (синусоидальный или импульсный ) частота которого в п раз выше частоты входного напр жени  и (т.). Из выходного сигнала умножител  10 частоты формирователем 11 импульсов формируетс  последовательность им пульсов той же частоты , но с фиксиро -имнми амплитудными и временными пар, ветрами (фиг 26). Эти импульсы не проход т через элемент И 12. закрытый по второму входу.

В режим измерени  вольтметр переводитс  нажатием кнопки 17 Пуск, при этом но выходе формировател  16 образуетс  импульс , который поступает на вход установки „ 1 триггера 14 и переводит его в единичное состо ние, открыва  элемент И 12 по второму входу. Импульсы с выхода формировател  11 проход т через открытый элемент И 12 на вычитающий счетчик 13 импульсов и по первому выходу блока 5 управлени  на вход запуска преобразовател  4 напр жение - врем , перевод  его в рабочий режим. После того как через элемент И 12 поступит п импульсов запуска (фиг. 2в), вычитающий счетчик 13 обнул етс  и на его выходе образуетс  импульс Стоп, который подаетс  через элемент 15 задержки на второй выход блока 5 управлени  и на вход установки О триггера 14, возвраща  его в исходное нулевое состо ние и закрыва  тем самым элемент И 12 по второму входу.

При поступлении каждого из п импульсов запуска на выходе преобразовател  4 напр жение - врем  формируетс  временной интервал, длительность которого Тп (на фиг. 2г приведен один такт преобразовани ) пропорциональна мгновенному значению напр жени  I u(tq ) I, q 1, n, т.е.

Тц kik3 I u(tq ) I - kik3 I ur, l , (2) где ka - коэффициент передачи (или преоб разовани ) преобразовател  4 напр жение - врем ;

и ч - u(tq)

Как видно из соотношени  (2), из-за наличи  развертки линейно измен ющегос  напр жени  u0(t), используемого в преобра- зователе 4 напр жение врем  в качестве образцового, это мгновенное значение соответствует не моменту запуска а некоторому смещенному моменту времени tq , что приводит к динамической погрешности Au(t) (фиг. 2, а). На выходе преобразовател  4 напр жение - врем  формируетс  пр моугольный импульс длигельностью т,- , которым открываетс  элемент И 6, и импу пь- сы с преобразовател  3 напр жение час- тота поступают через делитель 7 числа импульсов и блок 8 извлечени  кп дратного корн .

Количество или пакет импульсов Г-Jq. поступивших через элемент И б за врем  Гп

чение частоты в интервале, iq

На выходе делител  7 числа импульсов образуютс  пакеты импульсов (1/п, а в бло- ке 8 извлечени  квадратного корн  осуществл етс  вычисление

--з;

или после подстановки

м и ku

П q 1

где U

среднеквадратическое значение напр жени ;

k kiVrk k3 - коэффициент пере- дачи вольтметра.

Код результата N из блока 8 извлечени  квадратного корн  по сигналу с второго выхода блока 5 управлени  переноситс  в блок 9 индикации. Дл  синхронизации переноса результата N после поступлени  последнего п-го пакета импульсов Nn врем  задержки т3 элемента 15 выбрано из услови 

Тз Гамаке

5

10 15 0

5

0

5

0

5

0

где тумаке максимальное врем  преобра зовани  преобразовател  4, соответствующее максимальному значениюим к напр жени  u(t).

Claims (3)

1.Цифровой вольтметр переменного напр жени , содержащий последовательно соединенные входной блок, выпр митель и аналого-цифровой преобразователь, состо щий из последовательно соединенных преобразовател  напр жение - врем , элемента И и делител , выход которого  вл етс  выходом аналого-цифрового преобразовател , а входом  вл етс  вход преобразовател  напр жение-врем , вход выпр мител  соединен с первым входом блока управлени , первый выход которого соединен с управл ющим входом аналого- цифрового преобразовател , соединенного с управл ющим входом преобразовател  напр жение-врем , блок индикации, отличающийс  тем. что, с целью повышени  точности измерений, в него введены преобразователь напр жение-частоты и блок извлечени  квадратного корн , причем вход преобразовател  напр жение-частота соединен с выходом выпр мител , выход преобразовател  напр жен и е-частота соединен с вторым входом элемента И.  вл ющегос  дополнительным входом аналого-цифрового преобразовател , выход аналого-цифрового преобразовател  соединен с входом блока извлечени  квадратного корн , управл ющий вход которого соединен с вторым выходом блока управлени , а выход блока извлечени  квадратного корн  соединен с входом блока индикации.

2.Цифровой вольтметр по п. 1, о т л и ч- а ю щ и и с   тем, что блок управлени  содержит умножитель частоты, два формировател  импульсов, вычитающий счетчик импульсов, три, гер, элемент И, элемент задержки и кнопку Пуск, причем вход умножител  частоты  вл етс  входом блока управлени , а выход умножител  через первый формирователь импульсов соединен с первым входом элемента И, второй вход которого соединен с пр мым выходом трип ера, выход элемента И  вл етс  первым выходом блока управлени  и соединен с входом вычитающего счетчика импульсов, выход которого соединен с входом установки нул  триггера и через элемент задержки соединен с вторым выходом блока управлени , а вход установки единицы триггера соединен через второй формирователь импульса с кнопкой Пуск.

3. Цифровой вольтметр по п. 1, о т л и ч- а ю щ и и с   тем, что преобразователь напр жение-врем  выполнен на основе генератора линейно измен ющегос  напр жени 

й)

Ь

п

UW