SU1698813A1 - Цифровой интегрирующий вольтметр - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к технике электроизмерений . Цель изобретени  -повышение точности. Вольтметр содержит коммутатор 1, источник 2 опорного напр жени , источник3 компенсирующего напр жени , аналого-цифровой преобразователь 4, дешифратор 5, интегратор 6, компаратор 7, блок 8 логики, запоминающий блок 9, счетчик 10, матрицу 11 резисторов, генератор 12, цифровой счетчик 13,отсчетный блок 14, логический коммутатор 15. 4 ил.

Description

СЛ

С

фигЛ

ск ю

00 00

со

Изобретение относитс  к электроизмерительной технике и может быть использовано дл  построени  цифровых измерительных приборов или информационно-измерительных систем.

Цель изобретени  - повышение точности измерений.

На фиг. 1 представлена блок-схема цифрового интегрирующего вольтметра; на фиг.2 и 3 - временные диаграммы работы вольтметра; на фиг.4 - пример выполнени  устройства.

Цифровой интегрирующий вольтметр (фиг.1) содержит коммутатор 1, к первому входу которого подключен выход источника 2 опорного напр жени , источник3 компенсирующего напр жени , аналого-цифровой преобразователь 4 параллельного действи , вход которого подключен к второму входу коммутатора 1, а выход подсоединен к входу дешифратора 5 управлени , а к выходу коммутатора последовательно подсоединены интегратор 6, компаратор 7 нулевого уровн  и блок 8 логики управлени , а также запоминающий блок 9, своим входом подсоединенный к аналого-цифровому преобразователю 4 параллельного действи , а выходом - к входу счетчика 10 синхронизации, причем выход дешифратора 5 управлени  подсоединен к входу мат- рицы резисторов 11, а ее выход подключен к третьему входу коммутатора 1, генератор 12 высокочастотных импульсов, цифровой счетчик 13, выход которого подсоединен к отсчетному блоку 14, а вход - к первому выходу логического коммутатора 15, второй выход которого подсоединен к счетчику 10 синхронизации,

Устройство работает следующим образом .

В исходном состо нии ключ ЗЗкоммута- тора 1 замкнут, остальные разомкнуты, а счетчики 10 и 13 наход тс  в нулевом состо нии .

В первом такте измерени  после прихо- да сигнала Пуск замыкают ключи S1 и S4 размыкают ключ S3 коммутатора 1. Одновременно с этим аналого-цифровой преобразователь 4 параллельного действи  производит приближенную оценку величи- ны входного сигнала Ux и выдает результат измерени  на дешифратор 5 управлени , который, в свою очередь, включает соответствующий ключ резистивной матрицы 11. В результате этого сигнал на выходе интегра- тора 6 имеет величину иВых (tz) в интервале ti-t2:

U8b,x(t2) - Uxdt- l:- Ukdt.

(1)

где ti- посто нна  интегратора б в первом такте интегрировани :

Ci , Ri и Ci - элементы интеграторов 6;

Гмх - посто нна  интегратора,определ ема  величиной резистора RMx, подключенного дешифратором 5 управлени  после определени  величины Ux аналого-цифровым преобразователем 4:

мх RMX Ci ; Ux - величина измер емого напр жени ;

UK - величина компенсирующего напр жени .

Количество резисторов RM в резистивной матрице 11 определ етс  требовани ми к величине погрешности от нелинейности интеграторов 6, в соответствии с которой вс  шкала диапазона разбиваетс  на п интервалов . Таким образом в диапазоне элемента дискретизации выходное напр жение определ етс  из

Uebix (t2 ) JJ5 Ux dt Const (2)

Во втором такте т.2-хзключи S1 и S4 размыкаютс , а ключ 82замыкаетЬ . Выходной сигнал измен етс  на выходе интегратора ивых (ts) (фиг.2):

UBb,x(t3) - /gUondt(3)

где Uon - величина опорного компенсирующего напр жени .

Допустим, что напр жение , тогда в конце второго такта интегрировани  (фиг.2)

- Uk dt+w43u-dt °-

где t3 - момент времени при соответствующий концу второго такта, но:

i

т Л UK dt +сопзг,тадэи1 / 3 UOT dt

Гм

t1

Г1 Jt2

Тмс

( rt2

/t1 Ukdt.

©

Тогда во втором такте, произвед  задержку при отсчете числа импульсов в цифровой счетчик 13 на интервале времени с помощью логического коммутатора 15 в цифровом счетчике 13 будет записано число импульсов, соответствующее интервалу t3 - тз (фиг.2)

- U d -i-.d +

+ 4 Uon dt + т7 Јз Uon dt 0 ;(6) Uon -4г и 4 АЧ ()

Atx гз -ts;

Atl t2 tl

Ux

(Фиг. 2) ;

Atx

U

on

Ati.

В зависимости от величины входного напр жени  будет подключен соответствующий резистор RM в резистивной матрице 11. На фиг.З показаны различные варианты изменени  выходного сигнала интегратора и числа импульсов, поступивших в цифровой счетчик 13.

Произвед  запись соответствующей информации в запоминающий блок 9, в цифровом счетчике 13 и отсчетном блоке 14 будет занесена информаци , соответствующа  измер емому напр жению во всем диапазоне и при этом значение 5Н будет иметь минимальное значение, так как .

Использование предлагаемого цифрового интегрирующего вольтметра позвол ет производить измерение напр жени  во всем диапазоне с более высокой точностью и за счет этого повысить качество контрол . Линеаризаци  шкалы устройства обеспечена за счет того, что конденсатор 6 зар жаетс  и разр жаетс  токами одинаковой величины, а измерение производитс  на одном небольшом участке характеристики интегрировани , обуславливающей нелинейность шкалы в известных конструкци х приборов. Погрешность от нелинейности в разных част х диапазона уменьшаетс  не менее, чем в 5 раз.

Claims (3)

1.ЦИКЛ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ

И UK О

2.ЦИКЛ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ

.И

3.ЦИКЛ Р.РЕ06РАЗОВАНИЯ

Ш 0 и

Фиг2

U Е.ЫХ.

инт.

U вых. логкч КОММУТ

и вых. инт

{,

t2 tM U t

I I

5/ ФыгЗ

M

Ь1 is t

. , г. , 3. , Ш.0

Nx-КОЛИЧЕСТБО ИМПУЛЬСОВ ПОСТУПИВШИХ В ЦИФРОВОЙ СЧЕТЧИК

tM-b ti-b i ,

2. , UK 0

5 Ux 0 ,

UxO/-Un BAPUAHTO/

Ux S/- Ux ВАРИАНТ 5/