(54) ЦИФРОВОЙ ВОЛЬТМЕТР(54) DIGITAL VOLTMETER
Изобретение относитс к цифровой электроизмерительной технике, предназначено дл измерени посто нного, а также действующего значени переменного напр жений. Известны цифровые вольтметры, содержащие входной переключатель, преобразователь напр жени в частоту, блок управлени , формирователь периода, ключи, генератор опорной частоты, счетчик, преобразователь код - напр жение, цифровое отсчетное устройство. Цель изобретени - повышение быстродействи вольтметра - достигаетс тем, что предлагаемый вольтметр снабжен блоком выделени разности частот, двум вспомогательными счетчиками и двум преобразоватеЛЯ .МИ код -- частота, причем выходы последних через блок выделени разности частот подключены ко входу счетчика, управл ющий вход каждого преобразовател код - частота подсоединен к выходам вспомогательных счетчиков, а сигнальные входы преобразователей код - частота подключены соответственно к выходу генератора опорной частоты и выходу преобразовател напр жени в частоту . Блок-схема вольтметра приведена на чертеже . Вольтметр содержит входной переключатель /, преобразователь напр жени в частоту (ПНЧ) 2, блок управлени 3, формирователь периода 4, ключи 5 и 6, генератор опорной частоты 7, вспомогательные счетчики 8 и 9, преобразователи код - частота (ПКЧ) 10 и 11, блок выделени разности частот 12, счетчик 13, преобразователь код - напр жение (ПКН) 14, цифровое отсчетное устройство 15. Работает вольтметр в два цикла по программе с блока управлени . В первом цикле (верхнее положение переключател / п замкнутое состо ние ключей 5, 6) за период TV измер емого напр м ени в счетчики 8 н 9 поступает соответственно следующее количество ИМПУЛЬСОВ: f(U,) г,, N, fo- Г,, где f(Ux) - частота ПНЧ, соответствующа подключенному на его вход напр жению /о - частота генератора 7. Во втором цикле (нижнее положение. переключател / и разомкнутое состо ние ключей 5, 6) на сигнальные входы ПКЧ 10 и // начинают поступать импульсы с частотами соответственно fg и f(Uh), гце f(h) - частота ПНЧ, соответствующа подключенному на его вход компенсирующему напр жению Uj,. В этом случае дл частот импульсов с ПКЧ 10 и 11, с учетом равенств / и 2 соответственно можно записать: f - ° Ь - /(t/,J, где - емкость счетчиков ПКЧ. В результате поступлени частот fi и /г на блок выделени разности частот 12 получаетс импульсна последовательность, котора подсчитываетс счетчиком 13, сбрасываемым на «нуль в начале второго цикла. В соответствии с накапливаемым в счетчике числом измен етс выходное напр жение ПКН, в результате чего /2 приближаетс к /1. Дл установившегос режима с учетом выражений (1), (2), (3) и (4) можно записать: f(U:.:)-T,. f(U,)T,.(5) При использовании квадратичного ПНЧ с функцией преобразовани вида f(U:.) где /„ - начальна частота; 5 - крутизна ПНЧ, с учетом выражени (5) имеем a,,-5t/2)r. rA,-5f/D7,. откуда f/д, где i/д - действующее значение переменного напр жени . В случае измерени посто нного напр жени с применением линейного ППЧ, например, с функцией преобразовани / /„ + St/,, с учетом формулы б можно записать ( f, +5f/,)r, (f, + SUk)T:,, откуда Uh - Ux, причем Т здесь представл ет собой период помехи. Таким образом, в установившемс режиме код числа в счетчике 13 соответствует измер емым напр жени м, причем результат измерени практически не зависит от параметров ПНЧ. В режиме отработки компенсирующего папр жени данное устройство представл ет собой астатическую систему регулировани с посто нной времени , SriKH S/o Tj. где 5пкн - крутизна ПКН. Дл повышени быстродействи т можно уменьшить подбором частоты /о- Быстродействие вольтметра, реализирующего рассмотренный алгоритм, примерно на пор док превышает быстродействие известных вольтметров. Предмет изобретени Цифровой вольтметр, содержащий входной переключатель, преобразователь напр жени в частоту, блок управлени , формирователь периода, ключи, генератор опорной частоты, счетчик, преобразователь код - напр жение, цифровое отсчетное устройство, отличающийс тем, что, с целью повышени быстродействи , он снабжен блоком выделени разности частот, двум вспомогательными счетчиками и двум преобразовател ми код - частота, причем выходы последних через блок выделени разности частот подключены ко входу счетчика, управл ющий вход каждого преобразовател код - частота подсоединен к выходам вспомогательных счетчиков, а сигнальные входы преобразователей код - частота подключены соответственно к выходу генератора опорной частоты и выходу преобразовател напр жени в частоту.The invention relates to a digital electrical measuring technique, intended to measure a constant as well as an effective value of alternating voltages. Digital voltmeters are known that contain an input switch, a voltage-to-frequency converter, a control unit, a period generator, keys, a reference frequency generator, a counter, a code-voltage converter, a digital reading device. The purpose of the invention is to improve the performance of a voltmeter by achieving the proposed voltmeter with a frequency difference separator, two auxiliary counters and two transducers. A code is a frequency, the outputs of which are connected to the counter input through the frequency difference separator, code - frequency is connected to the outputs of auxiliary counters, and signal inputs of the converters code - frequency are connected respectively to the output of the reference frequency generator and the output voltage to frequency converter. The block diagram of the voltmeter is shown in the drawing. The voltmeter contains an input switch /, a voltage-to-frequency converter (FLL) 2, a control unit 3, a shaper period 4, keys 5 and 6, a frequency generator 7, auxiliary counters 8 and 9, code-frequency converters (PFC) 10 and 11 , frequency difference separator 12, counter 13, converter code - voltage (PKN) 14, digital reading device 15. A two-cycle voltmeter operates according to the program from the control unit. In the first cycle (the upper position of the switch / n closed state of the keys 5, 6) over the TV period of the measured voltage, the following number of PULSES comes to the counters 8 and 9, respectively: f (U,) g ,, N, fo- G, where f (Ux) is the frequency of the FPU corresponding to the voltage connected to its input / o is the frequency of the generator 7. In the second cycle (lower position. switch / and open state of the keys 5, 6) to the signal inputs of the VFR 10 and // impulses with frequencies fg and f (Uh) begin to arrive, and hert f (h) is the frequency of the FNP corresponding to it Input to the compensating voltage Uj ,. In this case, for the frequencies of pulses with PKCh 10 and 11, taking into account the equalities / and 2, respectively, we can write: f - ° b - / (t /, J, where is the capacity of the PKH counters. As a result, the frequencies fi and / g per unit extracting the difference in frequency 12, a pulse sequence is obtained, which is counted by counter 13, reset to zero at the beginning of the second cycle. In accordance with the number accumulated in the counter, the output voltage of the PCN changes, resulting in / 2 approaching / 1. For steady state c taking into account expressions (1), (2), (3) and (4), we can write: f (U:.:) - T, f (U,) T,. (5) When using a quadratic PNC with the conversion function of the form f (U :.) where / "is the initial frequency; 5 is the slope of the LPA, taking into account expression (5), we have a ,, -5t / 2) r. rA, -5f / D7 ,. whence f / d, where i / d is the effective value of the alternating voltage. In the case of measuring DC voltage with the use of a linear VFD, for example, with the conversion function / / „+ St / ,, taking into account formula b, you can write (f, + 5f /,) r, (f, + SUk) T :, where Uh is Ux, and T here is the period of interference. Thus, in the steady-state mode, the code of the number in the counter 13 corresponds to the measured voltages, and the result of the measurement is practically independent of the parameters of the PNC. In the compensating-pair test mode, this device is an astatic control system with a constant time, SriKH S / o Tj. where 5pkn is the slope of PKN. To increase the speed, t can be reduced by selecting the frequency / o. The speed of the voltmeter implementing the considered algorithm is about an order of magnitude higher than the speed of the known voltmeters. The subject of the invention is a digital voltmeter containing an input switch, a voltage to frequency converter, a control unit, a period former, keys, a reference frequency generator, a counter, a code-voltage converter, a digital reading device, characterized in that, in order to improve speed, equipped with a frequency difference allocating unit, two auxiliary counters and two code-frequency converters, the outputs of the latter being connected to the input of the counter through the frequency difference allocating unit, controlling the input of each code-frequency converter is connected to the outputs of auxiliary meters, and the signal-frequency converter signal inputs are connected respectively to the output of the reference frequency generator and the voltage-frequency converter output.