SU605312A1 - Effective value digital voltmeter - Google Patents
Effective value digital voltmeterInfo
- Publication number
- SU605312A1 SU605312A1 SU762346283A SU2346283A SU605312A1 SU 605312 A1 SU605312 A1 SU 605312A1 SU 762346283 A SU762346283 A SU 762346283A SU 2346283 A SU2346283 A SU 2346283A SU 605312 A1 SU605312 A1 SU 605312A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- output
- input
- counter
- code
- frequency
- Prior art date
Links
Description
Изобретение относитс к области цифровой электроизмерительной техники.This invention relates to the field of digital electrical measuring technology.
Известен вольтметр эффективных значений на основе интегрирующих преобразователей напр жени с квадратической характеристикой преобразовани , содержащий преобразователь напр жение-код, счетчик, генератор опорного напр жени , ключи и цифровое отсчетное устройство 1. Его недостатками вл етс низка точность, определ ема метрологическими характеристиками интегрирующих преобразователей и низкое быстродействие , обусловленное тем, что процесс измерени состоит из нескольких циклов.A known effective value voltmeter based on integrating voltage converters with a quadratic conversion characteristic, comprising a voltage-code converter, a counter, a reference voltage generator, keys and a digital reading device 1. Its disadvantages are the low accuracy determined by the metrological characteristics of the integrating converters and poor performance due to the fact that the measurement process consists of several cycles.
Известен также цифровой вольтметр эффективных значений, содержащий входной переключатель , преобразователь напр жени в частоту , блок управлени , ключи, генератор опорной частоты, преобразователь код-частота, реверсивный счетчик, счетчик, преобразователь код-напр жение и цифровое отсчетное устройство (ЦОУ). Один из сигнальных входов переключател св зан с входной клеммой прибора, а другой - с выходом преобразовател код-напр жение; выход переключател подключен к входу преобразовател напр жени в частоту, выход которого соединен с сигнальными входами одного из ключей и одного из преобразователей код-частота; управл ющий вход этого ключа св зан с управл ющим входом другого ключа и подключен к выходу блока управлени , два других выхода которого соединены с управл ющим входом переключател и с входом сброса счетчика соответственно; выход первого ключа соединен с управл ющим входом первого преобразовател код-частота, сигнальный вход второго ключа св зан с сигнальным входом первого преобразовател код-частота и сAlso known is an effective-value digital voltmeter comprising an input switch, a voltage-to-frequency converter, a control unit, keys, a reference frequency generator, a code-frequency converter, a reversible counter, a counter, a code-voltage converter, and a digital reading device. One of the signal inputs of the switch is connected to the input terminal of the device, and the other is connected to the output of the code-voltage converter; the output of the switch is connected to the input of a voltage to frequency converter, the output of which is connected to the signal inputs of one of the keys and one of the code-frequency converters; the control input of this key is connected with the control input of another key and connected to the output of the control unit, the other two outputs of which are connected to the control input of the switch and the counter reset input, respectively; the output of the first key is connected to the control input of the first code-frequency converter; the signal input of the second key is connected to the signal input of the first code-frequency converter and
выходом генератора опорной частоты; выход этого ключа подключен к управл ющему входу второго преобразовател код-частота, а выходы обоих преобразователей код-частота соединены с разноименными входами реверсивного счетчика, выход которого, в свою очередь , св зан с входом счетчика; кодовые входы последнего соединены с управл ющими входами преобразовател код-напр жение и цифрового отсчетного устройства 2. Точность такого прибора ограничиваетс наличием аналогового переключател в цепи входного сигнала, метрологическими характеристиками преобразовател код-напр жение, а также погрешностью дискретности, котора reference frequency generator output; the output of this key is connected to the control input of the second code-frequency converter, and the outputs of both code-frequency converters are connected to opposite inputs of the reversible counter, the output of which, in turn, is connected to the counter input; the code inputs of the latter are connected to the control inputs of the code-voltage converter and the digital reading device 2. The accuracy of such a device is limited by the presence of an analog switch in the input signal circuit, the metrological characteristics of the code-voltage converter, as well as
не может быть обеспечена достаточно малой в силу того, что создание высокочастотных преобразователей напр жение - частота с квадратичной характеристикой, обладающих достаточно высокими метрологическими показател ми , вл етс сложной технической задачей . Кроме того, это устройство обладает низким быстродействием, так как процесс измерени состоит .«3 двух циклов. Целью изобретени - вл етс повышение точности.и. .быстродействи устройства. Указанна цель дЬстига:етс тем, что в цифровой вольтметр эффективных значений, содержащий первый и второй ключи, первый и второй преобразователи код-частота, реверсивный счетчик, счетчик, цифровое отсчетное устройство и генератор опорной частоты, причем выход первого ключа св зан с управл ющим входом первого преобразовател код- частота, выход которого соединен с входом суммировани реверсивного счетчика, сигнальный вход второго ключа подключен к выходу генератора опорной частоты, а вход цифрового отсчетного устройства подсоединен к выходу первого счетчика, согласно изобретению введены преобразователь напр жени в интервал времени, третий, четвертый и п тый ключи, элементы совпадени кодов, триггер, второй счетчик и делитель частоты, причем выход преобразовател напр жени в интервал времени соединен с управл ющими входами первого и второго ключей, а вход квантовани - с выходом первого преобразовател код-частота; сигнальный вход первого преобразовател код-частота соединен с выходом первого ключа; вход делител частоты подключен к выходу генератора опорной частоты , его первый выход .соединен с тактирующим входом преобразовател напр жени в интервал времени и с входом сброса первого преобразовател код-частота, второй выход-с сигнальным входом первого ключа и управл ющим входом второго преобразовател код-частота, а третий выход подключен к входу сброса второго преобразовател код- частоты, к входу сброса второго счетчика, к первому раздельному входу триггера, а также к входу сброса первого счетчика; сигнальный вход второго преобразовател код-частота подключен к выходу генератора опорной частоты; управл ющие входы элементов совпадени%ко ов подсоединены к параллельным выходам реверсивного счетчика и второго счетчика, а их выход подключен к второму раздельному входу , триггера, причем выход последнего подключен к управл ющим входам третьего, четвертого и п того ключей, сигнальный входы которых соединены соответственно с выходом второго преобразовател код-частота, первого преобразовател кодчастота и генератора опорной частоты; выходы третьего, четвертого и п того ключей подключены соответственно к входам вычитани реверсивного счетчика, второго счетчика и первого счетчика. На фиг. 1 представлена структурна схема предлагаемого вольтметра; на фиг. 2 - временные диаграммы, иллюстрирующие процесс получени информации о значении входного сигнала. Вольтметр содержит преобразователь 1 напр жени в интервал времени, первый ключ 2,второй ключ 3, первый преобразователь 4 код-частота, второй преобразователь 5 код- частота, третий ключ 6, четвертый ключ 7, реверсивный счетчик 8, элемент 9 совпадени кодов, счетчик 10, триггер 11, п тый ключ 12, цифровое отсчетное устройство 13, счетчик 14, генератор 15 опорной частоты и делитель 16 частоты. Измер емое напр жение подаетс на вход 17 преобразовател 1, выход которого св зан с управл ющими входами ключей 2 и 3,а вход квантовани - с выходом преобразовател 4. Выход ключа 2 соединен с управл ющим входом, а выход ключа 3 - с сигнальным входом преобразовател 4. Разноименные входы счетчика 8 подсоединены к выходу преобразовател 4 и к выходу ключа 6, сигнальный вход которого соединен с выходом преобразовател 5. Выход генератора 15 св зан с сигнальными входами ключей 3 и 12,с сигнальным входом преобразовател 5 и с входом делител 16, первый выход которого соединен с тактирующим входом преобразовател 1 и с входом сброса преобразовател 4,второй выход - с сигнальным входом ключа 2 и с управл ющим входом преобразовател 5, а третий выход подключен к входам сброса преобразовател 5, счетчика 10 и к одному из раздельных входов триггера 11, а также к входу сброса счетчика 14. Выход счетчика 14 подсоединен к входу устройства 13,а вход-к входу ключа 12. Управл ющие входы элемента 9 подсоединены к параллельным выходам счетчиков 8 и 10, а его выход подключен к второму раздельному входу триггера И, выход которого подсоединен к управл ющим входам ключей 6, 7 и 12. Вход счетчика 10 св зан с выходом ключа 7, сигнальный вход которого подключен к выходу преобразовател 4. Процесс преобразовани напр жени в интервал времени описываетс системой уравнений i/o-f/лТ - X Т 1 1 -1 t Т, + Т.,Т- const, где т - посто нна времени интегратора; Т - врем преобразовани преобразовател 1, т. е. длительность элементарного цикла преобразовани цифрового вольтметра; TI и - информативные интервалы времени; UQ - образцовое напр жение преобразовател 1; Ux - входное напр жение. Рещение этой системы дает функцию преобразовани вида Т - - Т На врем Ti на выходе преобразовател 1 по вл етс сигнал, разрешающий прохождение импульсов через ключи 2 и 3. В преобразователь 4 за это врем поступает количество импульсов , равноеcannot be provided sufficiently low due to the fact that the creation of high-frequency voltage transducers — a frequency with a quadratic characteristic, with sufficiently high metrological indicators, is a complex technical task. In addition, this device has low speed, since the measurement process consists of. "3 two cycles. The aim of the invention is to increase accuracy. .the device speed. The indicated target is: the effective value of a digital voltmeter containing the first and second keys, the first and second code-frequency converters, the reversible counter, the counter, the digital reading device and the reference frequency generator, the output of the first key associated with the control the input of the first code-frequency converter, the output of which is connected to the summing input of the reversible counter, the signal input of the second key is connected to the output of the reference frequency generator, and the input of the digital reading device is connected According to the invention, a voltage converter is inserted in the time interval, a third, fourth and fifth keys, code matching elements, a trigger, a second counter and a frequency divider, the output of the voltage converter in the time interval being connected to the control inputs of the first and the second key, and the quantization input - with the output of the first code-frequency converter; the signal input of the first code-frequency converter is connected to the output of the first key; The input of the frequency divider is connected to the output of the reference frequency generator, its first output is connected to the clock input of the voltage converter in a time interval and to the reset input of the first code-frequency converter, the second output is with the signal input of the first key and the control input of the second converter code- frequency, and the third output is connected to the reset input of the second code-frequency converter, to the reset input of the second counter, to the first separate trigger input, as well as to the reset input of the first counter; the signal input of the second code-frequency converter is connected to the output of the reference frequency generator; The control inputs of the% koh elements are connected to the parallel outputs of the reversible counter and the second counter, and their output is connected to the second separate input of the trigger, the output of the latter connected to the control inputs of the third, fourth and fifth keys, the signal inputs of which are connected respectively with the output of the second code-frequency converter, the first code frequency converter and the reference frequency generator; the outputs of the third, fourth and fifth keys are connected respectively to the subtraction inputs of the reversible counter, the second counter and the first counter. FIG. 1 shows the structural scheme of the proposed voltmeter; in fig. 2 are timing diagrams illustrating the process of obtaining information about the value of the input signal. The voltmeter contains a voltage-to-time converter 1, a first key 2, a second key 3, a first code-frequency converter 4, a second code-frequency converter 5, a third key 6, a fourth key 7, a reversible counter 8, a code matching element 9, a counter 10, a trigger 11, a fifth key 12, a digital reading device 13, a counter 14, a reference frequency generator 15, and a frequency divider 16. The measured voltage is fed to the input 17 of the converter 1, the output of which is connected to the control inputs of keys 2 and 3, and the quantization input to the output of the converter 4. The output of key 2 is connected to the control input, and the output of key 3 to the signal input converter 4. The opposite inputs of the counter 8 are connected to the output of the converter 4 and to the output of the key 6, the signal input of which is connected to the output of the converter 5. The output of the generator 15 is connected to the signal inputs of the keys 3 and 12, to the signal input of the converter 5 and to the input of the divider 16 , the first The output of which is connected to the clock input of the converter 1 and to the reset input of the converter 4, the second output is connected to the signal input of the key 2 and to the control input of the converter 5, and the third output is connected to the reset inputs of the converter 5, the counter 10 and one of the separate trigger inputs 11, as well as to the reset input of the counter 14. The output of the counter 14 is connected to the input of the device 13, and the input to the input of the key 12. The control inputs of the element 9 are connected to the parallel outputs of the counters 8 and 10, and its output is connected to the second separate trigger input AND, the output of which is connected to the control inputs of the keys 6, 7 and 12. The input of the counter 10 is connected to the output of the key 7, the signal input of which is connected to the output of the converter 4. The process of transforming the voltage into a time interval is described by the system of equations i / of / LT-X T 1 1 -1 t T, + T., T - const, where t is the integrator time constant; T is the conversion time of converter 1, i.e., the duration of the elementary conversion cycle of a digital voltmeter; TI and - informative time intervals; UQ is the reference voltage of converter 1; Ux is the input voltage. The implementation of this system gives the conversion function of the form T - - T. At time Ti, a signal appears at the output of converter 1 that permits the passage of pulses through keys 2 and 3. In converter 4, during this time, the number of pulses is equal to
A n TrT-f..A n TrT-f ..
оabout
где Ux (t) - мгновенное значение входного сигнала;where Ux (t) is the instantaneous value of the input signal;
fi - частота следовани импульсов на -втором выходе делител 16.fi is the pulse frequency at the second output of the divider 16.
Частота на выходе преобразовател 4 равнаThe output frequency of the converter 4 is equal to
f f fl f f fl
f ,. /о - и, f,. / o - and,
ГДР/VQI-емкость счетчиков преобразовател 4;GDR / VQI-capacity of the counters of the converter 4;
5 - посто нный коэффициент делени делител 16 по второму выходу;5 is a constant division factor of divider 16 at the second output;
fn - частота генератора 6 опорной части.fn is the frequency of the generator 6 of the reference part.
Тогда за врем Т элементарного цикла преобразовани на выходе преобразовател 4 по вл етс число импульсов, равноеThen during the time T of the elementary conversion cycle, the number of pulses appears at the output of converter 4, equal to
fS WlM. FS WlM.
Л„ Г,Т,L „T, T,
ul,i-sul, i-s
в конце элементарного цикла преобразовани импульс тактовой частоты ft сбрасывает управл ющий счетчик преобразовател 4 в ноль, после чего он готов к новому циклу преобразовани . Длительность элементарного преобразовани Т значительно меньше периода Т: исследуемого сигнала, поэтому в течение одного цикла преобразовани напр жение и (t можно полагать неизменным. В результате суммировани за врем преобразовани Тп (дл минимизации погрешности от некратности Г„ целому числу периодов Ux(t), Тп должно в несколько дес тков раз превышать врем периода входного переменного напр жени ), определ емое периодом следовани ИМПУЛЬСОВ с третьего выхода делител частоты 16, и дальнейшей цифровой обработки полученной суммы получаетс результат, линейно св занный с эффективным значением входного напр жени . Накопление методической погрешности в цифровом вольтметре устран етс путем квантовани , заключающегос в синхронизации выходных импульсов преобразовател 1 длительностью TI со счетными (квантующими) импз льсами на выходе преобразовател 4.at the end of the elementary conversion cycle, the clock pulse frequency ft resets the control counter of converter 4 to zero, after which it is ready for a new conversion cycle. The duration of the elementary transformation T is significantly less than the period T: the signal under study, therefore, during one conversion cycle, voltage and (t can be assumed unchanged. As a result of summation over the conversion time Tn (to minimize the error from non-multiplicity Tg, integer number of periods Ux (t), Tn should be several tens of times longer than the period of the input alternating voltage), determined by the period of following the PULSES from the third output of the frequency divider 16, and further digital processing of the received sum oluchaets result, linearly coupled with the effective value of the input voltage. The accumulation of systematic error in the digital voltmeter is eliminated by quantization zaklyuchayuschegos output pulses in synchronization duration TI transducer 1 comprising counting (quantizing) impz lsami output transducer 4.
Вышеописанный процесс иллюстрируетс временными диаграммами, представленными на биг. 2, где 18 - импульсы тактовой частоты fj на первом выходе делител частоты 16;The above process is illustrated by time diagrams presented in FIG. 2, where 18 - pulses of the clock frequency fj at the first output of the frequency divider 16;
f - -L19f - -L19
ИМПУЛЬСЫ частоты Г„ PULSES frequency G „
(п - посто нный коэффициент) на третьем выходе делител 16, задающей врем преобразовани ; 20 - импульсы на выходе преобразовател 4; 21-импульсы на выходе преобразовател 5; 22 - значени кодов в реверсивном счетчике 8 (пунктирна лини ) и в счетчике 10 (сплошна лини ); 23 - импульсы на выходе элемента 9; 24 - сигнал на выходе триггера П.(n is a constant coefficient) at the third output of the divider 16, which specifies the conversion time; 20 - pulses at the output of the converter 4; 21 pulses at the output of the converter 5; 22 - codes values in the reversible counter 8 (dotted line) and in the counter 10 (solid line); 23 - pulses at the output of element 9; 24 - the signal at the output of the trigger P.
Пачки импульсов с преобразовател 4 непрерывно поступают на вход суммировани реверсивного счетчика 8. В момент времени ft, когда импульс частоты fr перебрасывает триггер 11, тем самым открыва ключи б и 7, на вход счетчика 10 начинают поступать пачки импульсов , а на вход вычитани реверсивного счетчика 8 поступают ИМПУЛЬСЫ линейно измен ющейс частоты с преобразовател 5:The pulse bursts from converter 4 are continuously fed to the summing input of the reversible counter 8. At the time point ft, when the frequency pulse fr flips trigger 11, thereby opening keys b and 7, the bursts start to arrive at the input of counter 10, and the reversing counter to read input 8 PULSES of linearly varying frequency are received from converter 5:
ffi /0ffi / 0
f - iii. - liLf -f - iii. - liLf -
f,f, f, f,
r 1° - r 1 ° -
M,oSM, oS
N02Л ооN02L oo
где f - текушее значение времени;where f is the current time value;
5five
дГр, - емкость счетчиков преобразовател 5;dGy, is the capacity of the counters of the converter 5;
уЗultrasound
/Ci L -посто нный коэффициент./ Ci L is the constant coefficient.
В реззльтате этого значение кода в счетчике 10 возрастает, а текущее значение кода в As a result of this, the code value in counter 10 increases, and the current code value in
0 реверсивном счетчике 8 убывает. В момент времени fz коды в реверсивном счетчике 8 и в счетчике 10 станов тс равными и на выходе элемента 9 совпадени кодов по вл етс импульс, который, вызыва срабатывание 0 reversible counter 8 decreases. At time fz, the codes in the reversible counter 8 and in the counter 10 become equal, and at the output of the element 9 of the codes coincidence there appears an impulse which, triggering
5 триггера 11, закрывает ключи 6 и 7. После этого код в счетчике 10 перестает измен тьс и остаетс посто нным до конца цикла преобразовани Тп, а код в реверсивном счетчике 8 увеличиваетс за счет суммировани пачек импульсов , продолжающих поступать на его вход суммировани . В момент времени t. приходит им.иулъс частоты /т„, который сбрасывает в ноль счетчики 10 и 14 и преобразователь 5 и вызывает срабатывание триггера 5 flip-flop 11, closes keys 6 and 7. After that, the code in counter 10 stops changing and remains constant until the end of the conversion cycle Tn, and the code in reversing counter 8 is increased due to the summation of bursts of pulses that continue to flow to its summation input. At time t. It comes with a frequency / t iulus, which resets counters 10 and 14 and converter 5 to zero and triggers a trigger
5 11. Далее начинаетс следующий цикл преобразовани .5 11. Next, the next conversion cycle begins.
Процесс изменени кода в реверсивном счетчике 8 за врем Тп одного цикла преобра0 зовани описываетс системой уравненийThe process of changing the code in the reversible counter 8 during the time Tn of one transformation cycle is described by the system of equations
гт тrm t
..fN,,..fN ,,
Т„ + Т,„ Т„ СОП81T „+ T,„ T „SOP81
4545
п,P,
f ,fdi N,,+ У f, fdi N ,, + Y
f KUl (О df КТ„ - г Ul (f} dt f KUl (О df КТ „- г Ul (f} dt
5050
ктА. ktA.
55 Откуда55 from
7„(,ф ЛАф.7 „(, f LAF.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU762346283A SU605312A1 (en) | 1976-04-17 | 1976-04-17 | Effective value digital voltmeter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU762346283A SU605312A1 (en) | 1976-04-17 | 1976-04-17 | Effective value digital voltmeter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU605312A1 true SU605312A1 (en) | 1978-04-30 |
Family
ID=20656400
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU762346283A SU605312A1 (en) | 1976-04-17 | 1976-04-17 | Effective value digital voltmeter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU605312A1 (en) |
-
1976
- 1976-04-17 SU SU762346283A patent/SU605312A1/en active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
SU605312A1 (en) | Effective value digital voltmeter | |
US3675127A (en) | Gated-clock time measurement apparatus including granularity error elimination | |
JPH0820473B2 (en) | Continuous period-voltage converter | |
RU2561999C1 (en) | Interpolating converter of time interval into digital code | |
SU796758A1 (en) | Device for registering analogue-digital converter characteristics | |
SU1095390A1 (en) | Method and device for adaptive time sampling | |
SU1698813A1 (en) | Integrating digital voltmeter | |
SU1672475A1 (en) | Device to determine extremums | |
SU1205050A1 (en) | Apparatus for measuring absolute frequency deviation | |
SU1495982A1 (en) | Sawtooth voltage generator with variable slope | |
SU412678A1 (en) | ||
SU1536218A1 (en) | Device for measuring temperature | |
SU1425725A2 (en) | A-d computer | |
SU1656472A1 (en) | Digital low-frequency instanteous phasemeter | |
SU377798A1 (en) | ALL-UNION | |
RU2101746C1 (en) | Device for measuring ratio of two time intervals | |
SU1034173A1 (en) | Analog/digital converter for bridge transducer signal | |
SU805199A1 (en) | Vlf digital phase-frequency meter | |
SU824073A1 (en) | Digital phase-meter with constant measuring time | |
SU599351A1 (en) | Analogue-digital converter | |
SU546101A1 (en) | Converter "variable frequency code | |
SU776347A1 (en) | Nuslear reactor period meter | |
SU1027692A2 (en) | Time interval ratio digital counter | |
SU1503022A1 (en) | Method and apparatus for determining instant values of electric signal frequency | |
SU788016A1 (en) | Digital frequency meter |