SU659956A1 - Цифровой интегрирующий вольтметр - Google Patents

Description

где Y - допустимое значение приведенной динамической погрешности;

п - число тактов (циклов) преобразовани  от момента скачкообразного изменени  преобразуемого напр жени  до момента равенства информативного интервала установившемус  значению с погрешностью, определ емой Y;

Тпреобр - врем  преобразовани .

Следовательно, уменьшение длительности такта Т-г, как следует из выражени  (1),  вл етс  эффективным средством снижени  динамической погрешности, кроме того, при уменьшенном цикле преобразовани  дл  сохранени  свойства подавлени  периодических аддитивных помех приходитс  усредн ть результаты р да последовательных преобразований за врем , кратное или равное периоду помехи, при этом задача фактически сводитс  к суммированию последовательности интервалов времени. Поскольку эти интервалы не  вл ютс  примыкаюш ,ими, то при суммировании их значений возникает погрешность, максимально возможное значение которой пропорционально числу суммируемых интервалов.

Таким образом, недостатком известного устройства  вл етс  высока  динамическа  погрешность измерени .

Целью данного изобретени   вл етс  повышение точности прибора.

Поставленна  цель достигаетс  за счет того, что в цифровой интегрирующий вольтметр , содержаш,ий последовательно соединенные дифференциальный интегратор и пороговое устройство, источники образцового и опорного напр жений, задатчик такта преобразовани , генератор образцовой частоты и счетчик, причем неинвертирз юший вход интегратора подключен к входным клеммам, введены задатчик интервала суммировани , суммирующее устройство и элемент И, выход которого соединен со входом счетчика, а входы - с выходом задатчика интервала суммировани , с выходом источника образцового напр жени  и инвертирующим входом интегратора, а также с выходом генератора образцовой частоты и входами суммирующего устройства и задатчика такта преобразовани , при этом выход порогового устройства соединен со входом источника образцового напр жени , выход задатчика такта преобразовани  соединен с входом задатчика интервала суммировани  и вторым входом суммирующего устройства, выход источника опорного напр жени  соединен с третьим входом суммирующего устройства, выход которого соединен со вторым входом порогового устройства .

Па фиг. 1 приведена функциональна  схема устройства; на фиг. 2 - эпюры характерных напр жений, по сн ющие его работу.

Устройство (фиг. 1) содержит дифференциальный интегратор 1, пороговое устройство 2, суммирующее устройство 3, источник 4 опорного напр жени , источник 5 образ5 цового напр жени , задатчик 6 такта преобразовани  Гт, задатчик 7 интервала суммировани  Т, генератор 8 образцовой частоты , элемент И 9 и счетчик 10. Па эпюрах (фиг. 2) изображены следующие напр жени : 11 - импульсы образцовой частоты на выходе генератора 8; 12 - импульсы тактовой частоты на выходе задатчика 6, 13 - выходное напр жение задатчика 7, 14 - выходное напр жение ин15 тегратора 1, (15 - в устройстве-прототипе,

16 - в предлагаемом изобретении), 17 -

напр жение на выходе источника.

Вольтметр работает следующим образом.

Предположим, что в момент времени о

0 импульс выходного напр жени  задатчика 6 поступает через суммирующее устройство на вход устройства 2, вызыва  его срабатывание . По сигналу устройства 2 к инвертирующему входу интегратора 1 подключаетс  образцовое напр жение , и выходное напр жение интегратора, уменьша сь по линейному закону, приближаетс  по размеру к значению опорного напр жени , поступаюнхего с источника 4 через устройство

0 3 на вход устройства 2.

Однако срабатывание порогового устройства происходит не в момент равенства выходного напр жени  интегратора опорному (t), а в момент поступлени  на вход порогового устройства через суммирующее устройство 3 импульса генератора 8, при котором измен етс  знак разности входных напр жений порогового устройства. В результате этого в момент t происходит переключение пол рности образцового напр жени , и выходное напр жение интегратора начинает линейно возрастать до поступлени  следующ,его импульса с задатчика времени такта преобразовани  t. Далее описанные

5 процессы работы вольтметра периодически повтор ютс .

Цифровой эквпвалепт входного напр жени  получаетс  при суммировании счетчиком 10 дискретных значений Ti,- (фиг. 2) в

0 течение времени Т, равного периоду сетевой помехи.

Введение такта Т позвол ет улучщить динамические характеристики во столько раз, во сколько длительность Т, равна  периоду помехи, больше длительности T-j. Вследствие того, что работа устройства 2 и задатчиков 6 и 7 синхронизируетс  импульсами генератора образцовой частоты, устран етс  специфическа  составл юща  погрешности от суммировани  непримыкающих интервалов, так как выходной сигнал здесь представлен временным интервалом,  вл ющимс  квантованной величиной, в то врем  как в устройстве (прототипе) непрерывной .

В устройстве-прототипе условием соответстви  выходного сигнала входному напр жению  вл етс  равенство нулю интеграла разности входного напр жени  U и среднего за период преобразовани  значени  образцового напр жени 

Tj - 7,

ОСрт 0

Т. е.

(и,-и,у( :-0.(2)

Дл  данного вольтметрауравнение (2) принимает вид

тт

и, 7 - V/-: + f Д, (3)

f(У

о о

где - разность значений

Т

f/oepT Ag-п: - ,- значение f/осрт, соответствующее шагу квантовани .

Из уравнений (3) и (2) следует, что процесс преобразовани  подчин етс  законам, действующим в дискретных астатических системах автоматического регулировани , т. е. происходит непрерывное интегрирование сигнала ошибки А, и при выполнении услови 

«тт

Mt f Ag-c/f об

кор:ректируетс  значение 6оерт в пределах Ag, что вызывает изменение значени  и знака Д.

Таким образом, справедливо следуюн 1ее выражение

п т /т. г

: Г; и, и, :d( ::/

Т о ±V ГАгйЛ ±ГдйЛ.

11-о оо

После выполнени  математических раций получим

U,,y(T,,-T,,)±TAg

/л; о

ИЛИ ДЛЯ наихудшего случа 

и,пТ - и, (Г., - 7,;) ... ± ГД.

(0

Функци  преобразовани  данного вольтметра согласно уравнению (4) имеет вид

I ( - 7,) пТ ±Т,. (5)

Из выражени  (5) видно, что при суммировании р да выходных интервалов ШИМ - преобразовател  абсолютное значение погрешности преобразовател  остаетс  посто нным (равным То), а относительное - уменьшаетс  в число раз, равное числу суммируемых интервалов, что и приводит к устранению погрешности суммировани  непримыкающих интервалов.

Claims (2)

1. П. П. Орнатский. Автоматические измерени  и приборы, Киев, «Высша  школа , 1973, с. 432.

2. Авторское свидетельство СССР № 365038, кл. Н ОЗК 13/20, 01.02.71.