SU819957A1 - Цифровой вольтметр - Google Patents

Description

(54) ЦИФРОВОЙ ВОЛЬТМЕТР

1

Цифровой вольтметр посто нного тока относитс  к измерительной технике и предназначен дл  измерени  напр жени  в цеп х посто нного тока.

Известен цифровой вольтметр, содержащий последовательно соединенные ключи дл  подключени  измер емого и опорных напр жений, интегратор на усилителе посто нного тока, нуль-орган и блок синхронизации , выходы которого соединены с управл ющими входами ключей и вентил , через который генератор импульсов соединен со счетчиком 1.

При практической реализации значительную долю погрещности внос т входные ключи , которые имеют конечное сопротивление в открытом состо нии и на которых имеетс  остаточное напр жение, завис щее от времени и температуры.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерений.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в цифровой вольтметр, содержащий последовательно соединенные ключи дл  подключени  измер емого и опорный напр жений, интегратор на усилителе посто нного тока, нуль-орган и блок синхронизации, выходы

которого соединены с управл ющими входами ключей и вентил , через который генератор импульсов соединен со счетчиком, введены последовательно соединенные устройство коррекции, резистор и дополнитель,ные ключи, входы которых соединены соответственно с щиной измер емого и опорного напр жений, выходы подключены к перво ( у входу устройства коррекции, второй вход которого соединен с выходами основных ключей. Второй вывод резистора соединей с суммирующей точкой интегратора, а выход синхронизации устройства коррекции соединен с выходом генератора импульсов, причем устройство коррекции выполнено в виде форл1ировател  и поледовательно соединенных модул тора, трансформатора, усилител  и демодул тора, управл ющий вход которого и управл ющий вход модул тора соединены с выходом формировател , вход которого подключен к входу синхронизации устройства коррекции, сигнальные входы

Claims (3)

1. которого подключены к входам модул тора, а выход соединен с выходом демодул тора. Устройство коррекции может быть выполнено в виде формировател  и последовательно соединенных первой группы ключей. первого конденсатора, второй группы ключей , второго конденсатора, однн вывод которого соединен с общей шиной, другой вывод с сигнальным выходом устройства коррекции; управл ющие входы ключей соединены с выходами формировател , вход которого подключен ко входу синхронизации устройства коррекции, сигнальный вход которого соединен со входом первой группь; ключей . По фиг. 1 показана блок-схема цифрового вольтметра, на фиг. 2 и фиг. 3 представлены возможные варианты выполнени  устройства коррекции. Устройство содержит источник измер емого напр жени  1, источник .опорных напр жений 2 и 3, которые через ключи 4, 5 и 6 соединены со входом интегратора 7, к выходу которого подсоединены нуль-орган 8, соединенный с блоком синхронизации 9; генератор импульсов 10 через вентиль 11, управл емый блоком синхронизации 9, св зан со входом счетчика 12, выход счетчика 12 соединен с блоком синхронизации. 9. Входы дополнительных ключей 13-15 соединены со входами основных ключей 4-6 Управл ющие входы ключей 4 и 13, 5 и 14, 6 и 15 объединены и соединены с выходами блока синхронизации 9-1, 9-2 и соответственно, выходы ключей 4 - 6 объединены и соединены с одним из входов устройства коррекции 16, а выходы дополнительных ключей также объединены и соединены со вторым его входом. Выход устройства коррекции через резистор 17 соединен с суммирующей точкой интегратора 7. Вход синхронизации устройства коррекции соединен с выходом генератора импульса 10. Ключ 18 управл ющим входом св зан с выходом 9-4 блока синхронизации 9 и предназначено дл  установки начальных условий интегратора 7. Цифровой вольтметр работает следующим образом. В первом такте работы замкнуты ключи 4 и 13. Измер емое напр жение Ux через ключ 4 поступает на вход интегратора 7. Одновременно по сигналу блока синхро .низации 9 импульсы генератора 10 через вентиль И поступают на вход счетчика 12. Остаточное напр жение на ключе 4 через ключ 13 поступает на вход устройства коррекции 16 и после преобразовани  через резистор 17 поступает в суммирующую точку интегратора 7. В момент переполнени  счетчика импульсов 12 блок синхронизации 9 размыкает ключи 4 и 13 и замыкает ключи 5 и 14 (или 16 и 15 в зависимости от пол рности напр жени  Ux ). Начинаетс  второй такт - интегрирование опорного напр жени , имеющего противоположный знак по сравнению со знаком пол рности измер емого напр жени . При этом остаточное напр жение ключа 5 через ключ 14 поступает на вход устройства коррекции 16 и после преобразовани  .- через резистор 17 в суммирующую точку интегратора 7. В момент равенства нулю выходного напр жени  интегратора 7 нуль-орган 8 срабатывает и по его сигналу блок синхронизации 9 запрещает прохождение импульсов генератора 10 на вход счетчика 12. В счетчике фиксируетс  число NX , пропорциональное измер емому напр жению Ux. Устройство коррекции 16 может быть выполнено в соответствии с фиг. 2. В этом случае оно состоит из последовательно соединенных модул тора 19 с дифференциальным входом, трансформатора 20, усилител  21 и демодул тора 22. Управл ющие входы модул тора 19 и демодул тора 22 соединены с выходами формировател  23, вход которого  вл етс  входом синхронизации устройства коррекции. Такое выполнение устройства коррекции св зано со спецификой его работы. Уровень остаточного напр жени  на ключах 4-6 составл ет единицы милливольт, в то врем  как величина напр жени  опорных источников обычно равна 1-:10 В. Поэтому уровень синфазной помехи на входе устройства коррекции 16 А - 20 gV4- 80АЬ. Наиболее оптимальным  вл етс  выполнение устройства коррекции в виде модул тора с дифференциальным входом с разв зкой цепей с помощью импульсного трансформатора , имеющего высокое сопротивление изол ции и малую емкость входных цепей относительно выходных. Синхронизаци  устройства коррекции 16 генератором импульсов 10 позвол ет производить коммутацию ключей модул тора 19 в те моменты времени, когда на входе счетчика 12 отсутствует сигнал, т. е. даже если коммутационные выбросы модул тора попадут через интегратор 7 на вход нуль-органа 8, это не приведет к искажению результатов измерений. Устройство коррекции может быть выполнено также в виде конденсатора 24 (фиг. 3) соединенного через Ключи 25 со входом устройства коррекции, а через ключи 26 - с конденсатором 27, одна из обкладок которого  вл етс  выходом устройства коррекции. Работой ключей 25 и 26 управл ет формирователь 28, причем вход формировател   вл етс  входом синхронизации устройства коррекции. Ключи 25 работают синхронно по отнощению друг к другу, ключи 26 также работают синхронно, причем ключи 25 относительно ключей 26 работают асинхронно. При таком выполнении устройство коррекции работает следующим образом (фиг. 1 и фиг. 3). Остаточное напр жение ключа 4 (5 или 6 через замкнутый ключ 13 (14 или 15) поступает на входы устройства коррекции 16. Ключи 25 периодически замыкаютс  и подключают конденсатор 24 ко входам устройства коррекции 16. При этом конденсатор 24 зар жаетс  до величины напр жени  на ключе 4 (5 или 6). В те моменты времени, когда ключи 25 разомкнуты, замыкаютс  ключи 26, и конденсатор 27 также зар жаетс  до напр жени  конденсатора 24. Напр жение конденсатора 27 через резистор 17 поступает в суммирующую точку интегратора 7 и тем самым компенсирует погрешность , св занную с неидеальностью входных ключей 4-6. Конкретное выполнение устройства, коррекции 16 по фиг. 2 или фиг. 3 определ етс  назначением цифрового вольтметра посто нного тока. Достоинства устройства коррекции, выполненного по фиг. 2, состо т в том, что оно непрерывно следит за уровенм напр жени  на входных ключах, т. е. быстрые изменени  остаточного напр жени , вызванные, например, воздействием помех частотой 50 Гц, будут эффективно компенсироватьс  Однако выполнение устройства коррекции в соответствии с фиг. 2 св зано с определенными технологическими трудност ми, обусловленными необходимостью применени  трансформатора с большим числом витков (дл  обеспечени  достаточно большого входного сопротивлени  устройства коррекции ) и необходимостью регулировки коэффициента передачи устройства коррекции изза возможного неточного изготовлени  трансформатора . В тех случа х, когда уровень помех не создает значительных колебаний остаточного напр жени  на входном ключе, устройство коррекции может быть выполнено в соответствии с фиг. 3; при этом схема устройства и технологи  его изготовлени  упрош;аютс . Достоинства схемы фиг. 3 состо т еше и в большом входном сопротивлении и в том, что точность коррекции не зависит от емкостей конденсаторов 24 и 26 и от их нестабильности. Формула изобретени  1. Цифровой вольтметр, содержащий последовательно соединенные ключи, подключенные к источникам измер емого и опорных напр жений, интегратор, выполненный на усилителе посто нного тока, нуль-орган и блок синхронизации, выходы которого соединены с управл ющими входами ключей и вентил , через который генератор импульсов соединен со счетчиком, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности, в него введены последовательно соединенные устройство коррекции и резистор и дополнительные ключи, входы которых соединены соответственно с источниками измер емого и опорных напр жений, выходы подключены к первому входу устройства коррекции, второй вход которого соединен с выходами основных ключей, второй вывод резистора соединен с ,суммирующей точкой интегратора, а синхронизации устройства коррекции соединен с выходом генератора импульсов .
2. 2.Вольтметр по п. 1, отличающийс  тем, что устройство коррекции выполнено в виде формировател , последовательно соединенных модул тора, трансформатора, усилител  и демодул тора, управл ющий вход которого и управл ющий вход модул тора соединень с выходом формировател , вход кв торого подключен к входу синхронизации устройства коррекции, сигнальные входы которого подключены ко входам модул тора , а выход соединен с выходом демодул тора .
3. 3.Вольтметр по п. 1, отличающийс  тем, что устройство коррекции выполнено в виде формировател  и последовательно соединенных первой группы ключей, первого койденсатора , второй группы ключей, второго конденсатора, один вывод которого соединен с общей шиной, другой вывод - с сигнальным выходом устройства коррекции, управл ющие входы ключей соединены с выходом формировател , вход которого подключен ко входу синхронизации устройства коррекции, сигнальные входы которого соединены со входами первой группы ключей. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 132863, кл. Н 03 К 13/20, 1960 (прототип ). Фиг. 1 синхронизации

   I I дло32

   8jrod синхронизации

   Фиг.З