Устройство для автоматического выбора предела измерения Советский патент 1984 года по МПК G01R15/09 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в многопредельных интегрирующих вольтметрах постоянного ток

Известно устройство для автоматического выббра предела измерения интегрирующего цифрового вольтметра, содержащее последовательно соединенные входной блок, блок сравнения,, блок управления и блок переключения пределов измерения, вых.од которого подключен к управляющему входу входного блока, информационный вход которого подключен к входной клемме устройства, к второму входу блока сравнения подключен источник опорного напряжения ij .

Недостаток данного устройства низкая надежность, обусловленная тем что при наличии значительного уровня помех на вход блока сравнения через входной блок поступает сумма помехи и полезного сигнала, затрудняя правильный выбор предела измерения, а так как при измерениях малых напряжений уровень помехи может в несколь ко десятков раз превосходить уровень сигнала,высокоточные измерения оказываются невозможными.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для автоматического выбора предела измерения, содержащее масштабирующий блок, вход которого подключен к входной клемме устройства, а выход соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, выходы которого соединены с соответствующими входами дешифраторов верхнего и нижнего значений диапазона, выходы которых соединены с первыми входами соответственно второго и первого элементов И, вторые входы которых подключены к источнику тактовой частоты, а выходы соответственно к входам прямого и обратного счета реверсивного счетчика импульсов, выходы которого соединены с входами дешифра тора пределов измерения, выходы которого подключены к управляющим входам масщтабирующего блока (,2j

Недостатками известного устройства являются невысокие-точность и надежность в работе в условиях значи тельного уровня помех, когда сумма полезного сигнала и помехи превышает пределы линейного участка передаточной характеристики масштабирующего

блока, вследствие чего на его выходе формируется помеха в виде постоянной составляющей, грубо искажающая результат измерения. Недостатком устройства является и то, что при подаче на его вход напряжений, больших верхнего предела измерения или меньших нижнего, процесс выбора предела может зациклиться, при этом информация о перегрузках на входе - выходе устройства отсутствует, что также понижает надежность в работе.

Цель изобретения - повышение точности и надежности в работе.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для автоматического выбора предела измерения, содержащее масштабирующий блок, вхоД которого подключен к входной клемме устройства, а выход соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, выходы которого соединены с соответствующими входами дешифратора верхнего значения диапазона и дешифратора нижнего значения диапазона, выход которого соединен с первым входом первого элемента И, вторые входы первого и второго элементов И подключены к источнику тактовой частоты, а выходы соединены с входами соответственно обратного и прямого счета реверсивного счетчика импульсов, выходы которого соединены с входами дешифратора пределов измерения, выходы которого подключены к управляющим входам масштабирующего блока, введены блок сравнения, элемент ИЛИ, третий элемент И, дешифратор старшего предела и дешифратор младшего предела, вход блока сравнения соединен с выходом масштабирующего блока, а выход - с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом дешифратора верхнего значения диапазона, а выход с первым входом второго элемента И и первым входом третьего элемента И, второй вход которого соединен с прямым выходом дешифратора старшего предела, инверсный выход которого соединен с третьим входом второго элемента И, а входы - с выходами реверсивнйго счетчика импульсов и входами дешифратора младшего предела, инверсный выход которого соединен с третьим входом первого элемента И, выход третьего элемента И подключен к выходной клемме Перегрузка. 31 На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства. Устройство для автоматического выбора предела измерения содержит масштабирующий блок 1, выход которого соединен с входом интегрирующего аналого-циЛрового преобразователя 2 и входом блока 3 сравнения, выход которого соединен с вторьп входом элемента ИЛИ 4 элемент И 5, выход которого подключен к выходной клемме Перегрузка, выходы аналого-цифрового преобразователя 2 соединены с входами дешифратора 6 верхнего значения диапазона и дешифратора 7 нижнего значения диапазона, выход которого соединен с первым входом первого элемента И 8, второй вход которого подключен к источнику тактовой частоты (4) и второму входу второго элемента И 9, первый вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ 4 и первым входом третьего элемента И 5, а выход - с входом прямого счета реверсивного счетчика 10 импульсов, вход обратного счета которого соединен с выходом элемента И 8, а выходы - с входами дешифратора 11 пределов измерения, дешифратора 12 старше го предела и дешифратора 13 младшего предела, инверсный выход которого соединен с третьим входом элемента И 8, инверсный выход дешифратора 12 соединен с третьим входом элемента И 9, а прямой выход - с вторым входо элемента И 5, выходы дешифратора 11 соединены с управляющими входами масштабирующего блока 1, выход дешиф ратора 6 соединен с первым входом элемента ИЛИ 4. Блок 3 сравнения может быть выпол нен на двух аналоговых компараторах, первые входы которых объединены и являются входом блока, я вторые входы подключены к двум источникам опорного напряжения соответственно положительной и отрицательной полярности, задающим пределы линейной час ти передаточной характеристики масштабирующего блока 1, при этом выходы компараторов объединены по схеме ИЛИ Масштабирующий блок 1 может быть выполнен на основе усилителя постоян ного тока с регулируемым делителем напряжения, в цепи обратной связи. Устройство работает следующим образом. 924 Измеряемый сигнал (1 поступает на вход масштабирующего блока 1, коэффициент передачи которого изменяется переключением делителя напряжения обратной связи с помощью коммутирующих элементов, управление которыми осуществляется с выходов дешифратора 11 пределов измерения. С выхода блока 1 сигнал поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 2 и вход блока 3 сравнения, на выходе которого формируется сигнал логического нуля, если сигнал на выходе блока 1 находится в пределах линейной части его передаточной характеристики., или сигнал логической едини1ды в . противном случае. Код результата аналого-цифрового преобразования с выхода преобразователя 2 поступает на входы дешифраторов 6 и 7. Дешифратор 6 верхнего значения диапазона аналого-цифрового преобразователя формирует сигнал логической единиць, если результат преобразования превышает верхнее значение диапазона, при этом через элемент Ш1И 4 указанный сигнал Поступает на первый вход элемента Р1 9, разрешая прохождение очередного импульса с источника тактовой частоты i-j. , равной частоте циклов преобразования аналого-цифрового преобразователя 2, на вход прямого счета реверсивного счетчика 10, Счетчик 10 посредством дешифратора 11 пределов измерения переключает измерения в масштабирующем блоке 1 на более, грубый, Описанньй процесс продолжается до тех пор, пока результат преобразования не окажется меньше верхнего значения диапазона преобразователя 2, Если при этом на выходе блока 3 сравнения находится сигнал логического нуля, то процесс выбора предела измерения завершается, если же сигнал логической единицы, а это означает, что измеряемый сигнал превышает пределы линейной части передаточной характеристики блока 1, то сигнал логической единицы через элемент ИЛИ 4 поступает на первый вход элемента И 9, и очередной импульс тактовой частоты переключает реверсивный счетчик 10, который посредством дешифратора 11 устанавливает в блоке 1 более грубый предел измерения, что исключает искажение сигнала масштабирующим блоком 1. $11 Дешифратор 7 нижнего значения диа пазона аналого-цифрового преобразователя формирует сигнал логической единицы, если результат преобразования окажется меньше нижнего значения диапазона, что приводит к переключению блока 1 в сторону увеличения чувствительности. Сигнал логической единицы на выходе дешифратора 7 раз - - - ж решает прохождение очередного импуль са тактовой частоты через элемент И 8 на вход обратного счета счетчика 10, которьй начинает переключать пределы измерения в сторону увеличения чувствительности до тех пор, пока результат преобразования не окажется больше нижнего значения диапазона аналого-цифрового преобразователя 2. Если при этом счетчик 10, а следовательно, и масштабирующий блок 1 переключаются на самый младший предел измерения, то на инверсном выходе дешифратора 13 младшего предела появляется сигнал логического нуля. импульс тактовой частоты уже не проходит через элемент И 8 на вход ревер сивного счетчика 10 и процесс выбора предела измерения заканчивается. 2 Если при переключении в сторону загрубления чувствительности счетчик 10 окажется в состоянии, соответствующем самому грубому пределу измерения, то на инверсном выходе дешифратора 12 появляется сигнал логичес- кого нуля, и процесс выбора предела измерения также завершается. Если при этом на выходе дешифратора 6 -f J rTd nDUVU C ДСШИфрсгТОрД D Н ходится сигнал логической единицы. что означает превышение верхнего значения диапазона аналого-цифрового преобразователя 2, или сигнал логической единицы оказывается на выходе блока 3 сравнения, что означает превышение предела линейной части передаточной характеристики масштабирующего блока 1, то на выходе элемента И 5 формируется сигнал Перегрузка, по которому следует принять меры для снижения уровня сигнала на входе измерительного устройства, а результат измерения игнорировать. Таким ббразом, применение предлагаемого устройства позволяет при измерениях в условиях значительного уровня помех повысить точность и надежность в работе.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ВЫБОРА ПРЕДЕЛА ИЗМЕРЕНИЯ, содержащее масштабирующий блок, вход которого подключен к входной клемме устройства, а вьтод соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, выходы которого соединены с соответствующими входами дешифратора верхнего значения диапазона и дешифратора нижнего значения диапазона, выход которого соединен с первым входом первого элемента И, вторые входы первого и второго элементов И подключены к источнику тактовой частоты, а выходы соединены с входами соответственно обратного и прямого счета реверсивного счетчика импульсов, выходы которого соединены с входами дешифратора пределов измерения, выходы которого подключены-к управляющим входам масштабирующего блока, отличающееся тем, что, с целью повьшения точности и надежности в работе, в него введены блок сравнения, элемент ИЛИ, третий элемент И, дешифратор старшего предела и дешифратор младшего предела, причем вход блока сравнения соединен с выходом масштабирующего блока, а выход - с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выхо(Л дом дешифратора верхнего значения диапазона, а выход - с первым входом второго элемента И и первым входом третьего элемента И, второй вход которого соединен с прямым выходом дешифратора старшего предела, инверсный, выход которого соединен с третьим входом второго элемента И, а входы с выходами реверсивного счетчика импульсов и входами дешифратора младьо to шего предела, инверсньй выход которого соединен с третьим входом первосо го элемента И, выход третьего элеменьэ та И подключен к выходной клемме Перегрузка.