Измеритель отношения двух напряжений Советский патент 1985 года по МПК G01R19/10 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в приборах, измеряющих отношение двух пЬстоянных напряжени или амплитуд двух переменных период дических напряжений произвольной фор мы., Известен измеритель отношения двух напряжений, содержащий автоматический переключатель, первый вход которого подключен к первой входной кпемме устройства, второй вход через делитель напряжения - к второй входной клемме устройства, а. выход через последовательно соединенные избирательньй усилитель, амплитудный детектор, экстремум-детектор, реверсивный счетчик импульсов - к блоку индикации, генератор импульсов, выхо которого подключен к блоку управления, первый выход которого соединен с управляющим входом автоматического переключателя, второй выход с 5 равляющим входом экстремум-детек тора, а третий выход - с управляющим входом блока индикации, выход счетчика импульсов подключен к управляющему входу делителя напряжения 1 . Недостаток данного устройства ограниченные функциональные возможности, так как данное устройство не позволяет измерять отношение двух переменных напряжений, форма и часто та которых отличаются одна от другой Наиболее близким по технической сущности к данному изобретению является измеритель отношения двух напря жений, содержащий компаратор, первый вход которого подключен к первом входу устройства, второй вход - к выходу цифроаналогового преобразователя, а выход - к входу генератора импульсов, выход генератора импульсов подключен к тактовым входам первого и второго счетчиков импульсов, установочные входы которых подключены к выходу пускового органа, выходы первого счетчика поразрядно подключены к соотв,етствующим управляющим входам цифроаналогового преобразователя (1Ш1), аналоговый вход которого подключен к второму входу устройства И Недостаток известного устройства- ограниченные функциональные возможности, не позволякш1ие измерять отношение двух напряжений, если их , форма, фаза или частота отличаются . другОТ друга. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем обеспечения измерения отношения как постоянных, так и амплитуд переменных периодических напряжений произвольной формы. Поставленная цель достигается тем, что в измеритель отношения двух напряжений, содержащий первый компаратор, первый вход которого подключен к первому входу устройства, второй вход - к выходу первого ЦАП, генератор импульсов, первый и второй счетчики импульсов, установочные входы которых объединены, выходы первого счетчика поразрядно подключены к соответствующим управляющим входам первого ЦАП, введены второй койпаратор, второй ЦАП источник опорного напряжения, два злемента И и формирователь тактовых импульсов, причем выход первого компаратора подключен к первому входу первого элемента И, второй вход которого подключен к выходу генератора импульсов и к второму входу второго элемента И, третий вход - к первому выходу формирователя тактовых импульсов, а выход к тактовому входу первого счетчика импульсов, источник опорного напряжения подключен к аналоговому входу второго НАЛ, управляющие входы которого поразрядно подключены к соответствующим выходам второго счетчика импульсов, а выход подключен к аналоговому входу первого ЦАП и к второму входу второго компаратора, первый вход второго компаратора подключен к второму входу устройства, а выход - к первому входу второго элемента И, третий вход которого подключен к второму выходу формирователя тактовых импульсов, а выход - к тактовому входу второго счетчика импульсов, установочные входы счетчиков подключены к входу формирователя тактовых импульсов и к внешнему входу запуска устройства выходы первого счетчика импульсов являются выходами устройства. На чертеже приведена структурная схема измерителя отношения двух напряжений . Измеритель отношения содержит первый счетчик t импульсов, первый 11АП 2, управляющие входы которого пораз-j рядно соединены с вькодами счетчика 1, первый компаратор 3, второй вход которого соединен с выходом ЦАП 2, а первый вход - с первым входон устройства, первый элемент,И 4, первый вход которого соединён с выходом компаратора 3, а выход - с taKTOBbiM входом счетчика 1, генерато 5 импульсов, выход которого соединен с вторым входом элемента И 4, второй счетчик 6 импульсов, второй ЦА.П 7, управляющие входы которого соединены поразрядно с выходами счетчика 6, а выход - с аналоговым входом первого ЦАП 2, второй компаратор 8, второй вход которого соединен с выходом ЦАП 7, а первый вход - с вторым входом устройства, второй эле мент И 9, первый вход которого соеди нен с выходом компаратора 8, второй вход - с выходом генератора 5 импуль сов, а выход - с тактовым входом сче чика 6, источник 10 опорного напря-. жения, выход которого соединен с ана логовым входом ЦАП 7, и формирователь 11 тактовых импульсов, пер-. вый и второй выходы которого соединены с третьими входами, элементов И 4 и 9 соответртвенно, а вход подключен к установочнь1м входам счетчиков 1 и 6 импульсов и к шине Пуск внешнего запуска измерителя, информа ционным выходом измерителя являются выходные шины счетчика 1. Измеритель отношения работает следующим образом. Б исходном состоянии элементы и 9 .заблокированы сигналами с формирователя 11 тактовых импульсов и импульсы, вырабатываемые генератором 5, не проходят на тактовые входы счетчиков 1 и 6. Коротким запускающим импульсом на шине Пуск счетчики 1 и 6 устанавливаются в нул вое состояние и запускается формиро- ватель 11 тактовых импульсов. Начинается измерение отношения напряжений l/i и U , которое осуществляется за два такта. В течение первого такта, который начинается сразу после прохождения запускакнцего импульса, формирователь 11 тактовых им пульсов вырабатывает на своем втором выходе импульс, разблокирующий элемент 4f 9 по его третьему вхо;;у. Длительность этого импульса должна быть не меньше длительности периода самой низкой частоты напряжения Во время первого такта измерения компаратор 8 сравнивает мгновенное значение напряжения Uf - f,(l) с входным ступенчато-нарастающим напряжением ЦАП 7. Если мгновенное значение напряжения 6/ fi() становится меньше или равно выходному напряжению ЦАП 7 то выходное напряжение компаратора 8 блокирует элемент И 9 по его второму входу, запрещая дальнейшее прохождение импульсов от генератора 5 на счетный вход счетчика 6 и останавливая тем самым дальнейшее увеличение выходного напряжения ЦАП 7 до тех пор, пока мгновенное значение напряжения U fji() не станет больше выходного напряжения ЦАП 7. В этом случае выходное напряжение компараторй 8 вновь разблокирует элемент И 9, разрешая тем самым прохождение импульсов от генератора 5 на тактовый вход счетчика 6. Таким образом, при условии, что скорость нарастания выходного напряжения ЦАП 7, которая опредапяется частотой следования импульсов генератора 5, больше скорости нарастания . напряжения Lj - ) в течение первого такта измерения происходит поразрядное уравновешивание амплитуды напряжения L/j. fi(t) выходным напряжением ЦАП 7 до вьтолнения условияIT 2 HArrj Uo где и rrjf амплитудное значение напряжения Uj jt ( tfCLfi выходное напряжение ЦАП 1; и ff - напряжение источника опорного напряженияi - число импульсов, поступивших на вход счетчика 6 в течение первого такта измерения; N - полная емкость счетчика 6. После окончания времени первого такта измерения формирователь 11 тактовых импульсов блокирует элемент И 9 и разблокирует элемент И 4, вырабатывая на своем первом вькоде импульсJ длительность которого долж-на быть не меньше длительности периода самой низкой частоты напряжения I}/, Во время второго такта измерения аналогично тому, как это происходит в первом такГе, происходит сравнение компаратором 3 -выходного напряжения ЦАП 2 с мгновенным значением напряжения (f до вьтолненйя условия ( ;Um4 -цАПг 0 м .- где и амплитудное значение на пряжения Ц f г (i)j число импульсов, поступивших на вход счетчика в течение второго такта измерения, полная емкость счетчика Из выражения (1) и (2) следует, yUmzMVN)-ni, т.е. отношение амплитуд двух переменных напряжений пропорпионально числу, записанному в счетчик 1 после окончания второго такта измерения. Аналогично происходит измерение отношения двух постоянных напряжений или любой комбинации измерения отношения постоянного и амплитуды переменного напряжения. Таким образом, предлагаемый измеритель отношения двух напряжений обладает существенно большими функциональными возможностями по сравнению с известньгм измерителем и позволяет измерять отношение напряжений в широком частотном диапазоне.

ИЗМЕРИТЕЛЬ ОТНОШЕНИЯ ДВУХ НАПРЯЖЕШ-Й, содержащий первый компаратор, первый вход которого подключён к первому входу устройства, второй вход - к выходу первого цифро- аналогового преобразователя,, генератор импульсовj первый и второй счетчики импульсов, установочные входы которых объединены, выходы первого счетчика поразрядно подключены к соответствующим управляющим входам первого цифроаналогового преобразователя, отличающий с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства, в него введены второй компаратор, второй цифроаналоговый преобразователь, источник опор ного напряжения, два элемента И и формирователь тактовых импульсов. причем выход первого компаратора подключен к первому входу первого элемента И, второй вход которого подключен к выходу генератора импульсов и к второму входу, второго элемен1:а И, третий вход - к первому выходу формирователя тактовых им пульсов, а выход - к тактовому входу первого счетчика импульсов, источник . опорного напряжения подключен к аналоговому входу второго цйфроаналогового преобразователя, управляющее входы которого Лоразрядно подключены к соответстэующим выходам второго счетчика импульсов, а выход подключен к аналоговому входу первого цифро(Л аналогового преобразователя и к второму входу второго компаратора, первый входвторого компаратора подключен к второму входу устройства, а выход - к первому входу второго элемента И, третий вход которого подключен к второму выходу формирователя тактовых иШ1ульсов, а выход- 35 к тактовому входу второго счетчика о :дэ импульсов, установочные входы счетчиков подключены к входу формирователя N3 тактовых импульсов и к внешнему вхо; ду запуска устройства, пер- ; вого счетчика импульсов являются выходами устройства.