Функциональное цифровое измерительное устройство Советский патент 1988 года по МПК G01R19/10 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для функционального цифрового измерения напряжений и токов, в частности отношения, произведения, суммы или более сложной функциональной зависимости напряжений.

Цель изобретения - увеличение точности работы устройства при обеспечении возможности унификации вычислительных операций.

На фиг, 1 показана структурная электрическая схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - структурная электрическая схема устройства уп-. равления и коммутации.

Устройство (фиг. 1) содержит устройство 1 управления и коммутации, с первого по третий входы которого соединены соответственно с первой по третью входными шинами 2-4, четвертый вход устройства 1 через сумматор 5 соединен с четвертой входной

та И соединен с седьмым входом устройства 1 и S-входом триггера 22, R-вход которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ 27. Восьмой вход устройства 1 соединен с вторым входом запоминающего регистра 18 и выходом четвертого элемента И 28, первый инверсный вход которого сое1Q динен с первым входом пятого элемен та И 29 и четвертым выходом устройства 1. Вторые входы аттенюатора 8 вычитающего устройства 17 соединены с первыми выходами соответственно

Т5 первого 30 и второго 31 регистров поразрядного уравновешивания. Вторы входы элементов И 23 и 24 соединены соответственно с выходами второго 3 и третьего 33 триггеров, при этом

2Q Р-вход триггера 32 соединен с выходом второго элемента ИЛИ 34, а S- и R-входы триггера 33 соединены соответственно с выходами третьего 35 и четвертог о 36 элементов ИЛИ, Дей 6, первый выход - с входом пер- 25 вятый вход устройства 1 соединен с

шиной

вого усилителя-преобразователя 7, выход которого соединен с пятым входом устройства 1 и с первым входом первого, аттенюатора 8, выход которого соединен с шестым входом устройства 1, второй выход которого через последовательно соединенные второй усилитель-преобразователь 9, второй аттен оатор 10 и первый усилитель 11 постоянно1 о тока соединен с первым входом блока 12 сравнения, второй вход которого через второй усилитель .13 постоянного тока соединен с третьим выходом устройства 1. Вход задат- чика 14 констант соединен с кодовой шиной 15. Выход шинного коммутатора 16 соединен с первым входом первого вычитающего устройства 17, выход которого соединен с вторым входом аттенюатора 10 и первыми входами первого 18 и второго 19 запоминающих регистров, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым вxoдa ш второго вычитающего устройства 20, выход которого соединен с первым входом регистрирующего устройства 21. Выход первого триггера 22 соединен с первым входом шинного коммутатора 16, второй вход которо.- го соединен с выходом задатчика 14 констант. Первые входы первого 23 и второго 24 элементов И объединены и соединены с выходом генератора 25 импульсов. Выход третьего 26 элемен30

35

40

45

50

55

шиной 37 запуска. Седьмой вход устройства 1 также соединен с S-входом триггера 32, четвертый выход - с пе вым входом элемента ИЛИ 35, пятый выход - с первым инверсным входом элемента И 26 и вторыми входами эле ментов И 28 и 29, шестой выход - с вторым входом элемента ИЛИ 35. Выхо элемента И 23 соединен с первым вхо дом регистра 30 поразрядного уравновешивания, второй вход которого соединен с седьмым выходом устройства 1, первыми входами элементов ИЛИ 27, 34 и 36, первым в.ходом регистра 31 поразрядного уравновешива ния, третьим входом запоминающего р гистра 18 и вторыми входами запомин ющего регистра 19 и регистрирующего устройства 21, при этом третьи вход запоминающего регистра 19 и регистрирующего устройства 21 соединены с выходом элемента И 29, третий вход которого соединен с вторым входом .элемента И 26, третьим входом элемента И 28, BTopbiM входом регистра 31 поразрядного уравновешивания и вторым входом элемента ИЛИ 36. Десятый вход устройства 1 соединен с вторым выходом регистра 30 поразряд ного уравновешивания, вторым входом элемента ИЛИ 27, вторым входом элемента ИЛИ 34 и третьим входом элемента ИЛИ 35. Кроме того, выход бло ка 12 соединен с третьим входом рета И соединен с седьмым входом устройства 1 и S-входом триггера 22, R-вход которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ 27. Восьмой вход устройства 1 соединен с вторым входом запоминающего регистра 18 и выходом четвертого элемента И 28, первый инверсный вход которого соединен с первым входом пятого элемента И 29 и четвертым выходом устройства 1. Вторые входы аттенюатора 8 и вычитающего устройства 17 соединены с первыми выходами соответственно

первого 30 и второго 31 регистров поразрядного уравновешивания. Вторые входы элементов И 23 и 24 соединены соответственно с выходами второго 32 и третьего 33 триггеров, при этом

Р-вход триггера 32 соединен с выходом второго элемента ИЛИ 34, а S- и R-входы триггера 33 соединены со . ответственно с выходами третьего 35 и четвертог о 36 элементов ИЛИ, Де5 вятый вход устройства 1 соединен с

0

5

0

5

0

5

шиной 37 запуска. Седьмой вход устройства 1 также соединен с S-входом триггера 32, четвертый выход - с первым входом элемента ИЛИ 35, пятый выход - с первым инверсным входом элемента И 26 и вторыми входами элементов И 28 и 29, шестой выход - с вторым входом элемента ИЛИ 35. Выход элемента И 23 соединен с первым входом регистра 30 поразрядного уравновешивания, второй вход которого соединен с седьмым выходом устройства 1, первыми входами элементов ИЛИ 27, 34 и 36, первым в.ходом регистра 31 поразрядного уравновешивания, третьим входом запоминающего регистра 18 и вторыми входами запоминающего регистра 19 и регистрирующего устройства 21, при этом третьи входы запоминающего регистра 19 и регистрирующего устройства 21 соединены с выходом элемента И 29, третий вход которого соединен с вторым входом .элемента И 26, третьим входом элемента И 28, BTopbiM входом регистра 31 поразрядного уравновешивания и вторым входом элемента ИЛИ 36. Десятый вход устройства 1 соединен с вторым выходом регистра 30 поразрядного уравновешивания, вторым входом элемента ИЛИ 27, вторым входом элемента ИЛИ 34 и третьим входом элемента ИЛИ 35. Кроме того, выход блока 12 соединен с третьим входом регистра 30 поразрядного уравновешивания и вторым входом регистра 31 поразрядного уравновешивания,третий вход которого соединен с выходом элемента И 24,

Устройство 1 управления и коммутации (фиг. 2) содержит с первого по восьмой ключи 38-45, с первого по четвертый элементы ИЛИ 46-49, формирователь 50 импульсов, генератор 51 уровня логической единицы,- счетчик 52 импульсов, переключатель 53, при этом первый вход устройства 1 соединен с входами ключей 38 и 39, второй вход - с входами ключей 40 и 41, третий вход - с входом ключа 42, четвертый вход - с входом ключа 43, пятый вход - с входом ключа 47, с выходами ключей 39 и 41 и с первым выходом устройства 1, шестой вход которого соединен с входом ключа 45, при этом выходы ключей 38, 40, 42 и 43 соединены с вторым выходом устройства 1, третий выход которого соединен с выходами ключей 44 и 45. Вход управления ключа 41 соединен с переключаюЕцим контактом первой контактной группы переключателя 53,первый замыкающий контакт которого соединен с выходом элемента ИЛИ 47 и входом управления ключа 42, второй и третий замыкающие контакты - с выходом генератора 51 логической едини- цы, переключающий контакт второй контактной группы переключателя 53 сое- I.

динен с первым выходом счетчика 52 импульсов, первый замыкающий контакт которого соединен с первым входом - элемента ИЛИ 48 и с управляющим входом ключа 39, второй замыкающий контакт - с первыми входами элементов ИЛИ 47 и 49, третий замыкающий контакт - с вторым входом элемента ИЛИ

66957

ИЛИ 49. Первый и второй выходы формирователя 50 соединены соответственно с шестым и седьмым выходами устройства 1, а второй выход - также с входом сброса счетчика 52, четвертый выход которого соединен с входом управления ключа 44, а тактовый вход - с выходом элемента ИЛИ 46, первый и

10 второй входы которого соединены соответственно с седьмым и восьмым входами устройства 1, девятью вход которого соединен с входом формирователя 50, а десятый вход - с третьим вхо15 дом элемента ИЛИ 46.

Уч:тройство функционирует в четыре этапа следующим образом. - При измерении отношения двух наи,

20

пряжений -тг- переключатель 53 ставится в положение 2, как показано на фиг, 2. На первом этапе формируется импульс Пуск на шине 37, например, путем нажатия клавиши (не показана).

5 Формирователь 50 срабатывает, на его втором выходе появляется импульс Сброс и происходит сброс счетчика 52, регистров 30 и 31, регистрирующего устройства 21, регистров 18 и

0 19, через элемент ИЛИ 34 - сброс триггера 32, через элемент ИЛИ 36 - триггера 33, через элемент ИЛИ 27 - триггера 22. Так как счетчик 52 сброшен, на инверсных втором и четвертом выходах триггеров - логическая единица и согласно положению переключателя 53 оказываются включенными ключи 44, 38, 41, которые подключают напряжение U, через усили- тельтпреобразователь 9, аттенюатор 10, усилитель 11 к первому входу блока 12, а к его второму входу - напряжение U2 через усилитель-преоб- разователь 7, ключ 44, усилитель 13,

5

0

Изобретение может быть использовано для функционального цифрового измерения напряжений и токов. В частности, может измеряться отношение, произведение, сумм а или более сложная функциональная зависимость напряжений. Целью изобретения является увеличение точности работы устройства при обеспечении возможности унификации . вычислительных операций. Устройство содержит блок 1 управле . 7Л р„й/ ния и коммутации, входные шины 2-4 и 6, сумматор 5, усилители-преобразователи 7 и 9, аттенюаторы 8 и 10, усилители 11 и 13 постоянного тока, блок 12 сравнения, задатчик 14 констант, кодовую шину 15, шинный коммутатор 16, вычитающие устройства 17 и 20, запоминающие регистры 18 и 19, регистрирующее устройство 21,триггеры 22, 32 и 33, элементы И ,23, 24, 26, 28 и 29, генератор 25 импульсов, элементы ИЛИ 27, 34, 35, 36, регистры 30 и 31 поразрядного уравновешивания . Функциональная схема блока 1 управления и коммутации приводится в описании изобретения. В данном устройстве все функциональные преобразования напряжений - деление, умножение, вычитание и сложение - унифицируются и сводя тся. к одной операции- вычитанию..Это существенно упрощает методику измерения и устройство,т.к. позволяет исключить сложные умножители и делители. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. С (Л со О) О) со СП

48, выход которого соединен с вторым 45 Р время, определяющее момент

входом элемента ИЛИ 4-9 и управляющим входом ключа 40. Замыкающий контакт третьей контактной группы переключателя 53.соединен с вторым выходом счетчика 52 импульсов, первый замыкающий контакт соединен с вторым входом элемента ИЛИ 47, второй замыкающий контакт - с входом управления ключа 38, третий замыкающий контакт - с входом управления ключа 43, Третий выход счетчика 52 соединен с управляющим входом ключа 45 и с четвертым выходом устройства 1, пятый выход которого соединен с выходом элемента

50

55

формирования заднего фронта импул

мультивибратора формирователя 5 формируется импульс Пуск на ег первом выходе, в результате чего рез элемент ИЛИ 35 запускается т гер 33, включается элемент И 24 который коммутирует генератор 2 импульсов на вход регистра 31. Н нается процесс поразрядного урав вешивания в цепи регистр 31 - вы тающее устройство 17 - аттенюато 10 - усилитель 11 - блок 12 срав ния путем изменения затухания ат тенюатора 10 с фиксацией моменто

45 Р время, определяющее момент

50

55

формирования заднего фронта импульса

мультивибратора формирователя 50, формируется импульс Пуск на его первом выходе, в результате чего через элемент ИЛИ 35 запускается триг гер 33, включается элемент И 24, который коммутирует генератор 25 импульсов на вход регистра 31. Начинается процесс поразрядного уравновешивания в цепи регистр 31 - вычитающее устройство 17 - аттенюатор 10 - усилитель 11 - блок 12 сравне- ния путем изменения затухания аттенюатора 10 с фиксацией моментов

513669576

срабатывания блока 12 на его выходе, ти от диапазона измерения. На выходе

вычитающего устройства 17 устанавливается число , соответствующее р. затуханию аттенюатора 10. Импульс с регистра 31 поступает через элемент И 26 на седьмой вход устройства 1 управления и через элемент ИЛИ 46 - на счетный вход счетчика 52 и запоми- 10 нается, четвертый выход обнуляется, а на третьем выходе счетчика 52 появляется логическая 1; ключ 44 отсоединенном с регистром 31.

После окончания поразрядного уравновешивания заканчивается первый этап уравновешивания, когда напряжение и на первом входе блока 12 сравнения сравняется с напряжением

и

5

Т.е.

и

(i:

к,.и,

,

К, и,+/)U, и

5(1)

)

(1)

ключается, ключ 45 включается и включает между блоками усилителя-преобК, - коэффициент передачи усилителя-преобразователя 9 и усилителя 11;

К - коэффициент передачи усилителя-преобразователя 7 и усилителя 13;

N, - коэффициент деления аттенюатора 10 на первом этапе измерения;

и,

ди

Ui

Uo

абсолютные аддитивные погрешности, соответстве нно первого и второго каналов преобразования с коэффициентами К, и К, учитываюш 1е нестабильность элементов, дрейф нуля усилителя-преобразователя, усилителя постоянного тока и др., порог чувствительности блока 12 сравнения и др.; входное напряжение числителя j

калибровочное напряжение, равное или кратное одному вольту (и 1 в),

и

ф(11

и Uj, - значения U и выходах блока 12 сравнения на первом этапе измерения (число в скобках - номер этапа). В момент и 4(1 Uj,, начинается второй этап работы, заканчивается работа регистра 31 и на его выходе сигнала конца уравновешивани я формируется импульс, сбрасывающий через элемент ИЛИ 36 триггер 33, отключающий вход регистра 31 от генератора 25 5 с помощью элемента И 24 - триггер 22J с помощью шинного коммутатора 16 к первому входу вычитающего устройства 17 подключается выход

Этот импульс поступает на десятый вход устройства 1 управления и через элемент ИЛИ 46 фиксируется счетчиком 52, в результате чего на его первом и четвертом выходах и (через элемент ИЛИ 49 на пятом выходе устройства, 1 управления появляется логическая единица, второй и третий выходы обнуляются, ключи 45 и 38 отключаются, а ключ 42 че1(-

задатчика 14 константы с заданным зна- ° рез элемент ШШ 47 включается, подчением вычитаемого числа, равного ключая напряжение к входу усилителя 101, где i ..,, - 2, -1, 0,1,2,... преобраз ователя 9. Напряжение Uj Величину числа выбирают в зависимое- подключается через ключ 43, усилиключается, ключ 45 включается и включает между блоками усилителя-преоб l5 разователя 7 и усилителя 13 аттенюатор 8. Кроме того, импульсы с элемента И 23 устанавливают триггер 32, который включает элемент И 23 и тем самым подключает вход регистра 30 к

2Q выходу генератора 25. Начинается процесс поразрядного уравновешивания в цепи регистр 30 -.аттенюатор-8 - ключ 45 - усилитель 13 - блок 12 - регистр 30 путем изменения затухания

25 аттенюатора 8 с фиксацией момента срабатывания блока 12 на его выходе, соединенном с регистром 30. После окончания уравновешивания заканчивается второй этап уравновешивания,

30 когда U4(j, 5(25 т.е.

К,иДН,-10 )+ dU,

и

4 (Я

К,|.п-и,,

(2)

5(7)1

где п - коэффициент деления аттенюа- . тора В.

В момент ) 5(1 начинается третий этап работы, заканчивается работа регистра 30 и на его выходе сигнала конца уравновешивания формируется импульс, сбрасывающий через элемент ШШ 34 триггер 32, отключающий с помощью элемента И 23 регистр 30 от генератора 25, прекраая уравновешивание регистра 30.

Этот импульс поступает на десятый вход устройства 1 управления через элемент ИЛИ 46 фиксируется .. счетчиком 52, в результате чего на его первом и четвертом выходах и (через элемент ИЛИ 49 на пятом выоде устройства, 1 управления появяется логическая единица, второй и третий выходы обнуляются, ключи 45 и 38 отключаются, а ключ 42 че

тель-преобраэователь 7, ключ 44 к усилителю 13. Тот же импульс с регистра 30 через элемент ШШ 27 сбрасывает триггер .22 и отключает задат- чик 14 констант от вычитающего устройства 17, а также через элемент ИЛИ 35 запускает триггер 33, который с помощью элемента И 24 подключает генератор 25 к регистру 31, и начинается процесс поразрядного уравновешивания в цепи регистр 31 - вычитающее устройство 17 - аттенюатор 10 - усилитель 11 - блок 12 сравнения - регистр 31 путем изменения затухания аттенюатора 10 с фиксацией моментов срабатывания блока 12. После окончания поразрядного уравновешивания заканчивается третий этап работы, когда Uj.,:

10 - усилитель 11 - блок 12 - регистр 31 путем изменения затухания аттенюатора 10. После окончания уравновешивания заканчивается чет- вертьй этап работы, когда U

и,

(4)

5(,) U4(.,

К,- U, N,

аи,

10

Kj-U,, + и, и

5(4)

(4)

где

3 15

коэффициент деления аттенюатора 10 на четвертом этапе работы.

В момент-и 4(4, и(,

и

-(з)

KZ-U,

К. и, N,

+ 1 и, и

У(.М

где Uj - входное напряжение знаменателя;

N,j - коэффициент деления аттенюатора 10 на третьем этапе измерения.

В момент Uj.(jj заканчивается работа регистра 31 и на его выходе сигнала конца уравновешивания формируется импульс, сбрасывающий через элемент ИЛИ 36 триггер 33, прекращая уравновешивание регистра 31. Через элемент И 28 этот импульс поступает на регистр 18, разрешая запись информации с информационной шины о значении затухания аттенюатора 10 - N-2, а через элемент ИЛИ 46 - в устройство 1, на счетный вход счетчика 52 и фиксируется им. С этого момента начинается четвертый этап работы устройства, так как четвертый выход счетчика 52 обнуляется, а на третьем его выходе - логическая единица. Ключ 45 включает калиброванный на втором этапе аттенюатор 8 с коэффициентом деления п на второй канал преобразования между усилителем-преобразователем 7 и усилителем 13. С четвертого выхода устройства 1 осуществляется запуск триггера 33 через .элемент ИЛИ 35 и подключение генератора 25 через элемент И 24 к регистру 31. Начинается процесс поразрядного уравновешивания в цепи регистр 31 - вычитающее устройство 17 - аттенюатор

заканчивается работа регистра 31 и на его выходе сигнала конца уравновешивания 20 появляется импульс, сбрасывающий

триггер 33 через элемент ШШ 36 и -iiU, прекращающий уравновешивание регистра 31, а через элемент ИЛИ 29 (при (3) лог. 1 на четвертом и пятом выхо- 25 дах устройства 1, элементы И 26 и 28 заперты) осуществляющий запись значения затухания аттенюатора 10 - Nj в запоминающий регистр 19 и вывод информации на регистрирующее устройст- 30 во 21 с вычитающего устройства 20

i и

ности значений затуханий аттенюатора 10 на третьем и четвертом этапах ра2g боты устройства, хранящихся в регистрах 18 и 19, т.е. Nj-N. На этом процесс измерения заканчивается, причем результат измерения домножается на 10 (константу, задаваемую задатчиком

40 14 констант) путем перемещения запятой числа NJ-NJ, отделяющей целую от дробной части. Значение константы может вводиться в регистрирующее устройство 21 вручную или автоматически,,

45-а результат находиться как (N5-N2)-10 ,

Для определения шкалы прибора вычитаем (2) из (1):

значения отношения 7- в виде раз50

55

,-N, + 100 + JU,,

K4U(1-n) + JU,;-JU.j , откуда

. К t-Ui- 10

- К,-и,

Вычитаем (4) из (3): K,-U3(

(5)

(b)

6957

10 - усилитель 11 - блок 12 - регистр 31 путем изменения затухания аттенюатора 10. После окончания уравновешивания заканчивается чет- вертьй этап работы, когда U

и,

(4)

5(,) U4(.,

К,- U, N,

аи,

10

Kj-U,, + и, и

5(4)

(4)

где

3

коэффициент деления аттенюатора 10 на четвертом этапе работы.

В момент-и 4(4, и(,

я работа регистра 31 и е сигнала конца уравно вляется импульс, сбрас

i и

значения отношения 7- в виде раз

,-N, + 100 + JU,,

K4U(1-n) + JU,;-JU.j , откуда

. К t-Ui- 10

- К,-и,

Вычитаем (4) из (3): K,-U3(

(5)

(b)

Подставляем (5) в (6):

К и (N -N ) iiIiibb l L

Ы) откуда

.(N3-N,).10

(7)

Не трудно заметить, что аддитивные и мультипликативные погрешности компенсируются, а результат измерения находится в виде разности Nj-N. с учетом порядка 10.

Измерение произведения двух напряжений, например , осуществляется аналогично в четыре этапа.

На первом этапе переключатель 53 ставится в положение 1 (фиг. 2) и формируется импульс Пуск на шине 37. Формирователь 50 сначала осу- ш,ествляет сброс импульсом на втором выходе счетчика 52, регистров 30 и 31, регистрирующего устройства -21, регистров 18 и 19, тригг еров 32, 33 и 22, а затем установку трихтера 33 и, как следствие, рег истра 31. Поскольку счетчик 52 сброшен, на ег о втором и четвертом выходах - логическая единица, согласно пололсению переключателя 53 оказываются включенными ключами 42, 41, 44, которые подключают напряжение U через усилитель-преобразователь 9, аттенюатор 10, усилитель 11 к первому входу блока 12 сравнения, а к его второму входу - напряжение U через уси литель-преобразователь 7, ключ 44, усилитель 13. Аналог ично в момент пуска регистра 31 начинается процесс поразрядного уравновешивания в цепи регистр 31 - вычитающее устройство 17 - аттенюатор 10 - усилитель 11 - блок 12 сравнения - регистр 31 и по его окончании устанавливается U + (5) Uj(5)1 тогда

и4(,

К,и,-ьли, U5,5,,

(В)

где N - коэффициент деления аттенюатора 10 на первом этапе. Второй этап начинается, когда заканчивается работа регистра 31 отклю- ч ением элемента И 24, на выходе сигнала конца уравновешивания формируется импульс, подключающий ключ 44 через элемент И 26, триггер 22, комму6695710

татор 16 к вычитающему устройству -17 с заданной 10, по седьмому входу устройства 1 через элемент ИЛИ 46

5 переводящий счетчик 52 в состояние, когда включен ключ 45 и между усилителем-преобразователем 7 и усилителем 13 оказывается включенньп аттенюатор 8, и запускающий регистр 30

10 через триггер 32, элемент И 23. Начинается процесс поразрядного уравновешивания в цепи регистр 30 - аттенюатор 8 - ключ 45 - усилитель 13- блок 12 - регистр 30. После оконча15 ния уравновешивания 4((, i (ti и(,, K,U,(N4-10 ) + dU,

K,, 4U, Us(,,

(9)

где п - коэффициент деления аттенюатора 8.

Начинается третий этап. Импульс на выходе регистра 30, формируемый после окончания работы, отключает

регистр 30 элементом И 23 от генератора 25, задатчик 14 констант - от вычитающег о устройства 17, записывается в счетчик 52 и запускает рег истр 31 вклю ением генератора 25

через элемент И 24. Так как на первом и четвертом выходах счетчика 52 - логическая единица, в этот момент через элемент ИЛИ 48 ключ 40 вклда- чен, подавая U- на вход усилителя- .

преобразователя 9, на выходе эле- менуа 49 - логическая единица, ключи 39 и 44 подают напряжение U на вход усилителя-преобразователя 7.

В процессе поразрядного уравнове- шивания изменением затухания аттенюатора 10 в цепи регистр 31 - вычитающее устройство 17 - аттенюатор 10 - усилитель 11 - блок 12 - регистр 31 добиваются U4(-,) U 5-(т) :

и,, K,U,Nj + dU,

KjU,+4U,.

(7)

(10)

1 де N J - коэффициент деления аттенюа- тора 10 на третьем этапе. Начинается четвертый этап. Когда рех истр 31 заканчивает уравновешивание, на выходе возникает импульс, который останавливает регистр 31 отключением элемента И 28, через элемент И 28 записывает Nj в регистр 18, записывается в счетчик 52 и с помощью ключа 45 между усилителем- преобразователем 7 и усилителем 13

включает откалиброванный по U, аттенюатор 8, затем по четвертому выходу устройства 1 запускается регистр 31. Начинается процесс пораз- рядног о уравновешивания в цепи регистр 31 - вычитающее устройство 17 аттенюатор 10 - усилитель 11 - блок 12 - регистр 31. После уравновешивания аттенюатор 10 устанавливается в положение, когда U.,, U5(j| :

U4U) K,

K,,n и, (8, ,(11)

где N - коэффициент деления аттенюатора 10 на четвертом этапе

После завершения уравновешивания на выходе регистра 31 появляется импульс, отключаюш й регистр 31 от генератора 25, через элемент И 29 записывающий N(, в регистр 19 и выводящий в регистрирующее устройство 21 с выхода вычитающего устройства 20 информацию о .значении произведения U,-Uj в виде разности хранящихся в регистрах 18 и 19 чисел при условии, что U.2 1 В или кратно 10.

Для нахождения шкалы прибора вычитаем (9) из (8)

K.Uj (№;-йя+10Ъ+4

(1-п). откуда

. KiUjlO

1-П

к.-и

Вычитаем (11) из (10): К iU2(Nj-N )+/№;- №,

K,, (1-n)+44J ,,-Ay a (1 i) Подставляя (13) в (14), имеем:

V и См м KjUiK UjlO K,U2(N,-N-,) к, и,

откуда

и,- и (Nj-N) . и (15)

Если выбрать U 10 , то и,-из Nj-N.(16)

При измерении U „, и U „ - амплитудных значений (когда, например, в усилителях-преобразователях 7 и 9 пиковке детекторы) - можно получить среднеквадратичное значение, если принять при sin форме , 13, тогда из (15) имеем:

Щ- и, ,-и,з, (.ld

:(17,

Сложение (вычитание) напряжений

осуществляют по способу деления или

умножения (здесь - по способу деления, поставив переключатель 53 в . положение 3), при этом напряжения и .(. .. .и х суммируются сумматором 5 и на его выходе

и

Xl

+ и.

±...±и,

(18)

Напряжение U коммутируется ключом ДЗ на вход усилителя-преобразователя 9. Отношение -- находят в

U.2

четыре этапа. Значения затухания на третьем N., и четвертом Nj этапах определяют отношение:

и

t. 4-N.)-10(19)

25

Если и, 10 В, то,подставляя (18) и (19), имеем

и, и,± U,±...tU,N,-N,. (20)

Предлагаемое функциональное цифровое измерительное устройство позволяет в процессе измерения напряжений одновременно ос тцествлять функциональные преобразования типа умножения и деления многочлена на многочлен.

5

0

Все функциональные преобразования напряжений.(деление, умножение, вычитание и сложение) унифицируются и сводятся к одной операции - вычитанию. Это значительно упрощает методику измерения и устройство, т.е. отсутствуют сложные умножители и делители. Устройство позволяет значительно увеличить точность функционального цифрового преобразования, так как в результатах измерения отсутствуют аддитивные составляющие погрешностей учитываемые в уравнениях составляющими 4и, и dUj, и мультипликативные составляющие, зависящие от стабильности коэффициентов передачи каналов измерения К и К. 5

Величины ли., , iUj , К , К не вхо- ,дят в уравнение шкал прибора (7), (16), (20). Шкалы прибора линейные.

Формулаизобретения

дом первог о элемента И, при этом второй вход шинного коммутатора через задатчик констант соединен с кодовой шиной, а выход - с первым входом первого вычитающего устройства, второй вход которого соединен с первым выходом второго регистра поразрядного уравновешивания, а выход - с вторым входом второго аттенюатора и с первыми входами первого и второго запоминающих регистров, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами второго вычитающего

5 устройства, выход которого соединен с первым входом регистрирующего устройства, при этом восьмой вход устройства управления и коммутации соединен с вторым входом первого запо0 минающего регистра и с выходом четвертого элемента И, первый инверсный вход которого соединен.с первыми входами пятого элемента И и третьего элемента ИЛИ и с четвертым выходом

5 устройства управления и коммутации, пятый выход которого соединен с первым инверсным входом третьего элемента И и. с вторыми входами четвертого и пятого элементов И, шестой выход - с вторым входом третьего элемента ИЛИ, седьмой выход - с вторым входом первого регистра поразрядного уравновешивания, первыми входами второго и четвертого элементов ИЛИ, первым входом второго регистра поразрядного уравновешивания, первым входом первого элемента ИЛИ, вторыми входами регистрирующего устройства и второго запоминающего регистра и третьим входом первого запоминающего регистра, девятый вход - с. шиной запуска, а десятый вход - с вторым выходом первого регистра поразрядного уравновешивания, вторыми входами первого и второго элементов ИЛИ и с третьим входом третьего элемента ИЛИ, причем выход сравнивающего устройст- ,ва соединен с третьим входом первого регистра поразрядного уравновешивания и вторым входом второго регистра поразрядного уравновешивания, выход которого Соединен с третьими входами четвертого и пятого элементов И и с вторыми входами третьего элемента И и четвертого элемента ИЛИ, а третий вход - с выходом второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом третьего триггера,S- и R-входы которого соединены соответствен0

5

0

5

0

5

15

но с выходами третьего и четвертого элементов ИЛИ, а выход пятого элемента И соединен с третьими входами второго запоминающего регистра и регистрирующего устройства.

динен с управляющим входом четвертого ключа, первый замыкающий контакт - с выходом второго элемента ИЛИ и входом управления пятого ключа, второй и третий замыкающие контакты соединены с выходом генератора уровня логической единицы, переключающий контакт второй контактной группы соеди1Q нен с первым выходом счетчика импульсов, первый замыкающий контакт - с первым входом третьего элемента ШШ и с управляющим входом второго ключа, второй замыкающий контакт 1g с первыми входами второго и четвертого элементов ИЛИ, третий замыкаю- ш;ий контакт - с вторым входом третьего элемента ИЛИ, переключающий контакт третьей контактной группы соеди2Q нен с вторым выходом счетчика им пульсов, первый замыкающий контакт - с вторым входом второго элемента ИЛИ, второй и третий замыкающие контакты - соответственно с, управляющими входа25 ми первого и шестого ключей, при этом третий выход счетчика импульсов соединен с управляющим.входом восьмого ключа и с четвертым выходом устройства управления и коммутации, пятый

2Q выход которого соединен с выходом четвертого элемента ШШ, второй вход которого соединен с выходом третьего элемента ИЛИ и с управляюш нм входом третьего ключа, а управляюш;ий вход седьмого ключа соединен с четвертым выходом счетчика импульсов, причем первый выход формирователя импульсов соединен с шестым выходом устройства управления и коммутации, а второй выход - с входом сброса счетчика импульсов и с седьмым выходом устройства управления и коммутации.

35

40

и2 щ Ui

cpue.Z

,.f7t/crt