Цифровой веберметр Советский патент 1988 года по МПК G01R33/02 

со

О5 СХ) СХ)

со

ГчЭ

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения магнитного потока постоянных магнитов.

Цель изобретения - повьшение точности измерения за счет синхронизации преобразователя напряжение-частота и генератора импульсов.

рои вход которого подсоединен к выходу переполнения старшего разряда реверсивного счетчика 11, а выход - к R-входу триггера 25, S-вход которого соединен с выходом заема младшего разряда реверсивного счетчика 11, а выход - со знаковым входом преобразователя 12 кода и D-входом

Изобретение может быть использовано для измерения магнитного потока постоянных магнитов. Цель изобретения - повышение точности измерения. Цифровой веберметр содержит первичный преобразователь 1, модулятор 2, преобразователь 3 напряжение-частота, элементы И 9 и 10, реверсивньй счетчик 11, преобразователь 12 кода, регистр 13, дешифратор 14, блоки 15 и 27 индикации, генератор 16 импульсов, RS-триггеры 17, 21 и 25, одновибра- тор 22 и микропереключатель 23. Введение элементов И 18 и 19, делителя 20 частоты и RS-триггера 26 обеспечивает синхронизацию выходных импульсов преобразователя 3 напряжение-частота и генератора 16 импульсов, которая исключает возможность возникновения ложных импульсов на входе реверсивного счетчика 11. 2 ил. (Л

На фиг, 1 представлена функциональ-IQ триггера 26, выход которого подклюная структурная схема цифрового ве- берметра; на фиг. 2 - временные диаграммы его работы.

Цифровой веберметр содержит первичный преобразователь 1, выход которого подключен к входу модулятора 2, к выходу которого подсоединен вход преобразователя 3 напряжение-частота содержащего интегратор 4, к первому входу которого подключен выход модулятора 2, компаратор 5, к второму входу интегратора 4 подключены последовательно соединенные источник 6 разрядного тока и ключ 7, RS-триггер 8, выход которого подсоединен к управляющему входу ключа 7 и вторым входам первого 9 и второго 10 элементов И, выходы которых подключены соответственно к входам прямого и обратного счета реверсивного счетчика 11, выход последнего подсоединен к последовательно включенным преобразователю 12 кода, регистру 13, дешифратору 14, выход которого подсоединен к входу модуля блока 15 индикации, генератор 16 импульсов подключен к счетному входу триггера 17 и вторым входам элементов И 18 и 19, прямой выход триггера 17 подключен к первому входу элемента И 18, а инверсный - к первому входу элемента И 19, выход компаратора 5 соединен с третьим входом элемента И 18, выход которого подключен к S-входу RS- триггера 8, а выход элемента И 19 - к R-входу RS-триггера 8 и входу делителя 20 частоты, выход которого соединен со счетным входом триггера 21, прямой выход которого подключен к входу управления модулятора 2 и первому входу элемента И 9, а инверсный - к первому входу элемента И 10 и входу одновибратора 22, выход которого соединен с входами микропереключателя 23 и установки регистра 13 элемент ИЛИ 24, триггеры 25 и 26. Выход микропереключателя 23 подключен к R-входу реверсивного счетчика 11 и первому входу элемента ИЛИ 24, вто5

0

5

0

5

0

5

0

5

чен к знаковому входу блока 27 индикации.

Веберметр работает следующим образом.

Цифровой веберметр работает циклически, длительность цикла равна периоду колебаний Т триггера 21. В первый полупериод Т/2 на прямом выходе О присутствует единица, а во второй - нуль. Цри единичном сигнале на прямом выходе триггера 21 коэффициент передачи модулятора 2 равен единице и выходная частота преобразователя 3 напряжение-частота через элемент И 9 поступает на вход прямого счета реверсивного счетчика 11 импульсов,а при нулевом - коэффициент передачи модулятора 2 равен минус единице и выходная частота преобразователя 3 напряжение-частота поступает на вход обратного счета реверсивного счетчика 11 импульсов. Генератор 16 импульсов формирует последовательность импульсов стабильной частоты, которая поступает на счетньш вход триггера 17 и на вторые входы элементов И 18 и 19. Триггер 17 переключается по срезу импульсов на выходе генератора 16, поэтому на выходе элемента И 19 формируются импульсы, совпадающие по времени с импульсами генератора 16 и единичным сигналом на инверсном выходе триггера 17, Переключение делителя 20 частоты и, следовательно, триггера 21 происходит по срезу импульсов на выходе элемента И 19. Указанные импульсы поступают на R-вход RS-триггера 8, но последний не изменяет своего состояния, т.е. на прямом выходе присутствует логический нуль. На выходе элемента И 18 формируется импульс в том случае, если компаратор 5 переключается р единичное состояние и импульс на выходе генератора 16 совпадает с единичным сигналом на прямом выходе триггера 17. По фронту 1{мпульса на выходе элемента И 18 происходит установка в единичное состояние RS-триггера 8,

т.е. формирование выходного импульса преобразователя 3 напряжение-частота В течение действия указанного импульса ключ 7 открыт и ИСТОЧН1Ж 6 разряд ного тока подключен к второму входу интегратора 4, что приводит к снижению выходного напряжения последнего и переключению в нулевое состояние компаратора 5. RS-триггер 8 переключается в нулевое состояние по фронту первого последующего импульса на вы- ходе элемента И 19.

На диаграммах сигналов (фиг. 2) и, - выходной сигнал генератора 16 импульсов; U - выходной сигнал триггера 17; и,,- выходной сигнал элемента И 19; и ,g- выходной сигнал элемента И 18; и 5- - выходной сигнал компаратора; Ug - выходной сигнал RS- триггера 8; L ,- выходной сигнал тригера 21. Такип образом, выходные импульсы преобразователя 3 напряжение- частота не совпадают с моментами переключения триггера 21, что исключает возможность формирования ложного импульса.

Преобразователь 3 напряжение-частота имеет характеристику вида Fj(t) К,и,(с) + РЛс),

выходная частота преобразователя 3 напряжение- частс та;

коэффициент пропорциональности;

и(с) - выходной сигнал модулятора;

выходная частота преобразователя 3 напряжение- частота при нулевом сигнале на входе.

Величина ) выбирается равной половине максимальной частоты на выходе преобразователя напряжение-частота и ее изменение характеризует дрейф нуля аналоговой части вебер- метра.

Частота изменения Fj.(t), определяемая изменением температурного режима устройства, стабильностью параметров его элементов, временным старением, значительно меньше частоты переключений первого триггера 21, которая выбирается из условия.

где Fj(c)

к

F(t)

F,, 1/Т 5-10 F

71

F

51

- частота переключений первого триггера 21;

F - максимальная частота сиг «акс

нала на выходе первичного преобразователя 1. При соблюдении этого условш преобразование, т.е. модуляция выходного сигнала первичного преобразователя 1, усиление - преобразование в частоту с помощью преобразователя 3 напряжение-частота и демодуляция с помощью элементов И 9 и 10 и реверсивного счетчика 11, осуществляется без потери информации и снижается практически до нуля влияние дрейфа

нуля аналоговых элементов устройства.

При единичном сигнале на выходе триггера 21, т.е. в течение первого полупериода, выходная частота преобразователя 3 напряжение-частота поступает через элемент И 9 на вход прямого счета реверсивного счетчика 11, а при нулевом - через элемент И 10 на вход обратного счета реверсивного счетчика 11. Поэтому состояние

последнего в момент возникновения импульса на выходе одновибратора 22, по которому производится установка регистра 13, определяется выражением

т/

N(T) j K,d, (t) -t- F, (t)dt r. 0T

,(t) + Fo(t)dt 5 K/J,(t)dt ,

rll Величина N(T)

пропорциональна

3B вающего первичный преобразователь 1, в течение интервала Т. Далее процесс повторяется. В моменты времени пТ состояние счетчика 11 импульсов и блока 15 индикации определяется вы40

ражением

N(nT) К,,и, (c)dt,

45

где п 1 ,2,3...

0

5

Таким образом, состояние регистра 13 и блока 15 индикации в каждый момент времени соответствует текущему значению магнитного потока.

Если состояние реверсивного счетчика 11 соответствует положительному числу, то триггер 25 находится в нулевом состоянии и преобразователь 12 кода не изменяет кодовую комбинацию. Если состояние счетчика 11 соответствует отрицательному числу, что происходит при отрицате;1,ной полярности выходного сигнала ил выходе первичного преобоазова-1Ч ля 1 , то в

некоторьп момент состояние реверсив- ног о счетчика 1 1 переключается из нулевого состояния в состояние 10 а на выходе заема из младшего разряда генерируется импульс, который устанавливает триггер 25 в единичное состояние. При поступлении единицы на знаковьй вход Зн преобразователя 12 кода, на его выходе формируется код, который соответствует абсолютной величине магнитного потока и является дополняющим по отношению к выходному коду реверсивного счетчика 11 ,

В момент возникновения импульса на выходе одновибратора 22 триггер 26 устанавливается в единичное состояние и на блоке 27 индикации высвечивается знак минус. Аналогично осуществляется переключение триггера 25 в нулевое состояние, что соответствует смене знака минус на плюс. При этом формируется импульс на выходе переполнения старшего разряда реверсивного счетчика 11, который через элемент ИЛИ 24 поступает на R-вход триггера 25. Далее веберметр работает аналогично до следующего замыкания микропереключателя 23, которое приводит к установке в нуль реверсивного .счетчика 11, триггеров 25 и 26 и блока 15 индикации. После чего веберметр готов к проведению следующего измерения.

Повьпиение точности измерения в предлагаемом веберметре обеспечивается за счет введения синхронизации выходных импульсов преобразователя напряжение-частота и генератора импульсов, которая исключает возможность возникновения ложных импульсов на входе реверсивного счетчика.

Формула изобретения

Цифровой веберметр, содержащий последовательно соединенные первичный преобразователь, модулятор, преобразователь напряжение-частота, последовательно соединенные реверсивньш счетчик, преобразователь кода, регистр, дешифратор, выход которого подключен к входу модуля блока индикации, генератор импульсов, первый триггер, прямой выход которого под0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

ключен к входу управления модулятора и первому входу первого элемента И, а инверсный выход к входу одновибратора и первому входу второго элемента И, вторые входы первого и второго элементов И соединены с выходом преобразователя напряжение-частота, а выходы соответственно с входами прямого и обратного счета реверсивного счетчика импульсов, R-вход которого соединен с выходом микропереключателя и первым входом элемента ИЛИ, второй вход - с выходом переполнения старшего разряда реверсивного счетчика, выход заема из младшего разряда которого соединен с S-входом второго триггера, R-вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ, а выход с D-входом третьего триггера и знаковым входом преобразователя кода, вход установки регистра соединен с входом установки третьего триггера, выходом одновибратора и входом микропереключателя, причем знаковый вход блока индикации соединен с выходом третьего триггера, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения за счет синхронизации преобразователя напряжение-частота и генератора импульсов, в него введены четвертый триггер, делитель частоты и третий и четвертьш элементы И, первые входы которых подключены соответственно к прямому и инверсному выходам четвертого триггера, а вторые входы и счетный вход четвертого триггера - к выходу генератора импульсов, причем преобразователь напряжение-частота выполнен в виде интегратора, к первому входу которого подключен вход преобразователя напряжение-частота, а к выходу - вход компаратора, выход которого подключен к третьему входу третьего элемента И, источника разрядного тока, кото- рьй через ключ подключен к второму входу интегратора и RS-триггера, выход которого подключен к управляющему входу ключа и выходу преобразователя напряжение-частота, причем выход третьего элемента И подключен к S-входу RS- триггера, а выход четвертого элемента И к R-входу RS-триггера и входу делителя частоты, выход которого соединен со счетным входом первого триггера.

ф1/г. Z