Цифровой интегрирующий вольтметр Советский патент 1988 года по МПК G01R19/255 

(t

С

16kM

.

Изобретение относится к электроизмерительной технике, в частности к цифровым вольтметрам интегрирующего типа.

Цель изобретения - повышение помехоустойчивости и упрощение цифрового вольтметра.

На фиг. 1 показана функциональная схема цифрового интегрирующего вольтметра; на фиг. 2 - временная диаграмма его работы.

Цифровой интегрирующий вольтметр содержит интегратор 1, на входе которого установлен переключатель 2, а на выходе - нуль-орган 3, блок 4 управления, формирователь 5 периода помехи, блок 6 запуска, блок 7 сравнения интервалов времени, логический блок 8, две диодно-резисторные цепи 9 и 10, конденсатор 11, управляемый генератор 12 счетных импульсов, ключ 13, элементы 14 и 15 развязки, счетчик 16 импульсов, отсчетный блок 17, блок 18 выделения последнего импульса, формирователь 19 «Сброс, входная клемма 20 для подключения источника измеряемого сигнала, клеммы 21 и 22 для подключения источников опорного сигнала, клеммы 23 для подключения источника сигнала помехи и клем- via 24 «Общая шина.

Выход блока 6 запуска соединен с первым входом блока 4 управления, выход нуль- органа 3 соединен с вторым входом блока 4 управления. Выход счетчика 16 импульсов через элемент 15 развязки соединен с третьим входом блока 4 управления. Цервый и второй выходы блока 4 управления соединены с управляющими входами переключателя 2, третий выход блока 4 управления соединен с управляющим входом блока 13.

Клемма 23 соединена с входом формирователя 5 периода помехи, выход кото- юго соединен с первым входом блока 7 сравнения интервалов времени и с входом блока 6 запуска. Второй вход блока 7 сравнения ин- гервалов времени соединен с третьим входом блока 4 (через элемент 15 развязки соединен с выходом счетчика 16 импульсов). ; Выход блока 7 сравнения интервалов времени соединен с входом логического блока 8, первый выход которого через диод- но-резисторную цепь 9 соединен с конденсатором 11, включенным между управляющим входом генератора 12 и общей шиной. Второй выход логического блока 8 через диодно-резисторную цепь 10 также соединен с конденсатором 11. Выход генератора 12 через ключ 13 и элемент 14 развязки соединен с входом счетчика 16 и с входом блока 18 выделения последнего импульса, выход которого соединен с входом форми- 1рователя 19.

Информационные выходы / четчика 16 соединены с информационными входам:: от- счетного блока 17, вход «Запись которого соединен с первым выходом формирователя 19. Вход «Сброс счетчика 16 соединён с iBTOpbiM выходом формирователя 19.

Наличие блока 17 в составе цифрового вольтметра в принципе необязательно, так как информация о результате измерения может сниматься в виде кода непосредственно с выходов счетчика 16 им- пульсов и вводиться, например, в ЭВМ. В качестве синхронизирующего сигнала для съема информации в этом случае может быть использован сигнал «Запись блока 19.

Цифровой интегрирующий вольтметр ра- 0 ботает следующим образом.

На клемму 20 подается измеряемый сигнал в виде напряжения постоянного тока с наложенной помехой переменного тока. На клемму 21 подается напряжение опорно

5 источника положительной полярности, на клемму 22 - напряжение опорного источника отрицательной полярности. На клемму 23 подается напряжение переменного тока, частота которого совпадает с частотой сигнала помехи (как правило, это на пряжение питающей сети). На выходе формирователя 5 появляются импульсы прямоугольной формы, частота которых кратна частоте сигнала на клемме 23. Блок запуска 6 по переднему фронту импульса, поступаю5 щего с формирователя 5, формирует запускающий импульс, поступающий на первый вход блока 4 управления (временная диаграмма на фиг. 2). По этому сигналу блок 4 сигналами с первого и второго выходов замыкает в переключателе 2 ключ, подклю0 чающий входной сигнал (клемму 20) к входу интегратора 1. Одновременно блок 4 сигналом с третьего выхода открывает ключ 13, импульсы с выхода генератора 12 через ключ 13 и элемент 14 развязки начинают поступать на вход счетчика 16. В момент пе5 реполнения счетчика импульсов 16 на его выходе появляется сигнал, который проходит через элемент 15 развязки на третий вход блока 4 управления. В этот момент блок 4 в зависимости от сигнала на выходе нуль- органа 3 («О или «1) сигналами на первом и втором выходах размыкает ключ в переключателе 2, отключая клемму 20 от входа интегратора I и замыкает другой ключ в переключателе 2, подключающий одну из клемм 21 или 22 (в зависимости от состояния

5 нуль-органа 3), подключая тем самым к входу интегратора 1 один из источников опорного напряжения. Интегратор 1 начинает разряжаться и в момент достижения выходным напряжением интегратора нулевого уровня состояние нуль-органа 3 изменяется,

0 т.е. сигнал на его выходе изменяется с «О на «1 или наоборот. В этот момент блок 4 сигналом с третьего выхода размыкает ключ 13 и в счетчике 16 импульсов фиксируется число импульсов, пропорциональное величине измеряемого сигнала. Кроме того,

5 блок 4 устанавливает переключатель 2 в такое состояние, при котором вход интегратора 1 замкнут с клеммой 24 (общая шина). Блок 4 управления может быть снаб

жен дополнительной логической схемой, которая в зависимости от полярности подключенного во втором такте измерения источника опорного сигнала индицирует знак полярности измеряемого сигнала. В этой части работа вольтметра не отличается от работы известного устройства.

В момент окончания пачки импульсов на входе счетчика 16 (в момент закрывания ключа 13) на выходе блока 18 сигнал «1 изменяется на «О.

Выходной сигнал блока 18 поступает на вход формирователя 19 (фиг. 2), который вырабатывает два сдвинутых по времени импульса, один на выходе «Запись, другой на выходе «Сброс (фиг. 2). Импульс «Запись поступает на вход «Запись регистра памяти блока 17 и переписывает результат измерения из счетчика 16 импульсов в свой регистр памяти. После этого сигнал «Сброс блока 19 поступает на вход «Сброс счетчика 16 и производит перевод счетчика в нулевое положение. Результат измерения, записанный в виде кода в регистр памяти блока 17, отображается на цифровом индикаторе блока 17.

Одновременно с описанными процессами сигнал с выхода формирователя 5, длительность которого равна или кратна длительности периода помехи, поступает на первый вход блока 7 сравнения интервалов вре- мени, на второй вход которого поступает сигнал с выхода счетчика 16 (через элемент 15 развязки).

Сигнал с выхода блока 7 поступает на вход логического блока 8,. на синхронизирующий вход которого приходит сигнал с управляющего входа ключа 13. Если на синхронизирующем входе блока 8 сигнал «1 (ключ 13 открыт), а на входе логического блока 8 сигнал «1 (частота ниже требуемого значения), то на первом выходе блока 8 формируется сигнал «1, а на втором выходе сигнал «О. Эти сигналы не оказывают воздействия на конденсатор 11 вследствие соответствующего включения диодов диодно-резисторных цепей 9 и 10.

В момент появления на синхронизирующем входе блока 8 сигнала «О (ключ 13 закрыт) сигнал на первом выходе блока 8 не изменяется, на втором выходе формируется сигнал «1, по длительности равный длительности сигнала «О на синхронизирующем входе устройства. Этот сигнал «1 проходит через диодно-резисторную цепь 10 и изменяет напряжение на конденсаторе 11 в сторону увеличения. Увеличение напряжения на конденсаторе И приводит к увеличению частоты Генератора 12, так как увеличение напряжения на варикапе (на управляющем входе генератора 12) приводит к уменьщению емкости варикапа.

0

5

0

о

c 0

5

5

0

Если в следующих тактах работы на входе логического блока 8 появляется сигнал «О (частота выше требуемого значения), то на втором выходе блока 8 сигнал равен «О, а на первом выходе в течение длительности нулевого сигнала на синхронизирующем входе сигнал равен «О, а все остальное время - «Ь. Сигнал «О на втором выходе блока 8 не оказывает влияния на напряжение конденсатора 11 вследствие большого обратного сопротивления диодно-резисторной цепи 10, а в течение длительности сигнала «О на первом выходе блока 8 напряжение на конденсаторе 11 уменьшается вследствие разряда через диодно- резисторную цепь 9. Поэтому частота генератора 12 уменьшается. Таким образом, обеспечивается автоматическая подстройка частоты генератора 12 под частоту помехи и тем самым обеспечивается высокая помехоустойчивость вольтметра.

Формула изобретения

Цифровой интегрирующий вольтметр, содержащий интегратор с переключателем на входе и нуль-органом на выходе, блок управления, блок запуска, управляемый генератор импульсов с ключом на выходе, счетчик импульсов, вход которого через элемент развязки соединен с выходом ключа, формирователь периода помехи, формирователь «Сброс,, выход которого соединен с щиной «Сброс счетчика импульсов, входы блока управления соединены соответственно с выходом блока запуска, с выходом нуль-органа и через второй элемент развязки - с выходом счетчика импульсов, выходы блока управления соединены соответственно с уп- правляющими входами переключателя, управляющим входом ключа, отличающийся тем, что, с целью повыщения помехоустойчивости при упрощении устройства, он снабжен блоком сравнения интервалов времени, логическим блоком, двумя диодно- резисторными цепями, конденсатором, блоком выделения последнего импульса, причем один из входов блока сравнения интервалов времени соединен с выходом формирователя периода помехи, второй вход блока сравнения интервалов времени через второй элемент развязки соединен с выходом счетчика импульсов, выход блока сравнения интер-. валов времени соединен с входом логического блока, синхронизирующий вход которого соединен с управляющим входом ключа, выходы логического блока через соответствующую диодно-резисторную цепь соединены с конденсатором, подключенным к управляющему входу управляемого генератора импульсов, блок выделения последнего импульса включен между входом счетчика импульсов и входом формирователя «Сброс вход блока запуска соединен с выходом формирователя периода помехи.

блок 5

Изобретение относится к электроизмерительной технике. Вольтметр содержит интегратор 1, нуль-орган 3, блок 4 управления, формирователь 5 периода помехи, блок 6 запуска, управляемый генератор 12 счетных импульсов, ключ 13, элементы 14 и 15 развязки, счетчик 16 импульсов, от- счетный блок 17 и формирователь 19 «Сброс. Введение логического блока 8, диодно-резисторных цепей 9 и 10, конденсатора 11, блока 18 выделения последнего импульса и образование новых функциональных связей повышает помехоустойчивость и упрощает конструкцию вольтметра. 2 ил.

блонб

блох 1Ъ

Блок 18

Блок 19., допись

Блок 19 Сброс

Блок 16

Блок

БЛйКд

i