Цифровой вольтметр Советский патент 1988 года по МПК G01R19/25 

4 СО 05

Изобретение предназначено для измерения среднеквадратичного значения периодических напряжений сложной формы. Цель изобретения - расширение динамического диапазона измерения. Вольтметр содержит преобразователь 1 аиалог-код, блок 2 вычисления, блок 3 определения периода, элемент И 4, блок 5 формирования частот, коммутатор 6, управляющий счетчик 7, блок 8 управления, счетчик 9 числа координат, триггер 10 перемещения и формирова. тель 11 импульсов. Введение блока 12 усилителей, аналогового коммутатора |13, блока 14 сравнения, блока 15 уставок, блока 16 логики, шифратора 17, цифрового компаратора 18, регистра 19 и злемента И 20 обеспечивает автоматическое переключение пределов измерения устройства. 1 ил.

ГО

Изобретение относится к электроизмерительной технике, предназначено для измерения среднеквадратического значения периодических напряжений сложной формы и является усовершенствованием устройства по авт. св. № 976394.

Цель изобретения - расширение динамического диапазона измерения путем обеспечения автоматического переключения пределов измерения устройства.

На чертеже представлена блок-схема вольтметра.

Цифровой вольтметр содержит преобразователь 1 аналог-код, выход кото- рого соединен с информационным входом блока 2 вычисления, информационный вход - с входом блока 3 определения периода, а управляющий вход - с вы- ходом элемента И 4 и управляющим входом блока 2. Первьй выход блока 2 подключен к выходной шине устройства. Выход блока 5 формирования частот соединен с первым входом коммутатора 6, второй вход которого подключен к выходу управляняцего счетчика 7, а выход - к первому входу элемента И 4, второй вход которого соединен с вторым выходом блока 3. Первьй вход блока 8 управления соединен с вторым выходом блока 2, второй вход - с первым выходом блока 3, третий вход - с выходом коммутатора 6, а выход - с входом счетчика 9 числа координат,выход

которого соединен с вторым входом

45

триггера 10 перемещения. Выход последнего соединен с входом форми- рователя 11 импульсов, выход которого подключен к первому входу триггера 10 и входу счетчика 7.

Вход блока 12 усилителей соединен с входной шиной устройства, а выход - с первым входом аналогового коммутатора 13 и с первым входом блока 14 сравнения, второй вход которого соеди нен с выходом блока 15 уставок, а выход - с входом блока 16 логики. Выход последнего через шифратор 17 соединен с первым входом цифрового компаратора 18 и с информационным входом регистра 50 19. Управляющий вход, регистра 19 соединен с выходом дополнительного элемента И 20, а выход - с выходной шиной предела измерения устройства, вторым входом коммутатора 13 и вторым55 входом компаратора 18, выход которого соединен с первым входом элемента И 20. Второй вход элемента И 20 сое

д

5

5

0 5

динен с выходом коммутатора 6,. третий вход - с выходом блока 3. Выход коммутатора 13 соединен с информационным входом преобразователя 1.

Цифровой вольтметр работает следующим образом.

Входной сигнал поступает на блок 12 усилителей. Число усилителей в блоке равно числу пределов измерения вольтметра. Входы всех усилителей объединены, а выходы подключены к соответствующим входам коммутатора 13 и блока 14 сравнения. Под воздействием входного сигнала часть усилителей насьш5ается, а часть остается не насьпценными.

Коммутатор 13 изначально включен на самый чувствительньй предел измерения. Сигнал с выхода коммутатора 13 поступает на вход блока 3 определения периода измеряемого напряжения и на вход преобразователя 1 аналог- код. Блок 3 вьщеляет первьй и второй периоды входного сигнала и формирует разрешающие сигналы на первом и втором выходах соответственно.

После запуска вольтметра на второй вход блока 8 управления и первьй вход элемента И 4 поступает сигнал разрешения с первого выхода блока 3, который включает в работу блок 8 управления и инициирует автоматический выбор предела измерения. При этом на счетчик 9 числа координат из блока 5 формирования частот через коммутатор 6 и блок 8 поступает наиболее высокая тактовая частота. При использовании двоичной сетки частот (f ) в случае переполнения счетчика 9 и триггера 10 срабатывает формирователь 11, который устанавливает в 1 триггер 10 и увеличивает на единицу содержимое счетчика 7. Последний переключает коммутатор 6,благодаря чему на выход счетчика 9 числа координат поступает тактовая частота, пониженная в два раза. Начинается второй цикл формирования частоты запуска преобразователя 1 аналог-код. Далее циклы повторяются до момента окончания первого периода входного сигнала.

Если на входе вольтметра сигнал соответствует самому чувствительному пределу, то блок 14 сравнения через блок 16 логики и шифратор 17 формирует на входах регистра 19 и цифрового компаратора 18 коды нуля. При равенстве

10

20

кодов на входах компаратора 18 на его выходе формируется нулевой сигнал, которьй поступает на третий вход элемента И 20, запрещая запись кода шифратора 17 в регистр 19. Код на управляющем входе коммутатора 13 не изменяется. Остается включенньгм самый чувствительный предел. Как только входной сигнал увеличивается и самый чувствительный усилитель или чаЬть усилителей в блоке 12 оказываются на- сьпценными, изменяются сигналы на выходах блока 14 сравнения,блоке 16 логики и щифратора 17. Двоичное число на вы- ,g ходе шифратора 17 возрастает и соответствует номеру предела измерения. При возрастании кода на первом входе компаратора 18 последний формирует сигнал 1 на своем выходе, который поступает на третий вход дополнительного элемента И 20. Очередной такто- вьй импульс с выхода коммутатора 6, проходящий через элемент И 20, пере- письшает в регистр 19 выходной код шифратора 17. Аналоговый коммутатор 13 подключает выход соответствующего усршителя блока 12 на входы преобразователя 1 аналог - код и блок 3 определения периода.

Процесс определения предела измерения продолжается, таким образом, в течение всего первого периода измеряемого сигнала.

После окончания первого периода блок 3 определения периода на первом выходе формирует сигнал, по которому прекращается определение предела измерения, определение тактовой частоты и числа ординат на периоде измеряемого сигнала. С второго вькода блока 3 подается сигнал разрешения на второй вход элемента И 4 на время второго периода входного сигнала. Вьфаботан- ная на предыдущем периоде тактовая частота через коммутатор 6 поступает на входы преобразователя 1 аналог - код и блока 2 вычисления.

На управляющий вход аналогового коммутатора 13 подается код выбранного предела измерения из регистра 19, который сохраняется в течение всего второго периода измеряемого напряжения.

Преобразователь 1 аналог - код запускается и коды ординат поступают в

блок 2 вычисления. Количество запус-1.

ков преобразователя 1 под блоком 2 вычисления. Изме наты напряжения x-(t) и к ординат N используются д ния среднеквадратического измеряемого напряжения V

30

35

40

45

50

Uv k

j

N

1

lx.

где k - коэффициент, учит образование входн ня устройством в зона измерения.

По окончании второго п 2 формирует импульс на пе блока управления, по кото вается цикл измерения. В ции (не показан) вольтмет код предела измерения с в стра 19.

Формула изобр

Цифровой вольтметр по 25 № 976394, отличающ тем, что, с целью расшире ческого диапазона измерен дополнительно введены бло аналоговый коммутатор, бл

ния, блок уставок, блок

шифратор, регистр, цифров тор и дополнительный элем чем вход блока усилителей входом устройства, выход первым входом аналогового ра и с первым входом блок второй вход которого соед дом блока уставок, а вы дом блока логики, выход б соединен со входом шифрат которого соединен с первы цифрового компаратора и с ным входом регистра, упр вход регистра соединен с полнительного элемента И, соединен с вторым входом коммутатора, вторым входо компаратора, и выходной ш измерения устройства, вых компаратора соединен с пе дополнительного элемента вход последнего соединен основного коммутатора, а с первым выходом бтока оп периода, выход аналоговог 55 тора соединен с входом пр теля аналог - код.

ВНИИПИ Заказ 3099/49

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, А

Тираж 772

Подписное

ков преобразователя 1 подсчитывается блоком 2 вычисления. Измеренные ординаты напряжения x-(t) и количество ординат N используются для вычисления среднеквадратического значения, измеряемого напряжения V по формуле

Uv k

j

N

1

lx.(t),

где k - коэффициент, учитывающий преобразование входного напряже- ня устройством выбора диапазона измерения.

По окончании второго периода блок 2 формирует импульс на первый вход блока управления, по которому заканчивается цикл измерения. В блок индикации (не показан) вольтметра поступает код предела измерения с выхода регистра 19.

Формула изобретения

Цифровой вольтметр по авт.св. № 976394, отличающийся тем, что, с целью расширения динамического диапазона измерения, в него дополнительно введены блок усилителей, аналоговый коммутатор, блок сравне

ния, блок уставок, блок логики.

шифратор, регистр, цифровой компаратор и дополнительный элемент И, причем вход блока усилителей соединен с входом устройства, выход соединен с первым входом аналогового коммутатора и с первым входом блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом блока уставок, а выход со входом блока логики, выход блока логики соединен со входом шифратора, выход которого соединен с первым входом цифрового компаратора и с информационным входом регистра, управляющий вход регистра соединен с выходом дополнительного элемента И, а выход соединен с вторым входом аналогового коммутатора, вторым входом цифрового компаратора, и выходной шиной предела измерения устройства, выход цифрового компаратора соединен с первым входом дополнительного элемента И, второй вход последнего соединен с выходом основного коммутатора, а третий вход- с первым выходом бтока определения периода, выход аналогового коммута- тора соединен с входом преобразователя аналог - код.

Тираж 772

Подписное