Устройство для измерения отношения двух напряжений Советский патент 1989 года по МПК G01R19/10 

149

Изобретение относится к электроизмерительной технике.

Цель изобретения - повышение точности измерения за счет исключения погрешности, обусловленной неидентичностью источников экспоненциально падающих напряжений.

На фиг.1 приведена блок-схема устройства; на фиг.2 - временная ди- аграмма, поясняющая его работу; на фиг.З - источник экспоненциально падающего напряжения.

Устройство содержит источник 1 экспоненциально падающего напряжения первый и второй нуль-органы 2 и 3, входы 4 и 5 устройства большего и меньшего измеряемых напряжений, истоник 6 опорного напряжения, первый, второй и третий ключи 7-9, первый, второй, третий и четвертый триггеры 10-13, генератор 14 импульсов, реверсивный счетчик 15, элемент И 16, формирователь 17 импульсов, вход 18 Запуск, выход 19 устройства к измерителю напряжения.

Вход Пуск источника 1 соединен с S-входом триггера 10, входом Пуск генератора 14, входом сброса счетчика 15, R-входом триггера 13 и входом 18 Запуск, а сигнальный вход - с входом 4. Выход источника 1 подключен к сигнальному входу ключа 7 и к вторым входам нуль- органов 2 и 3, первый вход нуль-органа 2 подключен к источнику 6, а первый вход нуль-органа 3 -. к вхо. ду 5. ВыхЬды нуль-органов 2 и 3 подключены соответственно к R-входу и S-входу триггера 12, объединенным с S-входом триггера 11 и R-входом триггера 10 соответственно. Прямой выход триггера 12 подключен к управляющему входу источника 1. R-вход триггера соединен с S-входом триггера 13, входом Останов источника 1 и выходом формирователя 17. Управляющие входы ключей 8 и 9 подключены к выходам триггеров 10 и 11 соответ- ственно, сигнальные входы - к выходу генератора 14, а выходы - к суммирующему и вычитающему входам счетчика 15 соответственно. Выходы счетчика 15 соединены через элемент И 16 с входом формирователя 17. Выход триггера 13 подключен к управляющему входу ключа 7, выход которого подключен к выходу 19.

Q

5 0 5

о д

5

Источник 1 экспоненциально падающего напряжения содержит четвертый, пятый, шестой и седьмой ключи 20-23, первый, второй и третий резисторы 24-26, конденсатор 27, пятый и шестой триггеры 28 и 29, элемент НЕ 30, элемент И 31, элемент 32 задержки.

Сигнальный вход источника 1 через последовательно соединенные ключ 20, резистор 24 и конденсатор 27 подключен к общей шине. Общая точка соединения резистора 24 и конден-,- сатора 27 подключена к выходу источника 1 и входу ключа 21, выход которого подключен к объединенным входам ключей 22 и 23, выход первого из которых через резистор 25, а выход второго - через резистор 26 подключены к общей шине.

Управляющий вход ключа 20 подключен к инверсному выходу триггера

28,управляющий вход ключа 21 подключен- к инверсному выходу триггера

29,управляющий вход ключа 22 подключен к выходу элемента И 31, один вход которого подключен к прямому выходу триггера 28, а другой вход через элемент НЕ 30 - к управляющему входу источника 1, объединенному с управляющим входом ключа 23. S-вход триггера 28 объединен с R-входом триггера 29 и подключен к входу Пуск источника 1. S-вход триггера 29 непосредственно, а R-вход триггера 28 через элемент 32 задержки, подключены к входу Останов блока I.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии триггеры 10-13 и счетчик 15 находятся в нуле, ключи 7-9 разомкнуты, генератор 14 отключен.

По команде, поступающей в момент to времени с входа 18, на выходе источника 1 формируется экспоненциально падающее от уровня большего измеряемого напряжения F|, с постоянной времени Тд напряжение Uj (t) UB, е

Напряжение UjCt) поступает на сигнальный вход ключа 7 и вторые входы нуль-органов 2 и 3, на первые входы которых подаются напряжение источника 6 Цо и меньшее измеряемое напряжение .у соответственно,

По команде Запуск триггер 10 устанавливается в единицу, ключ 8 замыкается, на выходе генератора 14 формируется последовательность коротких импульсов, поступающих на сигнальные входа ключей 8 и 9. Так как ключ 8 замкнут (.ключ 9 разомкнут , импульсы с выхода генератора 14 поступают на суммирующий вход реверсивного счетчика 15, увеличивая его содержимое от исходного нулевого состояния .

При выполнении условия Vj(t) -t-to

U6

с

е ъ1-ч В некоторый момент времени t4 на выходе нуль-органа 3 появляется импульсный сигнал, устанавливающий в нуль триггер 10 и в единицу триггер 12. Ключ 8 размыкается, и импульсы с выхода генератора 14 не поступают на вход счетчика 15. Содержимое счетчика 15 не изменяется.

При установлении триггера 12 в единицу на управляющий вход источни- ка 1 поступает единичный сигнал, что приводит к резкому уменьшению постоянной времени от Го до Се. ().

В момент t на выходе источника

Iформируется экспоненциально падаю ::. щее напряжение с постоянной времени Ifi. При выполнении в момент времени t условия U.Cta) Uff иа выходе- нуль-органа 2 появляется импульсный сигнал, устанавливающий в нуль триггер 12 и в единицу триггер 11. При этом на управляющем входе источника 1 появляется нулевой сигнал и постоянная времени источника 1 изменяется скачком до первоначального значения СГ. Так как теперь триггер

I1установлен в единицу, то ключ 9

.замыкается,, и импульсы с выхода генератора 14 начинают поступать на вычитающий вход счетчика 15. После обнуления счетчика 15 на выходе элемента И 16 появляется единичньй сигнал, а на вьпсоде формирователя 17 формируется импульс, поступающий на S-вход триггера 13, устанавливая его в единицу, на R-вход триг- гер.а 11 , устанавливая его в нуль; и на вход Останов источника 1. Ключ 9 при этом размыкается, и импульсы на вход счетчика 15 не поступают.

Таким образом, в момент времени t при выполнении условия t«-ta

t.-to 1 In г, на выходе ис ищ

точника 1 напряжение фиксируется на уровне Ux UjCtv)

и °

0

5

0

5

Ключ 7 при этом оказывается замкнутым и на входе 19 измерителя также фиксируется напряжение Иц, пропорциональное отношение меньшего измеряемого напряжения Ue,K большему

UeM.

Источник 1 экспоненциально падающего напряжения работает следующим образом.

В.- 1сходном состоянии триггер 28 установлен в нуль, конденсатор 27 заряжается через замкнутый ключ 20 и резистор 24 от большего измеряемого напряжения.-Триггер 29 установлен в единицу, поэтому ключ 21 разомкнут. Ключ 22 разомкнут, так как триггер 28 установлен в нуль. Ключ 23 также разомкнут, так как на управляющем входе источника 1 - нулевой потенциал.

По команде Запуск триггер 28

0

устанавливается в единицу, а триг- . гер 29 - в нуль.

При этом ключ 20 размыкается, а ключи 21 и 22 замыкаются. Начинается разряд конденсатора 27 через резистор 25 с постоянной времени tt CR(R4 - сопротивление резистора 25). При достижении напряжением UgCt) на конденсаторе 27 значения Ueia

5 на управляющем входе источника 1

устанавливается единичный потенциал, поэтому ключ 22 размыкается, а ключ 23 замыкается. Начиная с этого момента времени, разряд конденсатора ,

0 27 происходит с постоянной времени Е а CR е (R 1 - сопротивление резистора 26, причем .-« Rj, tTij t )

При выполнении условия Uj(t) Uo на управляющем входе источника 1

5 устанавливается нулевой потенциал. При этом ключ 23 размыкается, а ключ 22 замыкается и продолжается раз- ,ряд конденсатора 27 чеоез резистор 25 с постоянной времени tn CR.

0. После обнуления счетчика 15 появляется единичный потенциал на входе Останов. При этом триггер 29 устанавливается в единицу, ключ 21

g размыкается. Ключ 20 остается разомкнутым. Разряд конденсатора 27. прекращается, и на выходе 19 через замкнутый ключ 7 фиксируется напряжение на конденсаторе 27.

Через промежуток времени, опре- деляемый элементом 32 задержки, триггер 28 устанавливается в нуль, ключ 20 замыкается и начинается заряд конденсатора 27 через резистор 24 до знач ения Ug,. Формула изобретения

1. Устройство для измерения отно- шения двух напряжений, содержащее источник экспоненциально падающего напряжения, вход Пуск которого подключен к входу Запуск устройства, вход Останов - к выходу фор- мирователя имйульсов, а выход - к вторым входам первого и второго нуль органов, первый вход второго нуль- органа соединен с входом меньшего измеряемого напряжения, выход парно- го ключа соединен с выходом устройства к измерителю напряжения, второй и третий ключи и источник опорного напряжения, отличающееся тем, что, с целью повьппения точное- ти, в него введены четыре триггера, генератор импульсов, реверсивный счетчик и элемент И, причем источник экспоненциально падающего напряжения выполнен управляемым, его сигнальный вход подключен к входу больщего измеряемого напряжения, выход - к сигнальному входу первого ключа, а управляющий вход к - к выходу третьего триггера, первый вход первого нуль-органа подключен к источнику опорного напряжения, а выход - к S-входУ второго триггера и R -входу третьего триггера, выход второго нуль-органа соединен с R-входом первого триггера и S-входом третьего триггера, S-вход первого триггера подключен к входу Запуск устройства, R-входу четвертого триггера, входу сброса реверсивного счетчика и входу Пуск генератора импульсов, а выход - к управляющему входу второго ключа, R-вход второго триггера соединен с выходом формирователя им

пульсов и с S-входом четвертого триггера, а выход - -с управляющим входом третьего ключа, выход генератора импульсов соединен с суммирующим и вычитаклцим входами реверсивного счетчика через второй и третий ключ соответственно, выходы реверсивного счетчика подключены к входу формирователя импульсов через элемент Hj выход четвертого триггера соединен с управлякмцим входом первого ключа.

2, Устройство по п.1, о т л и - ч-ающееся тем, что источник экспоненциально падающего напряжения выполнен на четвертом, пятом, шестом и седьмом ключах, трех резисторах, конденсаторе, пятом и шестом триггерах, элементе И,, элементе НЕ и элементе задержки, причем сигнальный вход источника через последовательно соединенные четвертый ключ и первый резистор подключен к выходу источника, первому выводу конденсатора и сигнальному входу пятого ключа, второй вывод конденсатора подключен к общей шине, вьпсод пятого ключа соединен с общей шиной через последовательно включенные шестой ключ и вто

рой резистор, а также через последовательно включенные седьмой ключ и третий резистор, управляющий вход источника соединен с управляющим входом седьмого ключа и через элемент НЕ - с первым входом элемента И, второй вход которого соединен с прямым выходом пятого триггера, а выход - с управляющим входом шестого ключа, вход Пуск источника соединен с S-входом пятого триггера и R-входом шестого триггера, инверсный выход которого соединен с управляющим входом пятого ключа, вход Останов источника соединен с S-входом шестого триггера и через элемент задержки - с R-входом пятого триггера, инверсный выход которого соединен с управляющим входом четвертого ключа.

Изобретение относится к электроизмерительной технике. Цель изобретения - повышение точности измерения. Устройство содержит источник 1 экспоненциально падающего напряжения, нуль-органы 2 и 3, входы 4 и 5, источник 6 опорного напряжения, ключи 7-9, формирователь 17 импульсов, вход 18 "Запуск". Введение триггеров 10-13, генератора 14 импульсов, реверсивного счетчика 15, элемента И 16, а также выполнение источника 1 управляемым позволяет обойтись одним (вместо двух) источником экспоненциально падающего напряжения и тем самым исключить погрешность измерения отношения напряжений от неидентичности характеристик этих источников. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.