Комбинированный прибор Советский патент 1992 года по МПК G01R23/02 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения напряжения, частоты и периода сигналов.

На фиг. 1 представлена структурная схема комбинированного прибора; на фиг. 2 - временные диаграммы работы прибора; на фиг. 3 - пример конкретной реализации второго ключа.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет измерения частоты и периода сигналов.

Комбинированный прибор содержит входную шину 1, выпрямитель 2, источник 3 опорного напряжения, АЦП 4 двойного интегрирования, блок 5 индикации, шину 6 управления, первый 7 и второй 8 ключи, генератор 9 тактовых импульсов, выход выпрямителя 2 соединен с первым входом первого кюча 7, второй вход которого соединен с выходом источника 3 опорного напряжения и входом опорного напряжения АЦП 4 двойного интегрирования, выход первого ключа 7 соединен с аналоговым входом АЦП 4 двойного интегрирования, шина 6 управления соединена с входом управления первого ключа 7 и с первым входом управления второго ключа 8, второй вход управления которого соединен с входом интегратора АЦП 4 двойного интегрирования, входная шина 1 соединена с первым входом второго ключа 8 и входом выпрямителя 2, второй вход которого соединен с выходом генератора 9 тактовых импульсов, выход второго ключа 8 соединен с тактовым входом АЦП 4 двойного интегрирования, выходы которого соединены с входами блока 5 индикации.

Второй ключ 8 выполнен в виде компаратора 10, схемы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 11, схемы И 12, формирователя 13, ключевого элемента 14, переключателя 15, причем неинвертирующий вход компаратора 10 соединен с первым подвижным контактом переключателя 15, выход компаратора 10 - с первым входом схемы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 11, второй вход схемы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 11 -с вторым подвижным контактом переключателя 15, выход схемы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 11 - с первым входом схемы И 12. второй вход схемы И 12 - с первым входом управления второго ключа 8, выход схемы И 12 - с входом управления ключевого элемента 14, первый вход ключевого элемента 14 соединен с выходом формирователя 13, вход формирователя 13 - с первым входом второго ключа 8, второй вход ключевого элемента 14 - с вторым входом второго ключа 8, выход ключевого элемента 14 - с входом Т АЦП 4 двойного интегрирования, первый контакт переключателя 15 - с шиной первого, порогового напряжения, второй контакт переключателя 15 - с шиной второго порогового напряжения, третий контакт переключателя 15-с

шиной логической единицы, четвертый контакт переключателя 15 - с общей шиной устройства.

В качестве АЦП 4 двойного интегрирования можно использовать, например, мик0 росхему 572ПВ2 с автоматической коррекцией нуля, которая в стандартном включении содержит интегрирующие резистор 16, конденсатор 17 и конденсатор 18 азтокомпенсации.

5 Комбинированный прибор работает следующим образом.

В режиме измерения постоянного, переменного либо импульсного напряжения на выходе выпрямителя 2 присутствует по0 стоя иное напряжение, равное, соответственно, входному напряжению, его эффективному либо амплитудному значению. Логический сигнал на шине 6 управления переводит первый 7 и второй 8 ключи в

5 замкнутое состояние вторых их входов с выходами. На аналоговый вход АЦП 4 с двойным интегрированием подается выпрямленное напряжение, на тактовый вход - высокостабильный сигнал генерато0 ра9.

v АЦП 4 двойного интегрирования циклически проходит фазу интегрирования сигна- ла . (фиг/2.1 v п - t2), фазу разряда интегрирующего конденсатора 17 (t2 - 13),

5 фазу автоматической коррекции нуля (t2 - ts). Численное значение выпрямленного напряжения индицируется в цифровом виде блоком 5 индикации.

При измерении временных характери0 стик сигнала на шину 6 управления подается логический сигнал противоположного уровня, например 1, при этом замыкается первый вход и выход первого ключа 7, Состояние второго ключа 8 зависит от измери5 тельного режима и определено напряжением на входе интегратора АЦП 4 двойного интегрирования (фиг. 2.2). При измерении частоты на тактовый вход АЦП 4 двойного интегрирования подается сигнал

0 генератора 9 (интервалы ti - ta, ta -14), либо входной сигнал (интервал t2 - ts), что обеспечивается выбором порогового напряжения срабатывания второго ключа 8 по второму входу управления, равным небольшому от5 рицательному потенциалу U2 (фиг. 2.2). В этом случае длительность фазы интегрирования ti -12 равна длительности фазы разряда интегратора 12 - ts, так как напряжения на - аналоговом входе и входе опорного напряжения равны.

Необходимая инверсия одного из напряжений осуществляется внутри АЦП 4 двойного интегрирования.

Количество импульсов входного сигнала, поступивших на тактовый вход АЦП 4 двойного интегрирования за период 2 - тз, численно равно частоте входного сигнала и индицируется блоком 5.

При измерении периода входного сигнала на тактовый вход АЦП 4 двойного интегрирования подается сигнал генератора 9 (интервал iz - Ъ, либо входной сигнал (интервал tr -12), что обеспечивается выбором порогового напряжения срабатывания второго ключа по второму входу управления, равного небольшому положительному потенциалу Ui (фиг. 2.2). и инверсией коммутации (элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 11 в этом случае работает как инвертор). Таким образом, в блоке 5 индицируется величина, обратная частоте входного сигнала, т.е. его период.

Расширение пределов измерения заявленного комбинированного прибора достигается введением программируемого делителя напряжения на входе (в сторону больших напряжений) и/или с помощью программируемого усилителя на входе (в сторону малых напряжений).

Расширение измерения временных параметров может быть достигнуто введением программируемого делителя частоты после формирователя 13 (в сторону высоких частот) и/или изменением параметров интегрирующей RG-цепи 16,17, либо изменением величины опорного напряжения на выходе элемента 3 синхронно с сигналом на входе интегратора АЦП 4 двойного интегрирования (в сторону низких частот). Например, при измерении частоты на интервалах ti -12 и ts - т.4 напряжение элемента 3 равно 1,000 В, а на интервале t2 -13- 0,100 В, что приводит к декадному расширению диапазона из- мербний в сторону низких частот.

Формула изобретения

1. Комбинированный прибор, содержащий последовательно включенную входную шину и выпрямитель, последовательно включенные источник опорного напряжения, АЦП двойного интегрирования, блок индикации, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем измерения частоты и периода сигналов, он снабжен шиной управле- ния, первым и вторым ключами, генератором тактовых импульсов, причем 5 выход выпрямителя соединен с первым входом первого ключа, второй вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения, выход первого ключа соединен с аналоговым входом АЦП двойного интегри0 рования, шина управления соединена с входом управления первого ключа и первым входом управления второго ключа, второй вход управления которого соединен с входом интегратора АЦП двойного интегриро5 вания, входная шина соединена с первым входом второго ключа, второй вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, выход второго ключа соединен с тактовым входом АЦП двойного интегриро0 вания.

2. Прибор по п. 1, от л и ч а ю«цги и с я тем, что второй ключ выполнен в виде компаратора, схемы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ. схемы И, формирователя , ключевого эле5 мента, переключателя, причем неинвертируемый вход компаратора соединен с вторым входом управления второго ключа, инвертирующий вход компаратора соединен с первым подвижным контактом пере0 ключателя, выход компаратора соединен с первым входом схемы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второй вход схемы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединен с вторым подвижным контактом переключателя, выход схемы ИСКЛЮ5 ЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединен с первым входом схемы И, второй вход схемы И соединен с первым входом управления второго ключа, выход схемы И соединен с входом управления ключевого элемента, первый вход клю0 чевого элемента соединен с выходом формирователя, вход формирователя соединен с первым входом второго ключа, второй вход ключевого элемента соединен с вторым входом второго ключа, выход ключе5 вого элемента соединен с входом Т АЦП двойного интегрирования, первый контакт переключателя соединен с шиной первого порогового напряжения, второй контакт переключателя соединен с шиной второго по0 рогового напряжения, третий контакт переключателя соединен с шиной логической единицы, четвертый контакт переключателя соединен с общей шиной устройства.

ИНТ

I

РН АК tt

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения напряжения, частоты /повторения и периода переменных сигналов. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет измерения частоты и периода сигналов, которая достигается за счет введения в комбинированный прибор шины 6 управления. первого 7 и второго 8 ключей и генератора 9 тактовых импульсов, которые позволяют .формировать на выходе АЦП 4 двойного интегрирований последовательности импульсов, соответствующие частоте повторения либо периоду входного измеряемого сигнала. При измерении частоты повторения входной сигнал во время второго такта интегрирования через второй ключ 8 в виде последовательности импульсов поступает на тактовый вход АЦП 4 двойного интегрирования, при измерении периода входной сигнал подается через второй ключ 8 на тактовый вход АЦП 4 двойного интегрирования во время первого такта интегрирования, в остальное время подаются импульсы с генератора 9 тактовых импульсов, при этом в обоих тактах интегрируется напряжение с источника 3 опорного напряжения. Кроме того, прибор содержит входную шину 1. выпрямитель 2 и блок 5 индикации. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. Т

2.2 VI

V2

Фиг.2

V/ U2 „Г

A1 A2

A2 At

V

w

Вы

PtfZ.J