ЦИФРОВОЙ ВОЛЬТМЕТР ИНТЕГРИРУЮЩЕГО ТИПА Советский патент 1968 года по МПК G01R13/02 G01R17/02 

Изобретение относится к электронной измерительной технике.

Известны цифровые вольтметры, в которых для устранения влияния иомех с частотой сети питания используется фильтр на входе. Известны также цифровые вольтметры интегрирующего типа, в которых период интегрирования вольтметра выбран равным или кратным номинальному периоду напряжения сети иитания. В этом случае в период интегрирования укладывается целое число периодов синусоидальной помехи, а поскольку интеграл от синусоиды за период равен нулю, то влияние номехи уменьшается.

Описываемый цифровой вольтметр отличается от известных тем, что он снабжен устройством автоматического согласования периода интегрирования измеряемого напряжения с -периодо.м напряжения сети питания, выполненным в виде двух подключенных ко входам схемы сравнения длительности импульсов формирователей, один из которых, формирующий импульсы с длительностью, равной периоду интегрирования измеряемого напряжения, соединен своим входом с выходом счетчика импульсов, а другой, формирующий прямоугольные импульсы с длительностью, равной периоду напряжения сети питания, своим входом подключен к сети, причем выход ехемы сравнения подключен к генератору синхронизирующих импульсов через дополнительный интегратор. Эти отличия обеспечивают более полное подавление помех с частотой сети питания и ее гармоник и уменьшают их влияние на точность измерений даже ири изменении частоты напряжения сети.

На фиг. 1 представлена блок-схема описываемого цифрового вольтметра интегрирующего типа; на фиг. 2 - временная диаграмма

работы данного вольтметра.

Вольтметр содержит усилитель-интегратор /, источник 2 эталонного напряжения, переключатель 3, подключающий на вход усилителя-интегратора / поиеременно измеряемое напряжение Ll и эталонное напряжение U-i, нуль-орган 4, соединенный с выходом усилителя-интегратора /, генератор 5 синхронизирующих импульсов, счетчик 6, вентиль 7, разрешающий прохождение и пyльcoв генератора 5 на счетчик 6. Устройство автоматического согласования состоит из формирователя 8 прямоугольных импульсов периода интегрировани;, формирователя 9 прямоугольных импульсов из синусоиды напряжения питания,

схемы 10 для сравнения импульсов от формирователей 8 и 9 по длительности и интегратор //. Кроме того, устройство автоматического согласования исиользует имеющийся в вольтметре генератор 5 синхронизирующих импульгенератор 5 выполняется с подстройкой по частоте.

Вольтметр работает -следующим образом.

На вход усилителя-интегратора 1 с помощью переключателя 3 подается измеряемое напряжение f/i. По сигналу, приходящему на клемму 12 в момент /о (фиг. 2), открывается вентиль 7 и одновременно начинается заполнение счетчика 6 импульсами генератора 5 и интегрирование измеряемого напряжения И. Наклон напряжения на выходе усилителя-интегратора / зависит от измеряемого напряжения U. Средняя частота импульсов генератора 5 выбрана такой, что через 20 мсек (период частоты 50 гц) счетчик 6 переполняется и по сигналу его переполнения в момент /i (фиг. 2) с помощью переключателя 3 на вход усилителя-интегратора / подключается напряжение f/2 источника 2 эталонного напряжения, имеющее полярность, противоположную измеряемому напряжению f/ь Наклон выходного напряжения соответственно изменяется, счетчик 6 продолжает заполняться. В момент /2 (фиг. 2) нуль-орган 4 выдает сигнал о том, что выходное напряжение усилителя-интегратора / сравнялось с нулем. Но этому же сигналу останавливается счетчик 6.

Из временной диаграммы (фиг. 2) видно, что 6,(/, -/o) t/2(4 -/i). Отсюда и,

(tz-ti) , но С ° :const, слеt,f,(ti-t,)

довательно, f/i C(/2 - Л), т. е. число, накопленное в счетчике 6, пропорционально измеряемому напряжению t/i.

Так как эталонное напряжение свободно от помех, влияние помехи от сети питання сказывается только при интегрировании измеряемого напряжелия в первые 20 мсек (tt - /о) измерительного цикла.

Устройство автоматического согласования работает следующим образом.

Формирователь 8 формирует прямоугольный импульс, равный по длительности периоДУ () интегрирования измеряемого напряжения Ui. Формирователь 9 формирует прямоугольный импульс, равный по длительности периоду напряжения питания. Схема

сравнения W выдает имлульс, равный по длительности разности импульсов формирователей 8 и 9. Нолярность импульса определяется знаком разности. Импульс схемы сравнения производит частичный заряд или разряд (з зависимости от полярности) конденсатора интегратора //. Напряжение с выхода интегратора 11 подается на регулировку частоты импульсов генератора 5. В результате частота

синхронизирующих импульсов генератора 5 изменяется в соответствующую сторону, пе- риод интегрирования также изменяется, и разность периодов интегрирования и напряжения питания уменьшается.

Стенень подавления влияния помехи от сети литания зависит от чувствительности и быстродействия элементов схемы автоматического согласования и может быть очень высокой.

Предмет изобретения

Цифровой вольтметр интегрирующего типа,

содержащий переключатель измеряемого и эталонного напряжения, усилитель-интегратор, нуль-орган, генератор синхронизирующих импульсов, вентиль и счетчик импульсов, отличающийся тем, что, с целью обеспечения

более полного подавления помех с частотой сети питания и ее гармоник и уменьшения их влияния на точность измерений, он снабжен устройством автоматического согласования нериода интегрирования измеряемого напряжения с периодом напряжения сети питания, выполненным в виде двух подключенных ко входам схемы сравнения длительности импульсов формирователей, один из которых, формирующий импульсы с длительностью,

равной периоду интегрирования измеряемого напряжения, соединен своим входом с выходом счетчика импульсов, а другой, формирующий прямоугольные импульсы с длительностью, равной периоду напряжения сети питания, своим входом подключен к сети, причем выход схемы сравнения подключен к генератору синхронизирующих импульсов через дополнительный интегратор.