ЦИФРОВОЙ ВОЛЬТМЕТР СЛЕДЯЩЕГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ Советский патент 1968 года по МПК G01R19/25 

Изобретение относится к области электроизмерительной техники и предназначено для измерения напряжения постоянного тока.

Известны цифровые вольтметры следящего преобразования, содержащие генератор импульсов, два умножителя частоты, реверсивный декадный счетчик и линейный фазовый модулятор, преобразующий изменение входной измеряемой величины в пропорциональное изменение фазового сдвига.

Предложенное устройство отличается тем, что его генератор импульсов одним своим выходом соединен со входом реверсивного счетчика, а вторым через делитель частоты - со входом линейного фазового модулятора, выход которого через умножитель частоты связан со вторым входом реверсивного счетчика. Это позволяет упростить схему и повысить точность измерения.

На чертеже показана блок-схема вольтметра.

Вольтметр содержит генератор 1 импульсов, делитель 2 частоты, линейный фазовый модулятор 3, умножитель 4 частоты, реверсивный счетчик 5.

С выхода генератора 1 импульсов на один из входов реверсивного счетчика 5 поступает напряжение U₁ с частотой следования f. Это же напряжение подается на вход делителя частоты в n раз, а напряжение поделенной частоты U₂ используется для возбуждения линейного фазового модулятора 3, на вход которого поступает измеряемое постоянное напряжение U_x. Это напряжение вызывает смещение выходных импульсов модулятора U₃ относительно входных U₂ на некоторый угол φ, пропорциональный U_x.

φ=S·U_x.

Угол φ между напряжениями поделенной частоты преобразуется в соответствии с известными свойствами преобразования фазовых сдвигов при преобразовании частоты в угол φ_н между напряжениями U₁ и U₄ на выходе генератора и на выходе умножителя частоты в n раз

φ_н=n·φ=n·S·U_x.

Утол φ линейно меняется от 0 до 2π при изменении входного напряжения от 0 до U_н, а n=1000. Тогда показания счетчика будут представлять в цифровой форме величину входного измеряемого напряжения и непрерывно изменяться в соответствии с изменениями этой величины.

Импульсные напряжения U₁ и U₄ поступают на входы реверсивного счетчика, показания которого равны

N=n₁-n₂,

где n₁ и n₂ - числа импульсов, пришедших на первый и второй входы счетчика соответственно.

При изменении входного измеряемого напряжения U_x от нуля до некоторой величины, импульсы напряжений U₂ и U₃ сместятся на угол

Угол сдвига между напряжениями U₂ и U₁ составит

Из последней формулы видно, что угол φ₁ совершит переходов через значение 2π.

Их просчитает счетчик, на выходе которого в цифровой форме получают значение величины напряжения U_x. При дальнейших увеличениях или уменьшениях напряжения U_x на счетчике соответственно суммируются или вычитаются все переходы фазы через 2π, в результате чего и осуществляется следящее преобразование измеряемой величины и показания реверсивного счетчика.

Цифровой вольтметр следящего преобразования, содержащий генератор импульсов, линейный фазовый модулятор, умножитель частоты и реверсивный счетчик, отличающийся тем, что, с целью упрощения схемы и повышения точности измерения, генератор импульсов одним своим выходом соединен со входом реверсивного счетчика, а вторым через делитель частоты связан со входом линейного фазового модулятора, выход которого через умножитель частоты соединен со вторым входом реверсивного счетчика.