ЦИФРОВОЙ ВОЛЬТМЕТР СРЕДНЕГО ЗНАЧЕНИЯ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ Советский патент 1969 года по МПК G01R19/255 G01R19/00 

Изобретение относится к области электроизмерительной техники и предназначено для измерения среднего значения переменного напряжения произвольной формы кривой в широком диапазоне частот.

Известны цифровые вольтметры среднего значения переменного напряжения. Но в них наблюдается резкое увеличение погрешности измерения на высших частотах, которое обусловлено наличием неизбежной погрешности дискретности при измерении каждого временного интервала, равного времени превышения текущим значением детектированного измеряемого напряжения текущего значения пилообразного напряжения.

Предлагаемое устройство отличается от известных, тем, что оно снабж:ено усилителемограничителем, интегрирующим элементом, генератором образцового тока положительной полярности и генератором образцового тока отрицательной полярности, входы интегрирующего элемента и усилителя-ограничителя связаны в общей точке с выходами обоих токовых ключей, вход одного из которых связан с генератором образцового тока положительной полярности, вход другого - с генератором образцового тока отрицательной полярности,, а интегрирующий элемент и усилительограничитель включены логической схемой «И и ключевым элементом, вход которого связан с выходом усилителя-ограничителя, а вход токового ключа, связанного с генератором образцового тока положительной полярности, соединен со выходом логической схемы «И, причем вход второго ключа подключен к выходу хронизатора.

Это позволяет добиться независимости показаний от формы измеряемого сигнала, более широкой полосы частот измеряемого напрял ения и большего быстродействия.

Па фиг. 1 приведена функциональная схема цифрового вольтметра среднего значения переменного напряжения; на фиг. 2 - эпюры напряжений в различных точках вольтметра.

Вольтметр содержит (фиг. 1) линейный двухполупериодный детектор /, устройство сравнения 2, генератор пилообразного напряжения 3, логическую схему «И 4, генератор образцового тока положительной полярности

5, токовый ключ б, интегрирующий элемент 7, генератор образцового тока отрицательной полярности 8, второй токовый ключ Я хронизатор 10, усилитель-ограничитель 11, генератор эталонной частоты 12, ключевой элемент

3, двоично-десятичный счетчик 14, отсчетное

устройство 15, тактовый несимметричный

мультивибратор (генератор) 16 и одновибра16 хронизатора 10. Цикл измерения состоит из двух неравных полуциклов. Основную часть цикла составляет первый полуцикл, равный положительной полуволне выходного напряжения тактового генератора (фиг. 2, эпюра а). Время первого полуцикла равно длительности прямого хода генератора пилообразного напряжения (эпюра г).

Измеряемое напряжение Од. подается на вход линейного двухполупериодного детектора 1. Снимаемое с выхода детектора 1 продетектированное напряжение (Их подается на вход устройства сравнения 2, на второй вход которого подано опорное пилообразное напряжение. Затем в блоке 2 производится сравнение мгновенных значений продетектированного измеряемого напряжения с опорным (эпюра ж}, в результате которого производится выделение временных интервалов Д/, равных времени превышения мгновенных значений продетектированного измеряемого напрян ения над опорным иилообразным (эпюра и). Так как обратный ход опорного пилообразного напряжения является нерабочим, то временные интервалы, выделяемые устройством сравнения 2 во время обратного хода, устраняются с помощью логической схемы «И 4, которая закрывается на время обратного хода по второму входу сигналом с прямого выхода тактового генератора (эпюра /с).

В свою очередь, выход блока 4 управляет токовым ключом 6, открывая его на А , приходящиеся только на первый полуцикл, т. е. на длительность прямого хода опорного пилообразного напряжения. В результате этого на интегрирующий элемент 7 подаются импульсы от генератора образцового тока положительной полярности 5. Выходное напряжение интегрирующего элемента 7 в течение каждого Ail интервала получает приращение Ai-г, пропорциональное Д/i , так что к концу первого полуцикла интегрирующий элемент заряжается до напряжения, пропорционального среднему значению (t/ ) (эпюра л). Подключенный к выходу интегрирующего элемента 7 усилитель-ограничитель 11 усиливает выходное напряжение блока 7 до стандартного уровня (эпюра м), разблокируя при этом один из управляющих входов ключевого элемента 13, закрытого, в свою очередь, по второму управляющему входу на время первого полуцикла инверсным выходом тактового генератора 16.

На втором полуцикле, равном длительности обратного хода опорного пилообразного напряжения, сигналом с инверсного выхода блока 16 открываются токовый ключ 9 и ключевой элемент 13. При этом на интегрирующий элемент 7 подается ток с генератора образцового тока отрицательной полярности 8. Выходное напряжение интегрирующего элемента 7 линейно падает до нуля (эпюра л) По достим-сепии нуля напряжением блока 7 ключевой элемент 13 будет открыт на время, пропорциональное напряжению U (эпюра н). Открытому состоянию ключевого элемента 13

соответствует пропускание импульсов с генератора импульсов эталонной частоты 12 (эпюра о), на двоично-десятичный счетчик 14 (эпюра я), который предварительно очищается импульсом с хронизатора 10 (эпюра s).

Для того чтобы показание вольтметра удерживалось на отсчетном устройстве 15 достаточно долго, сброс показаний счетчика производится непосредственно перед началом второго полуцикла, который осуществляется с помощью одновнбратора 17, имеющего длительность выдержки, несколько меньшую длительности прямого хода опорного пилообразного напряжения (эпюра б). Количество импульсов, поступивщее на

двоично-десятичный счетчик, в десятичном коде выводится на отсчетное устройство 15.

Предмет изобретения

Цифровой вольтметр среднего значения переменного напряжения, содержащий линейный двухполупериодный детектор, устройство сравнения, логическую схему «И, генератор пилы, хронизатор, генератор эталонной частоты, ключевой элемент, отсчетное устройство, двоично-десятичный счетчик и два токо-вых ключа, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения в области высших частот, он снабжен усилителем-ограничителем, интегрирующим элементом, генератором образцового тока положительной полярности и генератором образцового тока отрицательной полярности, входы интегрирующего элемента и усилителя-ограничителя

связаны в общей точке с выходами обоих токовых ключей, вход одного из которых связан с генератором образцового .тока положительной полярности, вход другого -- с генератором образцового тока отрицательной полярности,

а интегрирующий элемент и усилитель-ограничитель включены между логической схемой «И и л лючевым элементом, вход которого связан с выходом усилителя-ограничителя, а вход токового ключа, связанного с генератором образцового тока положительной полярности, соединен с выходом логической схемы «И, причем вход второго ключа подключен к выходу хронизатора.

t7.

L

1

fuz-f