ЦИФРОВОЙ ВОЛЬТМЕТР Советский патент 1969 года по МПК G01R19/255 

Изобретение относится к области электроизмерительной техники и предназначено для измерения постоянных или медленно меняющихся напряжений.

Известны схемы цифровых вольтметров время-имнульсного кодирования, важнейшими элементами которых являются генератор имнульсов опорной частоты, ключевая схема, счетчик импульсов, генератор пилообразного нанряження, комнаратор и блок цифровой индикации. В блок цифровой индикации входят дешифраторы и цифровые индикаторные ламны. Измерение неизвестного напряжения нроизводится нутем заполнения счетчика им пульсами опорной частоты от момента запуска генератора пилообразного напряжения до момента равенства напряжения генератора пилы измеряемому напряжению. Показания счетчика будут пропорциональны измеряемому напряжению.

Иедостатксм известных цифровых вольтметров время-импульсного кодирования является большой объем аппаратуры, необходимой для счета и цифровой индикации показаний счетчика.

Предлагаемый вольтметр позволяет существенно снизить затраты оборудования без ухудшения метрологических характеристик.

одновременно выполняет функции одноразрядного счетчика и является эле: 1ентом блокз цифровой индикации и поразрядной оценки каждого знака измеряемого напрял ения.

Сущность способа, по которому построен данный вольтметр, заключается в следующем.

Допустим, чго результат измерения выражается десятичными цифрами тир.

При первой операции определяется старший разряд, число т, путем сравнеиия измеряемого напряжения с пилообразным напряжениел, амплитуда которого составляет 1000 условных единиц, а наклон равен а. В результате сравнения получается импульс, фаза которого относительно опорной последовательности соответствует числу т, и временной интервал, длительность которого пропорциональна остатку пр. Для того чтобы второй разряд, чпсло п, определять так же как и число т, производится преобразование полученного временного интервала в напряжение с коэффициентом преобразования, равным 10 а. В результате преобразования получится напряженне, которое выражается циф|рами прО. Это напряжение вновь сравнивают с ннлообразным напряжением и получают импульс, фаза которого относительно опорной последовательности соответствует числу п, и временной интервал, длнтельность которого пропорциональна остатку рО. Определение числа р производят

аналогично путем преобразования временного интервала в напряжение рОО (коэффициент преобразования 10а) и сравнением с пилообразным напряжением. В результате сравнения получается импульс, фаза которого отпосптельно импульсов опорпой последовательности равна р, и временной интервал.

При трехразрядном отсчете нреобразование полученного временного интервала в наиряжение не нроизводится и вновь последовательно оцениваются первый, второй и третий знаки измеряемого напряжения.

При большой частоте следования тактовых импульсов на цифровых индикаторах наблюдается непрерывный отсчет.

Па чертеже показана- схема предложенного вольтметра.

Измеряемое напряжение поступает на вход 1 двухпозиционного ключа 2. Начальное состояние тактового регистра 3 обеспечивает поступление измеряемого напряжения на вход компаратора 4 и подключение выхода комиаратора 4 через схему совпадения 5i к аноду индикаторной лампы 6 старшего разряда. Измерение начинается запуском распределителя

7импульсов и генератора 8 пилообразного напряжения от генератора 9 тактовых импульсов. В момент равенства нанряжения генератора 8 и измеряемого напряжения компаратор 4 выдает импульс, который поступает на анод индикаторной лампы 6.

Вследствие однозначного соответствия между напряжением пилы и номером выхода распределителя 7, на котором присутствует импульс, загорится цифра, соответствующая старшему разряду измеряемого напряжения. Одновременно задним фронтом импульса компаратора 4 тактовый регистр 3 переходит в следующее состояние, которое обеспечивает подключение анода индикаторной лампы 6 к выходу компаратора и отключение анода лампы 51, отключение измеряемого напряжения и подключение ко входу компаратора преобразователя 10 время - напряжение через ключ 2.

Выделение интервала времени, соот ветствующего второму и третьему разрядам измеряемого напрялсения, производится схемой // выделения младщих разрядов измеряемого напряжения, которая состоит из двух триггеров 12 и 13, элемента задержки 14, схемы несовпадения «ПЕ - И 15 и схемы совпадения 16.

8момент срабатывания компаратора 4 перебрасываются триггеры 12 и 13, которые возвращаются в исходное состояние соответственно импульсами от генератора 9 и элемента задержки 14. Длительность задержки элемента 14. выбрана равной периоду импульсов генератора 9. Длительность выходного импульса схемы несовпадения 15 будет пропорциональна второму и третьему разрядам измеряемого напряжения. Преобразователь 10 время - напряжение преобразует выделенный интервал в наиряжение, которое сравнивается с напряжением генератора 8. В зависимости от соотношения первого и второго разрядов измеряемого напряжения оценка второго разряда может произойти или Б том же такте, что и оценка первого разряда, или в следующем.такте пилообразного напряжения. В момент равенства напряж:ения на выходе преобразователя время - напряжение и напряжения пилы компаратор 4 выдает импульс, который поступит на анод индикаторной лампы 6. По указанным

выще причинам на выходе распределителя 7, номер которого соответствует второму разряду измеряемого напряжения, в этот момент времени появится отрицательный импульс. Под действием положительного импульса, приложенного к аноду, и отрицательного импульса на катоде последний будет светиться, индицируя цифру второго разряда. Аналогичным образом производится оценка третьего разряда измеряемого напряжения. Затем вновь производится оценка первого, второго и третьего разрядов и т. д.

Схема совпадения 16 служит для предотвращения сбоя в работе прибора в случае совпадения во времени импульсов генератора 9 и

компаратора 4 вследствие конечной разрещающей способности триггера 12. Если импульсы генератора 9 и компаратора 4 совпадают, схема совпадения 16 выдает импульс, который блокирует вход преобразователя 10 время -

напряжение. При этом на выходе преобразователя 10 напряжение равно нулю, что вызовет индикацию нуля во втором и третьем разрядах. Необходимая задержка на время обратного хода пилы обеспечивается в распределителе 7. Для того, чтобы при трехзначном отсчете не производить оценку четвертого знака, что может вызвать собой в работе прибора, импульс компаратора, поступающий на анод цифровой индикаторной лампы 5з, блокирует вход нреобразователя 10 время - напряжение.

Предмет изобретения

Цифровой вольтметр, содержащий генератор нилообразного напряжения, компаратор, ключи, генератор тактовых импульсов, блок цифровой индикации, выполненный в виде ряда цифровых газонаполненных ламп, отличающийся тем, что, с целью упрощения прибора, он снабл ен распределительным регистром, схемами совпадения, тактовым регистром, преобразователем время - напряжение, схемой выделения младщих разрядов измеряемого напряжения, причем выход компаратора параллельно подключен к одному из входов схемы выделения младших разрядов измеряемого напряжения н через схемы совпадения, управляемые с выходов тактового регистра,-

к анодам цифровых индикаторных ламп, а второй вход компаратора через двухпозициоиный ключ, управляемый первым выходом тактового регистра, подключен к источнику измеряемого напряжения и к преобразователю )0го подсоединен к измерительному входу ;мы выделения младших разрядов измеряегю напряжения, а блокирующие входы - к аду индикаторной лампы младшего разряда с дополнительному выходу схемы выделения ших разрядов подключен к выходу генератора тактовых импульсов и ко входу генератора пимладших разрядов измеряемого напряжения, при этом второй вход схемы выделения младлообразного напряжения.