ЦИФРОВОЙ ВОЛЬТМЕТР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ Советский патент 1970 года по МПК G01R19/02 G01R19/25 

Известные цифровые вольтметры для измерения действующего значения переменного напряжения, содержащие нуль-орган, сравнивающий измеряемое и компенсирующее напряжения, блок формирования ступенчатого компенсирующего на-пряжения, блок измерения периода .измеряемого напряжения, генератор счетных импульсов, блок управления и два моста, плечи которых образованы управляемыми проводимостями, имеют сложную конструкцию,

В предлагаемом вольтметре нуль-орган Соединен через счетчик с одним из плеч первого моста, со вторым плечом которого соединен блок измерения -периода, к третьему плечу того же моста -посредством счетчика и -ключа, управляемого нуль-органом, подключен генератор счетных импульсов, соединенный также с четвертым плечом упомянутого моста и первым Плечом второго моста через два счетчика и .ключ, сзязанный с блоком управления и нуль-органом, включенным в измерительную диагональ первого моста, генератор счетных импульсов также подключен ко второму и четвертому плечам второго моста с помощью счетчика и ключа, связанного с блоком управления и нуль-органом, включенным в измерительную диагональ второго моста.

Вольтметр содержит блок / формирования ступенчатого компенсирующего напряжения f/K; нуль-орган 2, сравнивающий измеряемое напрял-сение U с , счетчик 3 числа импульсов, образуемых на выходе нуль-органа 2 при f/jf бк; блок измерения 4 периода напряжения (У, ключ 5, управляемый импульсами нуль-органа 2; счетчик 6; мост 7, плечи которого образованы управляемыми проводимостями; нуль-орга-н 8, включен-ный в измерительную диагональ моста 7; генератор 9 счетных импульсов стабильной частоты; ключ 10; счетчик П, управляющий проводимостью четвертого плеча моста 7; блок управления 12,

согласующий работу всех узлов прибора; счетчик 13; мост 14; нуль-орган 15, включенный в измерительную диагональ моста 14, на выходе которого образуется импульс в момент равновесия моста; ключ 16, управляемый

блоком 12; счетчик 17, управляющий проводимостью второго и четвертого плеч моста 14.

Принцип работы прибора заключается в следующем. Кривая / (фиг. 2), характеризующая изменение измеряемого напряжения U за полупериод (180°), заменяется ступенчатой кривой //. иjf сравнивается с U - выходным компенсирующим напряжением блока / с помощью нуль-органа 2, который выдает краткориодов измеряемого напряжения ,и лреооразователь показания счетчика в постоянное напряжение. С каждым периодом измеряемого капряжеБИЯ увеличивается :на одну ступень. При этом для уменьшения погрешности от замены U. ступенчатой кривой в напряжение f/K вводится постоянное смещение, уменьшающее лсрвую ступень (7к на величину, равную половине значения одной ступени.

Так как t/K возрастает равными ступенями, площадь кривой / пропорциональна :сумме временных интервалов ть Т2, ограниченных моментами равенства напряжения U и На фиг. 2 последовательные значения С/к изображены пунктирными линиями, где горизонтальные отрезки соответствуют интервалам Ть Т2

Далее находится действующее значение ступенчатой кривой //.

По определению, действующее значение А .периодической функции а (t) равно:

-/Ф

(t}dt

где d (t) - мгновенное значение функции; Г - период изменения функции; t - время.

Следовательно, для нахождения действующего значения ступенчатой кривой // необходимо прежде всего найти площадь (интеграл) такой новой кривой, каждая ордината которой равна квадрату соответствующей ординаты исходной кривой //. На фиг. 2 показана эта новая ступенчатая крявая ///. Для сравнения построена непрерывная кривая .v.2 f(а).

Площадь ступенчатой кривой // находят по сумме .площадей прямоугольников, ее составляющих, основания которых равны соответственно временным интервалам ГьТ2.. .и т.д., а высоты составляют нечетный ряд (1, 3, 5,. . . ступеней ступенчатого напряжения). В итоге получают, что действующее значение t/д ступенчатой кривой //;

где 5 - площадь кривой ///;

Т - перлод изменения кривой //,

/с - коэффициент пропорциональности.

Нечетные импульсы нуль-органа 2 открывают ключ 5, четные - его закрывают. Ключ 5 пропускает на счетчик 6 импульсы от генератора 9 счетных импульсов. Счетчик 6 управляет проводимостью третьего плеча моста 7. Блок управления 12 в конце каждого периода измеряемого напряжения U сбрасывает на нуль показание счетчика 6. Таким образом, проводимость третьего плеча моста 7 в первом периоде измеряемого напряжения пропорциональна TI, во втором Т2, в третьем Тз и т. д.

Проводимость второго плеча моста 7 пропорциональна периоду измеряемого напряжения иjf. Счетчик 3 считает все импульсы нульоргана 2, кроме первого, погащаемого с помощью блока управления 12. Так как нульорган 2 за один период измеряемого напряжения выдает два импульса, показание счетчика в первом периоде измеряемого напряжения пропорционально 1, во втором 3, в третьем 5 и т. д. Такие же значения принимает проводимость первого плеча моста 7, которой управляет этот счетчик.

Блок управления 12 кратковременными импульсами в моменты перехода И от иоложительного значения к отрицательному открывает ключ 10, пропускающий импульсы от генератора 9 на счетчики // и 13. Г1ри этом показание счетчика 11 ъ конце каждого периода

Uy сбрасывается (также с помощью блока 12). Счетчик 11 управляет проводимостью четвертого плеча моста 7 и подсчитывает импульсы генератора 9 до наступления равновесия моста 7, при достижении которого срабатывает нуль-орган 8, закрывающий ключ 10.

Показания счетчика 11 пропорциональны проводимости четвертого плеча моста 7.

Показания счетчика 13, управляющего проводимостью первого плеча моста 14, не сбрасываются -на нуль в конце каждого периода.

8конце цикла измерения блок 12 открывает ключ 16, пропускающий имлульсы генератора

9на счетчик 17, управляющий проводимостями второго и- четвертого плеч моста 14.

Показание счетчика 17 пропорционально действующему значению напряжения t/д.

В момент равновесия моста 14 нуль-ор.ган 15 кратковременным импульсом закрывает ключ 16. Этот импульс подается в

управления 12, который при этом возвращает все узлы прибора в исходное состояние, подготавливая новый -цикл измерения.

Предмет изобретения

Цифровой вольтметр для измерения действующего значения переменного напряжения, содержащий нуль-орган, блок формирования ступенчатого компенсирующего напряжения, блок измерения периода измеряемого напряжения, генератор счетных импульсов, блок управления и два моста, плечи которых образованы управляемыми проводимостями, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции, в нем выход нуль-органа соединен

через счетчик с одним из плеч первого м-оста, со вторым плечом которого соединен блок измерения периода, к третьему плечу того же моста посредством счетчика и ключа, управляемого нуль-органом, подключен генератор

счетных импульсов, соединенный также с четвертым плечом упомянутого моста и первым плечом второго моста через два счетчика и ключ, связанный с блоком управления и нульорганом, включенным в измерительную диагональ первого моста, генератор счетных импульсов также подключен ко второму и чегвертому плечам второго моста с помощью счетчика и ключа, связанного с блоком упралления и нуль-органом, включенным в измернVHS

,W

20 °за60soш}50 180

Фиг. 2