ЦИФРОВОЙ ВОЛЬТМЕТР Советский патент 1974 года по МПК G01R19/25 

1

Известные цифровые вольтметры, содержащие интегр.ирующий усилитель, схему формирования интервала времена, ключевую схему, источники измеряемого н эталонного напряжений, счетчик и генератор, характеризуются недостаточной точностью и сложностью конструкции.

Предлагаемый вольтметр в отличие от известнаго снабжен сумматором, преобразователем «код- напряжение и вспомогательным счетчиком, включенными таким образом, что выход схемы формирования измерительного интервала времени подключен к входному селектору всномогательного счетчика, выход .которого через преобразователь «код-напряжение соединен с одним из входов сумматора, другой вход которого подключен к выходу ключевой схемы, а выход - ко входу интегрирующего усилителя.

На чертеже изображена блок-схема цифрового вольтметра.

Измеряемое напряжение и, при помощи входного делителя / напряжения и масщтабного усилителя 2 приводится к унифицированной величине, необходимой для работы интегратора 3. На входы преобразователя 4 «код- напряжение подан запрет, и на выходе преобразавателя присутствует нулевое напряжение. Через ключевую схему 5 и сумматор 6 приведенное постоянное измеряемое наоряжение (Уд- поступает на вход интегратора 5 в течение измерительного интервала Гц, равного или кратного .периоду помехи /п .

Т„ п / „.

При этом напряжение на выходе интегратора достигает величины

„ п -tn-m Т„-т-и.. - . Л Т - постоянная времени интегратора; т - коэффициент передачи сумматора.

После этого со входа преобразователя «код-напряжение снимается запрет, схема 7 определения ноляриости определяет полярность измеряемого напряжения, и от источника 8 эталонного напряжения через переключающуюся ключевую схему на вход сумматора подается эталонное нанряжение УЭТ с полярностью, обратной полярности измеряемого напряжения. Эталонное напряжение складывается с корректирующим снимаемым с

выхода преобразователя, при помощи сумматора, с выхода которого суммарное опорное напряжение Uon подается на вход интегратора. Происходит разряд интегратора до нулевого уровня: момент окончания разряда определяется при помощи компаратора 9. После срабатывания компаратора ключевая схема отключает от входа интегратора опорное напряжение, и процесс разряда прекращается. Время разряда Тп -- г и раз - - .г - , .V ,/Сигнал с выхода компаратора с длительностью, равной времени разряда интегратора, и импульсы с генератора 10 заполнения поступают на схему совпадения ., с выхода которой на вход счетчика 12, выход которого подключен к интегратору 13, поступает количество импульсов, пропорциональное измеряемой величине , г-т- п /зап г I -- /зап I л- гТ л- - -оп .и. и.., - ппп-количество импульсов в оп -- п /3 опорном пакете, пропорциональное измерительному интервалу, /Г- f/ -коэффициент преобразоваN,n N, ния. Необходимо обеспечить условие -const независимо от дрейфа периода помехи. В описываемом приборе данное требование обеспечивается следующим образом. Выбирается вспомогательный счетчик J4 с минимальным объемом а Лгоп.пот (1 Г Отшах) Non. пот (1-8 здесь: , пот - количество импульсов в опорном пакете, соответствующем номинальному значению периода помехи;8т max - максимальный дрейф периода помехи;ent-целая часть числа. На вход вспомогательного счетчика М подается опорный пакет импульсов, вырабатываемый формирователем опорного пакета 15 при заполнении измерительного интервала частотой /зап генератора заполнения. Переполнение счетчика произойдет в раз. b ent что соответствует поступлению на вход счетчика некоторого начального количества импульсов . ЛГ1 а-6, эталонное напряжение выбрано из )словия : и,,К- и1„ Из условия /(c.onst следует i/on - f/эт + Д /эт л . я (Nl, + Д Л(оп) Л . + Я (yVon - Хп) , U,.,„.K,m, (), ДЛ ,1 - NOU-число, записанное во вспомогательном счетчике после окончания заряда, Д 6эт- дополнительное напряжение, которое должно быть эквивалентно прибавлению к Озг для выполнения условия A const. AI - коэффициент преобразования преобразователя коднапряжение, «1 - соотнощение суммирующих элементов сумматора (резисторов). Погрешность преобразования блр, обусловленная цифроаналогогвым преобразованием, в зависимости от дрейфа Т„ равна: 8пр 2 Гп(о,„1 + Oj,,); 8mi и SjTi - относительные погрешности сумматора и преобразователя код-напряжение. Так как бт обычно порядка 0,01, то допустимая суммарная погрещность преобразователя и сумматора может на полтора-два порядка превышать основную погрешность вольтметра. Очевидно, что реализация подобных преобразователя и сумматора не представляет трудностей. (Переменное напряжение в описываемом вольт-метре может измеряться путем его промежуточного преобразования на детекторе среднего значения в постоянное напряжение. Таким образом, данный вольтметр обеспечивает при максимальном подавлении помехи и небольших аппаратурных затратах независимость показаний от дрейфа периода помехи. При этом суммарная погрешность, в основном определяется погрешность в основном определяется погрешностью измерительного канала. Дополнительным преимуществом устройства является то, что медленный дрейф частоты /зап генератора заполнения выбирается коррекцией в эталонном канале и обязательной является только кратковременная стабильность /зап (в течение одного цикла измерения). Предмет изобретения . Цифровой вольтметр, содержащий интегрирующий усилитель, схему формирования интервала времени, ключевую схем}, источники

измеряемого и эталонного напряжений, счетчик индикатор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и упрощения конструкции, он снабжен сумматором, преобразователем «код-напряжение и вспомогательным счетчиком, включенными таким образом, что выход схемы формирования измерительного интервала времени подключен к входному селектору вспомогательного счетчика, выход которого через преобразователь «код - напряжение соединен с одним из входов сумматора, другой вход которого подключен к выходу ключевой схемы, а выход - ко входу интегрирующего усилителя.

И

/J