Цифровой измеритель напряжений Советский патент 1978 года по МПК G01R13/02 H03K13/20 

Изобретение относится к области электроизмерительной техники. Известен цифровой измеритель напр жения, нспользуюадЙй преобразователь напряжения в частоту, в котором врем измерения выбирается равным или крат птл периоду помехи fl . Однако этот измеритель обладает недостаточной точностью измерения. Известен также цифровой измеритель напряжения, содержащий формирователь периода питающей сети, выход которого подключен ко входу блока управления, и последовательно соедиHeHHbise входной переключатель, преобр зователь напряжения в частоту, ключ CJ га,реверсивный счетчик, матрицу перезаписи и преобразователь коднапряжение, выход которого подключен к одному из входов переключателя 2 Однако этот цифровой измеритель напряжения имеет довольно сложную конструкцию. Цель предлагаемого изобретения упрощения устройства при одновременном сохранении им способности подавления сетевой помехи. Она достигается тем, что в цифровом измерителе напряжения, содержащем формирователь периода питающей сети, выход которого подключен ко входу блока управления, и последовательно соединенные входной переключатель, преобразователь напряжения в частоту, ключ счета, реверсивный счетчик, матрицу перезаписи и преобразователь код-напряжение, выход которого подключен к одному из входов входного переключателя, блок управления выполнен в виДе трехразрядного единичдвоичного счетчика, причем ньгй выход первого разряда этого счетчика подк.шочен к управля{(ядему входу ключа счета, выходы второго разряда этого счетчика соединены параллельно с управляющими входами входного переключателя и входами направления счета реверсивного счетчика, единичные выходы второго и третьего трехразрядного двоичного счетчика через схему И подключены к установочному входу первого разряда этого счетчика, а нулевой выход единичный первого разряда и второго разряда указанного счетчика подключены через другую схему И к управляющему входу матрицы перезаписи. На чертеже представлена структурная схема предлагаемого цифрового измерителя напряжения. Цифровой измеритель напряжения содержит формирователь 1 периода питающей сети, выход которого подключен ко входу блока 2 управления, а также последовательно соединенные входной переключатель 3, преобразователь 4 напряжения в частоту, ключ 5 счета, реверсивный счетчик 6, матрицу 7 перезаписи и преобразователь 8 код-напряжейие, выход которого подклю чен к одному из входов входного переключателя 3. Блок 2 управления выполнен в виде трехразрядного двоичного счетчика, состоящего из триггеров 9, 10, 11 и двух систем И 12 и 13. Единичный выход первого разряда трехразрядного двоичного счетчика подключен к управляющему входу ключа 5, Выходы второго разряда этого трехразрядного двоичного счетчика соединена параллельно с управляющими входами входного переключателя 3 и . входами направления счета реверсивного счетчика 6, единичные выводы второго и третьего разрядов трехразрядного двоичного счетчика через схему И 12 подключены к установочному входу первого разряда этого счетчика а нулевой выход первого разряда и единичный,выход второго разряда этог счетчика подключены через другую схе му И 13 к управляющему входу матрицы 7 перезаписи. Предлагаемый цифровой измеритель напряжения работает следующим образо Первоначально измеряемое напряже вне Ux ПР помощи входного переклю- . чателя 3 подается на вход преобразователя 4 напряжения в частоту. Ревер сивный счетчик 6 подготовлен для сче та в режиме сложения, а все триггеры 9, 10 и 11 блока 2 управления находя ся в состоянии ноль. Сформированные формирователем 1 импульсы поступают па вход первого триггерех 9, который перебрасывается и открывает ключ 5, и реверсивный счетчик б начинает счи тать выходные импульсы преобразовате ля 4 напряжения в частоту. Следующий импульс формирователя 2 перебрасывае триггер 9, который запирает ключ 5 и перебрасывает в положение единица второй триггер 10, который подготавливает реверсивный счетчик б для режима вычитания и при помощи входного переключателя 3 подключает выход преобразователя 8 код-напряжение ко входу преобразователя 4 напряжения в частоту, одновременно схема И 13 разрешает перезапись через матрицу 7 перезаписи кода, записанного на реверсивном счётчике 6, в преобразователь 8 код-напряжение, на выходе которого устанавливается напряжение, точно соответствующее этому коду. Третий импульс от формирователя 1 перебрасывает первый триггер 9, который открывает ключ 5 и входные импульсы преобразователя 4 напряжения в частоту вычитаются в реверсивном счетчике 6 из записанного там кода. Следующий импульс от формнрователя 1 перебрасывает триггеры 9 и 10 в положение ноль, а триггер 11 в положение единица. Триггер 10 переключает реверсивный счетчик б в режим сложения и при помощи входного переключателя 3 подает измеряемое напряжение U на вход преобразователя 4 напряжения в частоту. Пятый импульс от формирователя 1 перебрасывает в положение единица триггер 9, который открывает ключ 5 и реверсивный счетчик б начинает считать импульсы от преобразователя 4 напряжения в частоту в режиме сложения. Шестой импульс от формирователя 1 перебрасывает в положение ноль триггер 9, который запирает ключ 5 и перебрасывает триггер 10 в положение единица. Одновременно при помощи схемы И 12 триггер 9 принудительно устанавливается в нулевое положение, поэтому до следующего запуска устройства импульсы от формирователя 1 не могут перебрасывать триггер 9. В результате в реверсивном счетчике б получается скорректированнЕдй итог цифрового измерения . где V)( - результат преобразования измеряемой величины , к Результат преобразования выходного напряжения преобразователя 8 код-напряжение. Если считать,,что идеальная (без погрешности) передаточная характеристика основной измерительной цепи (аналого-цифрового преобразователя) должна иметь вид K-V -U , где К - коэффициент пропорциональности, - выходной код .аналого-цифрового преобразователя, U выходное напряжение, то реальная характеристика аналого-цифрового преобразователя, вследствие нестабильности начальной частоты и крутизны характеристики преобразователя напряжения в , а также колебаний периода питающей сети относительно его номинального, значения, будет иметь вид :fp-K 2|(-Ha))|(i+a2)-|(Uo(i)(i + + c(2K-f-f-a.,)-t-yj(i+a2), где с - относительная мультипликативная погрешность, Og - мультипликативная погрешность за счет отличия реальной частоты .сети от ее номинального значения, V - абсолютная аддитивная погрешность. Пренебрегая величинами третьего и четвертого порядка малости, получа окончательно J,-(a,a,J)j-VCa, + a2) Таким образом, в предлагаемом циф ровом измерителе напряжения за счет того, что период измерения (интегрир вания) в точности равен периоду поме хи, полностью исктшчается влияние се тевой помехи ( и ее гармоник), дейст вующей как на источник измеряемого напряжения, так и на входные зажимы измерителя. Формула изобретения Цифровой измеритель напряжения, содержащий формирователь периода пи такяцей сети, выход которого подключен ко входу блока управления, и по следовательно соединенные входной переключатель, преобразователь напр жения в частоту, ключ света,реверси ный счетчик, матрицу перезаписи и преобразователь код-напряжение, выход которого подключен к одному из входов входного переключателя, о т

Vcfma л чaющийcя тем, что, с целью упрощения измерителя при одновреГ енном сохранении им способности подавления сетевой помехи, в .нем блок управления вьтолнен в виде трехразрядного двоичного счетчика, причем единичный выход первого разряда этого счетчика подключен к управляющему входу ключа счета, выходы его второго разряда соединены параллельно с управляющими входами входного переключателя и с входами направления счета реверсивного счетчика, единичные выходы второго и третьего разрядов трехразрядного двоичного счетчика через схему И подключены к установочному входу первого разряда этого счетчика, а нулевой выход первого разединичныйряда и выход второго разряда счетчика подключены через другую схему И к управляющему входу матрицы перезаписи. Источники информации, принятые во вннма.ние при экспертизе: 1.Орнатский П.П. Автоматические измерения и приборы, Киев, 1973, с. 439, 2,Авторское свидетельство СССР № 365036, кл. Q01 R 19/26, 1973.