Цифровой измеритель приращений напряжения Советский патент 1980 года по МПК G01R19/26 

(54) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ПРИРАЩЕНИЙ

нлпряжЪния

Изобретение касается техники электроизмерений и может быть использовано для измерения отклонений напряжения постоянного тока от начального значения.

Известны цифровые измерители приращений напряжения, которые осуществляют измерение напряжения Ux в моменты времени t.f и tj и последующее вычисление их разности лUu Ux(tj) - Ux(t) 1. однако измерители такого типа обладают низкой точностью и разрешающей способностью

.наиболее близким по технической сущности к предложенному устройству является цифровой измеритель приращений напряжения, содержащий инвертор входного сигнала, входной делитель, нуль-орган, инвертор входных сигналов нуль-органа, два компенсатора,, инвертор компенсирующего сигнала, блок перезаписи результатов измерений, логический блок управления, логический узел соответствия, цифровой индикатор, нормализующий делитель и логическую схему нормализации диапазонов 2. В этом устройстве для увеличения точности измерения приращений применены два автоматйческих компенсаторй, которые производят полную компенсацию в аналоговом виде входиог о напряжения Ux на первом этапе, измеряемого приращения дUx на втором этапе.

В известном устройстве нестабильность и погрешность обоих компенсаторов полностью.входит в погрешность измерения приращения, что снижает

0 их точность. Кроме того, разрешающая способность известного измерителя приращений ограничивается остаточны-. ми параметрами и нестабильностью остаточных параметров коммутирующих

5 элементов автоматических компенсаторов .

Цель изобретения - повышение точности и разрешающей способности измерителя приращений напряжения. Для

0 этого в устройство, содержащее компенсатор, логический блок управления, цифрового индикатор и логический узел соответствия, выход знака приращения которого соединен со входом управле5ния знаком приращения цифрового индикатора, введены масштабирующий усилитель, преобразователь, ключ, блок апгебраического суммирования и регистр, которые соединены между со0

714298 бой следующим образом. Вход компен :1цйи iMacuiTaeHpVioffleto усйлйтеАГя с 6единен с выходом компенсатора, управ ляюший вход масштабирующего усилител подключен к выходз управления уси;лёкиемлогического блока управления, вход преобразователя подключен к выходу масштабирующего усилителя, а isro выход кода соединен в зависимос, /ти;;с т состояния ключа со входом ком weHicaTOpa или. со входом кода блока алгебраического суммирования. Выход с игнала полярности преобразователя подключен ко входу полярности логического узла соответствия, а его выход полярности соединен со входом управления полярностью компенсатора Кроме toro, выход вида,операции ло тКчёс 6гЬ узла -сротватствия подключен ко входу управления видом операции блока, .алгебраического суммирования, выход знака приращения блока алгебраического суммирования соединен со входом знака приращения логич ского уз.ла сосэтветствия, выходы ко да приращения блока Алгебраического суммирования соединены со входами цифровогоиндикатора,выходы и входы числа блока алгебраического с у гл«1ирования подключе.ны соответствен ffo ко йходам и выходам числа регист ра; а управляющие входы блока алгеб |)аического суммирования, регистра и соединены соответственно с первым, вторым и третьим выходами - логического блока управления. Ьлаго даря указанн|лм отличиям вописывае мом устройстве производится комбинированное (аналого-цифровое) уравновешивание исследуемого напряжейия .что oбJeJCпeчивaeт повыи ение точности й разреша ошёй способности по сравнению с устройством-прототипом (2. Повышение точности обеспечивается ; гак2ке использованием в описываемом и: мерителё приращений напряжения только одного компенсатора, вместо двух,имеющихся в известном устройс . Точность описываемого измерител довы|уа;ется также за счет т6го,чтр в ёго 11Огрешность не входит погреш- ЙЬстЁ установления выходного напряж ииякомпенсатора, так как в процесс измерений прирашения напряжения ком пёнсатора и не йЗмёняётся.Кроме повышег ия точности и разрешающей сп собнрсти приведен ны е выше особеннос ти-, описываемого измерителя приращеНИИ обеспечивают возможность его уп .шенйяПри одновременном улучшении 1С етролс)Гитесгкиххарактеристик; На чертеже представлена функциональная схема предложенногоцифрово го измерителя приращений напряжения Цифровой измеритель приращений напряжения содержит масштабирующий усилитель 1, преобразователь напряжения в цифровой код 2, ключ 3, компенсатор 4, блок алгебраического суммирования 5, регистра 6, логи еский блок управления /, логический узел соответствия 8 и цифровой индикатор 9 . Устройство работает следующим образом, rta первом этапе в исходном состоянии ключ 3 замыкает цепь с выхода преобразователя 2 на вход компенсатора 4 коэффициент передачи масштабирующего усилителя 1 равен единице, а компенсирующее напряжение на втором его входе равно нулю. Процесс измерения начинается при поступлении на логический блок управления 7 в момент времени (to) команды Пуст. При этом измеряемое напряжение, соот эетствующее моменту времени to и равное Ох(to), пройдя масштабирующий усилитель 1, поступает на вход преобразователя 2, который преобразует его в цифровой код. С выхода преобраз ователя. 2 цифрЪвой код напряжения U(to) через ключ 3 поступает на вход компенсатора 4. При этом с выхода компенсатора 4 на второй вход масштабирующего усилителя 1 подается напряжение U| , соответствующее по величине коду напряжения U,t(to) и имеющее полярность, противоположную полярности Ux(to). Сигнал управления полярностью напряжения Чц вырабатывается логическим узлом соответствия 8 по сигналу полярности, поступающему с преобразователя 2. .-la втором этапе работы в момент времени t по сигналу логического блока управления 7 ключ 3 размыкает цепь между преобразователем 2 и компенсатором 4 и замыкает цепь с выхода преобразователя 2 на вход блока алгебраического суммирования 5. одновременно по сигналу с логического блока управления 7 увеличивается коэффициент передачи масштабирующего усилителя 1. При этом начальная разность напряжения Л Ux(t) .Uj((t) - Uj, , равная Н ескомпенсированной части начального напряжения U; (t ),усиливается и преобразователем 2 преобразуется в цифровой код, поступающий через ключ 3 в блок алгебраического суммирования 5. Далее, по сигналу логического блока управления 7, этот код переписывается в регистр 6. С этого мо.мента времени начинается измерение приращений напряжения, в процессе которого компенсирующее напряжение UK и цифровой код регистра 6, соответствующий начальной разности напряжений uUy,(t) , сохраняются неизменными. Измерение приращений напряжения осуществляется следующим образом. В момент времени tj, текущая рвзность напряжений i, Uy (t) bxCtj) - UK, равная нескомпенсированной части текущего значения напряжения Ux(t2) усиливается и преобразуется в код, поступающий в блок алгебраического суммирования 5. идновременно с этим параллельный код числа/ хранящегося в регистре 6, по сигналу логического блока управления 7 также поступает на входы блока алгебраического суммирования 5, где из цифрового кода текущего приращения iiUx (tj) вычитается цифровой код начального приращения л и (t-f ). Полученный в результате вычисления цифровой код, соответствующий измеряемому приращению напряжения & Ux (At )(t2) -AU(t) за интервал )зремени Д t t2 - t, поступает на цифровой индикатор 9. Дальнейшая работа измерителя приращений, напряжения протекает аналогично. Измерение приращений в моменты времени tj , ьд, tg , . . . н т.д. осуществляется через промёжутки времени, равные периоду работы преобразователя 2. С этой же периодичностью блок алгебраического суммирования 5 выполняет операцию вычитания, если знаки текущего (tf-|) и начального ) приращений напряжения .совпадают, или суммйрования, если их знаки противоположны. Вид операции определяется логическим узлом соответствия 8 путем сравнения сигналов полярности, начального и текущего приращений напряжения, поступающих из преобразователя 2. одновременно по сигналу блока,алгебраического суммирования 5, осуществляющего автоматическое определение соотношения между текущим и начальиым приращениями/ логический узел соответствия 8 вырабатывает сигнал о знаке измеряемого приращения AUx(At), который подается на цифровой индикатор 9. :

Описанное изобретение позволяет повысить точность и разрешающую способность измерителя приращений напряжения и кроме того обеспечивает его упрощение по сравнению с устройством-прототипом. Изобретение испытано в виде опытных образцов и внедрено в серийную продукцию.

Формула изобретения Q

), . Цифровой измеритель приращений напряжения, содержащий компенсатор,

логический блок управления, цифровой индикатор и логический узел соотв ет ствия, выход знака приращения которого соединен со входом управления знаком приращения упомяну того цифрового индикатора, отличаю-. щ и и с я тем, что, с целью повышения точности и разрешающей способности, он содержит соединенные.последовательно масштабирующий усилитель и преобразователь, выход кода .которого соединен со входом ключа, а выход сигнала полярности подключен ко входу полярности упомянутого логического узла соответствия, блок алгебраического суммирования, вход управления видом операции которого подключе к выходу вида операции логического узла соответствия, а вход управления режимом соединен с первым выходом логического блока управления, а такж регистр, вход управления которого подключен ко второму выходу логического блока управления, причем выход компенсатора соединен со входом компенсации масштабирующего усилителя, первый и второй выходы ключа соединены соответственно со входами кода блока алгебраического суммирования и компенсатора, выход полярности логического узла соответствия подключе ко входу управления полярностью компенсатора, третий выход и выход управления усилением логического блока управления подключены соответственно к управляющим входам ключа и масштабирующего усилителя, кроме того, выход знака приращения блока алгебраического суммирования соединен со входом знака приращения логического узла соответствия, выходы кода приращения блока алгебраического суммирования соединены со входами кода прираш ения цифрового индикатора выходы числа блока алгебраического суммирования соединены со входами числа регистра,- а выходы числа регистра подключены ко входам числа блока алгебраического суммирования.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

(прототип).