Способ измерения постоянных напряжений и устройство для его осуществления Советский патент 1980 года по МПК H03K13/20 

чика, выход генератора импульсов образцовой частоты подключен к первому входу элемента И, второй вход которого соеданен со вторым входом первого ключа, а выход - со вторым входом счетчика З Недостатком способа и устройства для его осуществления, являются низкое быст родействив и низкая точность намерения постоянных напряжений. Цель изобретения - увеличение быслро действия и повышение точности измерения постоянных напряжений. Поставленная цель достт ается тем,что при способе измерения постоянных на)гфя- жений, основанном на промежуточном пре образовании во временной интервал, за счет интегрирования измеряемого постоянного напряжения в течении интервала времени, равного целому числу периодов нала помехи переменного тока, и инт ггри-ч рования опорного напряжения, полярность которого противоположна полярности измеряемого, с последующим преобразование его в код путем заполнения импульсами образцовой частоты, интегрирование опорного напряжения начинают в момент дости жения проинтегр фовато1ьш измеряемым ПОСТОЯШ1ЫМ напряжением paaBepibiaarc-me- гося во времени напряжения, изменяющего ся по формуле: 0/1)) где t текущее время; , Т - интервал времени, равный цея-о му числу периодов сигнала помехи переменного UQ - опорное напряжение; e постоянная времени интегрирова ния. В устройство для осуществления способа, содержащее источник опорного напряж ния, два ключа, интегратор, компаратор. устройство сравнения, блок управления. содержащий устройство формирования пер риода интегрирования измеряемого неяряжения и генератор импульсов образцовой частоты, блок формирования периода интегрирования опорного напряжения, элемен il и счетчик, введены дополнительнь1й клю и формирователь развертывающегося во времени напряжения, состоящий из двух дсжолнительных интеграторов и суммирующего устройства, причем ЕКОД доаолнительного ключа соединен с выходом источника опорного напряжения, второй вжод - со входом BTopoixi ключа, а выход со шсодом последовательно соединенных дополнительн з1Х интегр-аторов, выходы которых подключен: к аходам с гадмир тощего устройства, выход которого соединен со вторым входом устройства сравнения. Временная диаграмме, поясняющая npiTH -цип действия способа измерения постоянных напряжений, представлена на фиг. 1. Структурная электрическая схема устрой ства приведена на фиг. 2. Временная диаграмма получения развертывающегося во времени постоянного нв1тряже шя приведена на фиг. 3. На фиг. 1 изобршсено развертывающееся во времени напряжение 1,изменя}ощееся по формуле )р u(t)04)t Y If проинтегрированное напряжение 2j время И1ггегр1фова1шя измеряемого постоянного напряя ения 3; время интегрирования опорного напряжения 4. Устройство, приведенное на фиг, 3, содержит интегратор 5, построенный на oneрационном усилителе с емкостной обра-пной С1щзью, ключи 6 и 7 для подкгаочения к шине 8 измеряемого постоянного йапряжения, источник 9 опорного напряжения, ключ 10, подающий опорное напряжение на вход формирователя 11 развертывающегося зо времешз напряжения, сос-л-оящего из последовательно соединенных интеграторов 12 и 13 и суммирующего устройства 14, устройство 15 сравнения, блок 16 управления с устройстж м 17 формирова гин пе риода 1штегрирования измеряемого напряжения и генератором 18 импульсов образ- цовой частоты, блок 19 формирования neриода интегриров-ания опорного напряжения, компаратор 20, шина Старт 21, шина Стоп 22, элемент И 23 и счетч.ик 24, с выхода которого снимается результат измерения - цифровой код. На фиг. 3 изображены: 25 напряже- ние на выходе интегратора 12 26 - напря. жение на выходе интегратора 13; 27 напряжение на выходе суммирующего ус-пройства. Принцип действия способа измерения noстоянных напряжений происходит в два такта. В течение первого такта происходят интегрирование измеряемого постоянного напряжения и развертывание во времени напряжения 1. В-момент времени f при достижении проинтегргфованным измеряемым напряжением 2 резвертывающегося во времени напряжения 1 заканчивается первый такт. 57 Во время второго такта происходит интегрирование измеряемого постоянного на пряжения и опорного напряжения, полярность которого противоположна полярности измеряемого. Второй такт заканчивается при равенстве проинтегрированных напряжений в первом и втором тактах. Время цикла измерения определяется длительностью первого и второго тактов, т.е. временем, в течение которого интеррировалось измеряемое постоянное напря. 3. Работа устройства для осуществления способа происходит в два такта следующим образом. При пЪступлении на шину 21 старт -импульса сбрасывается в нуль счетчик 24 и запускается генератор 18. Импульсы об разцовой частоты поступают в устройство 17, которое формирует интервал времени 20 длительностью Т, равный целому числу периодов сигнала помехи переменного тока. В результате этого измеряемое напряжение через ключ 6 поступает на вход интегратора 5 и опорное напряжение источника 9 25 через ключ 10 на вход формирователя 11, т.е. на вход интегратора 12. Выходное на Ъряжение 25 и 26 суммируются, образуя напряжение 27, Первый такт заканчивается,когда выходное напряжение интегратора 5 достигнет напряжения 27 на выходе формирователя 11, В этот момент-устройство 15 вьфабатывает импульс, по сигналу которого блок 19 через ключ 7 подключает к входу интегратора 5 опорное напряжение источника 9. Происходит совместное интегрирование измеряемого и опорного напрялсений. Второй тшст заканчивается при получении на шине 22 компаратора 2О стоп импульса, по сигналу которого блок 19 от ключает опорное напряжение от входа интегратора 5. В это же время отключаются измеряемое напряжение от ахода интегратора 5 и опорное напряжение от входа формирователя 11, время первого и второго тактов равно времени интегрирования измеряемого напряжения. Во время интегрирования опорного напряжения импульсы генератора 18 через элемент И 23 поступали на счетчик 24, в результате чего на выходах счетчика сформировался цифровой код, прямопропоршгональный измеряемому напряжению. Способ измерения постоянных напряжений и устройство для его осуществления позволяют снизить время измерения до величины, равной целому числу периолов 78 сигнала помехи переменного тока, и уменьшить аддитивную погрешность, вызванную дрейфом нуля усилителей постоянного тока, используемых в интеграторе и сравнивающих устройствах при практической реализации способа. Формула изобретения 1. Способ измерения постоянных напряжений, основанный на промежуточном преобразовании во временной интервал,- за счет интегрирования измеряемого постоянного напряжения в течение интервала времени, равного целому числу периодов сигнала помехи переменного тока, и интегрирования опорного напряжения, полярность которого противоположна полярности измеряемого, с последующим преобразованием его в код путем заполнения импульсами образцовой частоты, отличающий- с я тем, что, с целью увеличения быстродействия и повышения точности измерения постоянных напряжений, интегрирование опорного напряжения начинают в мсмент достижения проинтегрированным измеряемым постоянным напряжением развертывающегося во времени напряжен 1Я U(t)--(b|), где t - текущее время; Т - интервал времени, равный целому числу периодов сигнала помехи переменного тока; Uo опорное напряжение; J- постоянная времени интегрирования. 2. Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее источник опорного напряжения, выход которого соединен с первьру входом первого ключа, второй вход которого через блок формирования периода интегрирования опорного напрзжения соединен с выходами компаратора и устройства сравнения, первые входы которых через интегратор соединены с выходами первого и второго ключей, нход второго ключа через последовательно соециненные устройство формирования периода интегрирования измеряемого напряжения и генератор импульсов образцовой частоты. которые образуют блок управления, соединен с первыь входом счетчика, выход генератора импульсов образцовой частоты соединен с первым ЕКОДОМ элемента И, второй вход которого соединен со вто рым входом первого ключа, а выход соединен со вторым В1ходом счетчика, о тличающийся тем, что введены дополнительный ключ и формирователь развертывающегося во времени напряже ния, состоящий из двух дополнител1Лых интеграторов и суммирующего устройст ва, причем первый ЕЖОД дополнительного ключа соединен с источником опорного напряжения, второй ЕКОД - со входом второго ключа, а выход соединен со ЕЖОдом последовательно соединенных дополнительных интеграторов, выходы которых соединены со входами суммирующего уст ройства, выход которого соединен со вторым входом устройства сравнения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Шушков Е. И., Цодиков М, Б. Многоканальные аналого-цифровые преобразователи. Л., Энергия, 1975, с. 37, , 2.Гитис Э. И. Преобразователи информации щш электронных цифровых вычисли тельных устройств. М., Энергия, 1975, с: 37О-374 (прототип). 3.Авторское свидетельство СССР № 347910, кл. Н 03 К 13/20, 1972 (прототип).

1/

Ии