Цифровой измеритель отношенийдВуХ НАпРяжЕНий Советский патент 1981 года по МПК G01R19/10 H03K13/20 

(54)ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ОТНОШЕНИЙ ДВУХ НАПРЯЖЕНИЙ

1

Изобретение относится к цифровой измерител.ьной технике и может быть использовано для высокоточного измерения отношений двух напряжений.

Известен цифровой измеритель Напряжения, содержащий двухпозиционный входной переключатель;грубый аналого-цифровой преобразователь (АЦГЦ вычислительное устройство, блок оперативной памяти, точный цифроаналоговый преобразователь ЦАП), цифровой индикатор, цифровой регистратор и блок управления, осуществляющий последовательное приближение результатов цифрового измерения к истинном значению измеряемой величины fI J, ,

Недостаток устройства - ограниченная точность результата измерения .

Наиболее близким по технической сущности является цифровой измеритель напряжеш1я, содержащий трехпозиционный переключатель, входы которого соединены соответственно с

двух входнь1х источников сигналов, выходом цифроаналогового преобразователя и первым выходом блока управления, первый вход цифроаналогового преобразователя соединен с шиной одного из входных источюсков сигналов, выход трехпозиционного переключателя сбединен с первым входом аналого-цифрового преобразователя, разрядныевыходы которого соединены с разрядными входами вычислительного устройства и дешифратора, выход которого соединен с первым входом блока изменения чувствительности аналого-цифрового преобразователя, второй вход которого соединен со вторым выходом блока управления, а выход - со вторым входом аналого-цифро вого преобразователя, третий выход блока управления соединен с первым входом вычислительного устройства, первый выход и второй вход которого соеяинеш 1 соответственно с первыми входом и выходом блока оперативной 38 памяти, второй вход которого соединен с четвертым выходом блока управления, а второй выход - с входами блоков цифровой индикации и цифровой регистрации, третий же выход блока памяти соединен со вторым входом цифроаналогового преобразователя Однако точность измерения ограничена точностью цифроаналогового преобразователя. Цель изобретения - повьшение точности измерения. Поставленная цель достигается тем что в цифровом измерителе отношения двух напряжений, содержащем двухпозиционный переключатель, первый и второй входы которого соединены соот ветственно с первой и второй шинами входных источников сигналов, третий вход его соединен с первым выходом блока управления, аналого-цифровой преобразователь, разрядные выходы ко торого соединены с разрядными входами дешифратора, выход которого соеди нен- со входом регистра памяти, и с разрядными входами вычислительного устройства, первый вход которого соединен со вторым выходом блока управления, второй вход и первый выход его соединены соответственно с первыми входом и выходом блока оператив ной памяти, второй вход которого сое динен с третьим выходом блока управления, второй выход - со входами бло ков цифровой индикации и цифровой регистрации, третий выход - с первым входом цифроаналогового преобразова- теля, выход двухпозиционного переклю чателя соединен со вторым входом циф роаналогового преобразователя, третий вход которого соединен с четверт выходом блока управления, четвертый вход - с выходом регистра памяти и с третьим входом вычислительного уст ройства, а выход его соединен со вхо дом аналого-цифрового преобразовател На чертеже приведена структурная электрическая схема устройства. Цифровой измеритель отношений содержит двухпозиционный переключатель выход которого соединен со входом цифроаналогового преобразователя 2 аналого-цифровой преобразователь 3, разрядные выходы которого соединены с разрядными входами вычислительного устройства 4 и дешифратора 5, блок 6 управления, соединенный с блоком 7 оперативной памяти, переключателем. ,4 цифроаналоговым преобразователем 2 и вычислительным устройством 4, регистр 8 памяти, соединенный с преобразователем 2 и вычислительным устройством 4, блоки цифровой индикации 9 и цифровой регистрации 10, соединенные с выходом блока 7 оперативной памяти. Устройство работает следующим образом. . Первоначально двухпозиционный переключатель 1 подключает большее из ВХОД1ЫХ напряжений Ол на вход источника опорного напряжения преобразователя 2. При этом предварительно в преобразователь 2 записывается минимальное из выбранного диапазона изменения чувствительности устройства значение кода, управляющего выходным напряжением. Напряжение с выхода пре-. образователя 2 поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 3, в котором производится его цифровое измерение. По показаниям двух старших декад с помощью дешифратора 5 и регистра 8 памяти в преобразователь 2 записывается такое i значение кода, чтобы величина выходного напряжения преобразователя 2 приблизительно соответствовала максимуму шкалы. Выбор значений кодов, соответствующих чувствительности устройства, осуществляется с помощью дешифратора 5, а сами значения кодов фиксируются в регистре 8 памяти. По сигналу блока 6 переключатель 1. подключает напряжение (J на вход преобразователя 2, где это напряжение делится в соответствии с выбранной чувствительностью, т.е. согласно зафиксированному в регистре 8 коду. Напряжение с выхода преобразователя 2 поступает на вход преобразователя 3, где производится его цифровое измерение. Результат измерения запоминается в блоке 7 оперативной памяти, откуда далее переписывается в преобразователь 2. Входной переключатель 1 вновь подключает напряжение U ко входу преобразователя 2, на выходе котррого образуется напряжение., пропорциональное произведению 0. величину управляющего кода. В преобразователе 3 производится измерение этого напряжения, и полученный цифровой код в вычислительном устройстве 4 вычитается из результата предыдущего измереняя, записанного в блоке 7. 5 Напряжение U снова подключает ся ко входу преобразователя 2 и с уч том коэффициента деления, хранящегос ,в регистре 8, с помощью преобразователя 3 уточняется цифровое вьфажение J и , которое в вычислительном уст1ройстве 4 складывается с ранее полученной разностью. Получается первый скорректированный результат измерения, который переписывается в блок 7 и далее засылается в преобразователь 2 Переключатель 1 подключает напряжение а на вход источника опорного напряжения преобразователя 2, н выходе которого возникает напряжение пропорциональное произведению U. и величину первого скорректированного результата. В преобразователе 3 производится цифровое измерение этог напряжения, и полученный код вычитается в вычислительном устройстве .4 из запомненного в предыдущем так-Ге в блоке 7 первого скорректированного результата. Полученная разность остается в вычислительном устройстве 4 Ко входу преобразоватеш 2 вновь подключается напряжение Jj , и так как ранее уточняется пропорциональное ему (с учетом коэффициента деления, хранящегося в регистре 8);ифровое выражение, которое в вычислительном устройстве 4 складывается с ранее полученной разностью. Образуется второй скорректирован; ый резул тат измерения, который переписывается из устройства 4 в блок 7. Далее работа устройства может быть продолжена аналогично требуемое число раз. После осуществления коррекции в вычислительном устройстве 4 переписывается код, хранящийся в регистре 8. В вычислительном устройстве 4 происходит деление на этот код максимально возможного значения кода преобразователя 2, соответствующее его емкости. В результате деления определяется коэффициент нормализации, который умножаясь на результат измерения с коррекцией, образует оконча- тельный результат отношения (,Этот код переписывается в блок 7, откуда по команде блока 6 выдается на блок 9 цифровой индикации или на блок 10 цифровой регистрации. С ростом числа циклов коррекции погрешности преобразователей 2 и 3 не влияют на результат измерения. 1 Результат преобразования напря жения и в напряжение цифрового эквивалента при наличии аддитивной и мультипликативной погрешностей преобразователей 2 и 3 можно представить в виде и ()-P}(к).A«. (1) где К относительная мультипликативная погрешность цифроаналогового преобразователя 2; его абсолютная аддитивная погрешность; Ы - относительная мультипликативная погрешность аналогоцифрового гфеобраэователя.3; Л - его абсолютная аддитивная погрешность. Напряжение первого приближения при условии неизменности передаточной характеристики (к,Д ) и вход- . иых напряжений в процессе измерения определяется из выражения и. ))фо4с)1АИ±о-|2 к N It NH, J г ) )- -.. Гн-(() ... NVT, L NW, Тогда, пользуясь методом полной атематической индукции для некотороИ-го приближения можно записать i о и,„-иДИ.К).о(). -1- -4- -%-ТЬ . ,„ Правая часть выражения {2 )своцктся - Щ (-1 4 k ) -«-Д если р. UjM+k) уществует предел и(. ) hi другой стороны, напряжение на выходе ревбразователя 2 связано с управследующим соот.нояющим кодом ением . Ua. и.)+л () К N ( значения риравняв правые части ля 0 получаем (4)| 18 Из выражения (4)видно, что код результата измерения пропорционален отношению входных напряжений и не зависит от точности измерительной цепи аналого-цифрового и цифроаналогового преобразователей. Формула изобретения Цифровой измеритель отношений двух напряжений, содержащий двухпозиционный переключатель, первый и второй входы которого соединены соот ветственно с первой и второй шинами входных источников сигналов, третий вход его соединен с первым выходом блока управления, аналого-цифровой преобразователь, разрядные выходы которого соединены с разрядными входами дешифратора, выход которого сое динен со входом регистра памяти, и с разрядными входами вычислительного устройства, первый вход которого соединен со вторым выходом блока управления, второй вход и первый выход его соединены соответственно с первыми входом и выходом блока операI8тивной памяти, второй вход которого соединен с третьим выходом блока управления, второй выход - со входами блоков 1ЩФРОВОЙ индикации и цифровой регистрации, третий выход - с первым входом цифроаналогового преобразователя, отличающ. ийся тем, что с целью повышения точности, выход двухпозиционного переключателя соединен со вторым входом цифроаналового преобразователя, третий вход которого соединен с четвертым выходом блока управления, четвертый вход - с выходом регистра памяти и с третьим входом вычислительного устройства, а выход его соединен со в-ходом аналого-цифрового преобразователя „ Источники информац1г1И, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 575772, Н 03 К 13/20, 1976. 2.Алиев Т. М.,Сейдель Л. Р. Автоматическая коррекция погрешностей цифровых измерительных приборов. М., Энергия, 1975 (прототип) ,