Цифровой вольтметр Советский патент 1982 года по МПК G01R19/25 

1

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для построения щитовых цифровых вольтметров.

Известен цифровой вольтметр, содержащий усилитель, источник опорного напряжения, источник напряжения смешения, интегратор, нуль-орган, кхдачи, блок управления ключами, блок управления устройством, фазовый детектор, генератор, тактовых импульсов, делитель частоты, блок индикации полярности, счетчик, устройство переноса, устройство памяти, дешифратор с индикаторным табло .1 .

Недостатком данного цифрового вольтметра является низкая точность и надежность преобразования.

Целью изобретения является повыщ&ние точности и надежности преобразования.

Поставленная цель достигается тем, что в ггафровой вольтметр, содержащий блок индикации полярности, первый ключ.

первый вход которого соединен с первой входной шиной, второй вход - с первым . выходом блока управления ключами, третий вход - с первым входом усилителя,

J второй вход которого через источник напряжения смешения соединен с второй входной шиной, а выход - с пер&)1м входом второго ключа, второй вход которого соединен с вторым выходом блока

10 управления ключей, а третий вход - с первыми входами третьего и четвертого ключа и с входом интегратора, выход которого соединен с входом нуль-органа, выход которого соединен с вторым вхо- ,

15 дом третьего ключа и входом блока управления, первый выход которого соединен с входом блока управления ключами, второй выход - с первым входом блока переноса, третий выход - с первым входом блока памяти, четвертый выход - с первыми входами делителя частоты и фазового детектора, пятый выход - с вхо-. цсм частоты и выходом гене|эа- тора тактовых иктульсов, выход которого соединен с выходом фазового детектора, второй вход которого соединен с шиной 50 Гц , причем третий вход третьего ключа соединен с третьим выходом блока управления ключами, четвертый выход которого соединен с вторым входом четвертого ключа, третий вход которого соединен с источником опорного напряжения, причем входы дешифратора с индикаторным таблом соединены с выходами блока памяти, вторые входы которого соединены с выходами блока переноса, вторые выходы которого соединены с выходами счетчика, введены пятый ключ, два элемента И, элемент ИЛИ, Два трИ1 гера, реверсивный счетчик, входы которо соединены с шестым и седьмым выходами блока управления, а выход - с входом триггера, выход которого соеди нен с первыми входами блока индикации полярности первого элемента И и элемен та ИЛИ, второй вход которого соединен с вторым входом блока шздинании .полярности, элемента И и выходом второго триггера, а выход - с первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с восьмым выходом блока управления, третий вход - с выходом первого элемента И, а выход - с входом счетчика, при этом вход второго триггер соединен с выходом нуяь-рргана, а перн. вый вход пятого ключа соединен с вто- рой входной шиной, второй вход - с третьим входом первого ключа, третий вход с пятым выходом блока управлений ключами. . На фиг. 1 дарбражена структурная электрическая схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 и 3 - временные диаграммы работы вольтметра. Устройство содержит ключи 1-5, источник 6 напряжения смешения, усилитель 7, источник 8 опорного напряжения, интегратор 9, нуль-орган 10, блок управления ключами 11, фазовый детектор 12, генератор 13 тактовых импульсов, делитель частоты 14, блок управления 15, реверсивный счетчик 16, триггеры 17 и 18, элемент ИЛИ 19, блок индикапии полярности 2О, элементы И 21 и 22, счетчик 23, блок переноса 24, блок памяти 25 и дешифратор 26 с индикаторным табло. Устройство работает следующим образом.. В исходном состоянии ключ 5 замкнут остальные разомкнуты,: а счетчики находятся в нулевом состо5тии. В первом такте измерения замыкпктт ключи 2 и 3 и размыкают ключ /З. На вход интегратора подают напряжение %Х,,(, где К - коэффициент преобразования усилителя 7; П. - выходное напряжение источника сгл о напряжения смещения; ЛУ - приведенный ко входу дрейф усилителя. За время первого такта напряжение на выходе интегратора 9 достигает величиныи... -.|:K(Uc 4 VKAU3;, где Л и - приведенный к вход дрейф интегратора;TI - постоянная времени интегратора;Т - длительность первого такта. Во втором такте ключи 2 и 3 размы-, кают, и замыкают ключ 4. На вход интегратора 9 подают с источника 8 опорного напряжения :напряжение 0 , Напряжения Ogy и UQ имеют противоположные полярности. Во время второго такта напряжение на выходе интегратора 9 спа дает от величины нуля, т.е. №cMtMH&U -(|Uof-uU)-0 где . длитеЛностъ второго такта. На время второго такта суммирующий вход реверсивного счетчика 16 через блок управления 15 соединяют с генератором 13 тактовых импульсов. За это время на реверсивный счетчик поступит vl/f импульсов W - т - (Ucwt-M) -. - оЧ-т„|-лиtne - частота следования и 4п ульсов с генератора тактовых импульсов. В третьем такте размыкают ключ 4, и замыкают ключ 5. Происходит установка интегратора 9 в нулевое состояние. В четвертом такте ключ 5 размыкают, а ключи 1 и 3 замыкают. На вход интегратора поступает напряжение U ч , , равное. (5 где U)( - изморярмое нйаря -1;1дае. ;jo «jjeMH чгт14«ртого такта на1фяжеки на ныход тггегрятора наростает до уро ня OftblY 6bt)(4-tK(X -UcM+&V)&U,4 где Т 4 - длительность четверггого такта При этом напряжение смешешш выбирают таким, ггобы ( I, О) что позволяет при любой пспярности вход ного напряжения получить на выходе уси лителя нахфякение одной полярности, противоположной полярности UQ в пятом такте ключи 1 и 3 размыкают, а ключ 4 замыкают. За время пятого такта происходат спад напряжения на выходе интегратора от уровня ittb|j(. до нуля, или UK UCM+& +UU - ((Uo(-uU)-fS---0/ где Ту - длительность пятого тактй. Длительность пятого такта равна -г КСи.- -Ос1УУЬАлНйи /Uol- U На время пятого такта вычитающий вход реверсивного счетчика подключается через блок управления к reijepaTopy тактовых импульсов. За это время на реверсивный cЧteтчик поступит VI импульсовkl - ) , к - , ,-4fo.ti I Uol - ли с помощью триггеров 17 и 18, элементов И 21 ти 22 ч элемента ИЛИ 19 получают разность между числом импуль сОв W., и . . Так как длительность первого и четвертого тактов равна периоду колебаний напряжения питающей сетт Т Т. Т, частота следования импульсов с генератора тактовых импутгь сов когерентна этому периоду, то величина Tf f, постоянна и пропорциональна измеряемому напряжению t ic Ucvv- - ) lUoi-Mj )CUJcwj| Ojj O /Uof-AU lUol -ли Переход нуль-органа в нулевое состояние переводит триггер 17 в единичное состояние. При поступлении на реверси&нык счетчик 16 импульсов fij триггер 18 переводится в единичное состояние. С MOMesTTQ начала пятого такта на один из выходо;а элемента И 22 через блок 15 управления поступают импульсы с выхода генератора тактовых импульсов 13. Так как од1Тн из триггеров 17 или 18 находится в единичном состоянии, элемент ИЛИ 19 разрешает проходить тактовым импульсам через элемент И 22 на счетчик 23. Появление логической единицы на другсял тригг е приводит к срабатыванию элемента И 21, что атужит командой окончания измерения и одновременно запрещает прохождение тактовых импульсов на счетчик 23 и реверсивный счет-, ник 16. За промежуток времени между переходом триггеров в единичное состояние на счетчик поступит число импульсов, равное разности N/j - N-( . В случае, если первым в единичное состояние перейдет триггер 17, что свидетельствует о том, что U)(.) то блок индикаЬш полярности 20 покажет знак - (фиг. 3). Если первым в единичное состояние перейдет триггер 18, это значит, что 4- Uc/wti V UcM-h6.V(,) то блок индика1ши полярности покажет знак + (фиг. 2). В шестом такте ключ 4 ргюмыкают и замыкают ключ 5. Происходит установка интегратора в нулевое состояние. В этом же такте, по окончании измерения, подают комадау на перепись информации со счетчика в устройство памяти и индикадии ее на информационном табло. Всей работой устройства управляют сигналами из блока управления. Ключами по комавдам из блока управления управляет блок управления ключами 11. Команда начала третьего и шестого такта вырабатывается блоком управления noait сэ)абатьшания нуль-органа во втором и пятом такте соответственно. , Таким образом, введение в устройсть,. допогаштельных элементов позволяет повысить точность измерения благодаря компенсашга аддитивной составляющей погрешности, позволяет использовать в качестве усилителя -усилитель постоянного тока прямого усиления, и не требу ет точной подгонки напряжения смешения. Использование усилителя постоянного тока прямого усиления, вместо усилителя с каналом модуляшш - демодуляшгм, повышает надежность предлагаемого устройства. Формула изобретения Цифровой вольтметр, содержащий блок индикашга полярности, первый ключ, первый вход которого соединен с. первой входной шиной, второй вход - с первым ВЫХОДСИ.1 блока управления ключами, вход - с первым входом усилителя, второй вход KOTopoix) через источник напряжения смешения соединен с второй входной шиной, а выход - с первым входом второго ключа, второй вход которого соединен с вторым вьрсодом блока улравления ключей, а третий вход - с первыми входами третьего и четвертого ключей и с входом иягегратора, выход которого соединен с входом нуль-органа, выход которого соединен с BTqpbiM входо третьего ключа и входом блока управления, первый выход которого соединен с входом блока управления ключами, второй выход - с первым входом блока п&реноса, третий выход - с первым входом блока памяти, четвертый выход - с первыми входами делителя чистотьг фазового детектора, пятый выход - с входом делиг теля частоты и выходом генератора тактовых импульсов, вход которого соединен с выходом фазового детектора, второй 0 1,3вход которого соедтюн с шиной .TtO Гц, причем третий вход треть его ключа соединен с третьим выходом блока управления ключами, четвертый выход которого соединен с вторым. входом четвертого ключа, третий вход которого соединен с источником опорного напряжения, причем входы дешифратора с индикаторным табло соединены с выходами блока памяти, вторые входы которого соединены с выходами блока переноса, вторые выходы которого соединены с. выходами счетчика, отличаюшийся тем, что, с целью повьш1ения точности и надежности преобразования, введены пятый ключ, два элемента И, элемент ИЛИ, два триггера, реверсивный счетчик, входы которого соединены с шестым и седьмым выходами блока управления, а выход с входом первого триггера, выход которого соединен с первыми входами блока индикации полярности первого элемента И и элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с вторым входом блока индикации поляртости, элемента И и вьгходом второго триггера, а выход - с первым входокл втЬрого элемента И, второй вход которого соединен с восьмым выходом блока управления, третий вход - с выходом первого элемента И, а выход - с входом счетчика, при этом вход триггера соединен с выходом нуль-оргаиа, а первый вход пятого ключа соединен с второй входной шиной, второ вход с третьим входом первого ключа, третий вход - с пятым выходом блока управления ключами. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 3475О9, кл. Н 03 К 13/2О, 1972 (прототип).