Цифровой вольтметр Советский патент 1982 года по МПК G01R19/25 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для измерения среднеквадратического значения периодических напряжений сложной формы.

Известно устройство, содержащее логарифмический усилитель, блок обработки, линейный детектор, первый интегратор, индикатор, блок выделения переменной составляющей напряжения, квадратор, второй интегратор и блок выделения коэффициента поправки 1.

Недостатком этого устройства является ограниченный диапазон рабочих частот и возможность измерения периодических сигналов сложной формы только в области звуковых частот.

Известно устройство, содержащее преобразователь напряжения в частоту с квадратичной функцией преобразования, селектор периода входного сигнала, блок управления, входной переключатель, ключ, счетчик, схему совпадения кодов, поразрядный формирователь компенсирующего напряжения и блок индикации 2.

Недостатком устройства является ограничение диапазона частот измеряемых сигналов звуковой областью.

Известно также устройство, содержащее преобразователь код-аналог, информационный вход которого соединен с входом вольтметра и ,. блока определения периода (формирующее устройство), а выход - с информационным входом блока вычисления, выход которого является выходом вольтметра, а другой выход соединен

10 с первым входом блоком управления, второй вход которого соединен с первым выходом блока определения периода. Кроме перечисленных узлов вольтметр содержит дополнительно умножи15тель частоты, элемент ИЛИ и генератор импульсов. Вольтметр предназначен для измерения периодических напряжений инфранизкого диапазона частот СЗ.

20

Недостатком этого вольтметра является невозможность измерения с заданной погрешностью напряжений диапазона звуко-вых частот.

Целью изобретения является|рас- ;

25 ширение частотного диапазона за счет увеличения его верхней границы.

Поставленная цель достигается тем, что в цифровой вольтметр, содержащий преобразователь аналог- код, инфор30мационный вход которого соединен с

входной шиной и входом блока определения периода, а выход - с информационным входом блока вычислений, первый выход которого соединен с выходной шиной, второй выход - с первым входом блока управления , второй вход которого соединен с первым выходом блокаопределения, введены элемент И, счетчик числа ординат, триггер, формирователь импульсов, управляю1ций счетчик, коммутатор, блок формирования частот, выход которого соединен с первым входом коммутатора выход которого соединен с первым входом элемента И и третьим входом блока управления, а второй вход соединен с выходом управляющего счетчик вход которого соединен с выходом формирователя импульсов и с первым входом Триггера, второй вход которого соединен с выходом счетчика числа ординат, а вы-ход - с входом формирователя импульсов, при этом второй вход элемента И соединен с вторым выходом блока определения периода, а выход - -с управляющими входами преобразователя аналог-код и блока вычислений, причем вход счетчика числа ординат соединен С. выходом блока управления.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого цифрового вольтмет™ ра.

Вольтметр содержит преобразовател 1 аналог-код, блок 2 вычисления, бло 3 определения периода, элемент И 4, блок 5 формирования частот, коммутатор 6, счетчик 7 управляющий, блок 8 управления, счетчик 9 числа ординат, триггер 10, формирователь 11 импульсов.

Входы преобразователя 1 аналогкод и блока 3 определения периода соединены с входом вольтметра. Выход преобраэова.теля 1 аналог - код через блок 2 вычисления соединен с выходом вольтметра. Первый выход блока 3 определения периода соединен с блоком 8 управления, а второй выход блока 3 соединен с вторым входом элемента И 4. Елок 5 формирования частот через первый вход коммутатора 6 соединен с первым входом элемента И 4 и с третьим входом блока 8 управления. Выход элемента И 4 соединен с управляющими входами преобразователя 1 аналог - код и блока 2 вычисления. Второй вход коммутатора 6 через счетчик 7 управляющий соединен с вьлходом формирователя 11 импульсов и с первым входом триггера Ю, выход которого соединен с входом формирователя 11, Второй вход триггера 10 через счетчик 9 числа ординат соединен с выходом блока 8 управления, первый вход которого соединей с вторым выходом блока 2 вычисления

У.стройстпо работает следующим образом.

Входной сигнал поступает на вход преобразователя 1 аналог - код и в блок 3 определения периода входного сигнала. .В блоке 3 определения периода выделяются первый и второй периоды, выходного сигнала и формируются разрешающие сигналы соответственно на его первом и втором выходах.

После запуска вольтметра на второй вход .блока 8 управления поступает сигнал разрешения от блока 3 определения периода, который включает в работу блок 8 управления на время первого периода измеряемого сигнала. При этом на счетчик 9 числа ордо1нат из блока 5 формирования частот через коммутатор 6 и блок 8 управления поступает наиболее высокая тактовая частота. При использовании двоичной сетки частот ( ) в случае переполнения счетчика 9 числа ординат и триггера 10, срабатывает формирователь 11, который устанавливает в единичное состояние триггер 10 и увеличивает на единицу содержимое счетчика 7. Последний переключает коммутатор 6, благодаря чему на вход счетчика 9 числа ординат поступает частота пониженная в два раза При этом начинается второй цикл формирования частоты запуска преобразователя 1 аналог - код. Далее цикл повторяется до момента окончания первого периода входного сигнала, i Таким образом, в течение первого периода входного сигнала формируется частота запуска преобразователя 1,. аналог - код.

После окончания первого периода входного сигнала блок 3 определения периода с первого выхода формирует запирающий потенциал, по которому прекращается определение тактовой частоты и числа ординат на периоде измеряемого сигнала, а с второго выхода блока 3 подается сигнал разрешения на второй вход элемента И 4 на длительность второго периода входного сигнала, избранная на предыдущемпериоде измеряемого напряжения тактовая частота через коммутатор б по- дается на входы преобразователя 1 аналог-код и блока 2 вычисления.

Преобразователь 1 аналог - код запу кается при каждом такте и коды ординат поступают в блок 2 вычисления. Количество запусков преобразователям подсчтитывается блоком 2 вычисления. Измеренные ординаты напряжения Xj(t) и количество ординат Ы используются для вычисления среднеквадратического значения измеряемого напряжения

По окончаниивторого-периода блок 2 формирует импульс на первый вход блока 8 управления, по которому закаячивает.ся цикл измерения. Цифровой вольтметр готов принять следующий сигкгш запуска,

. Погрешность дискретного определения Периода в предлагаемом вольтметре всегда определяется величиной шага дискретизации, это равносильно тому, что погрешность коэффициента умножения частоты равна

°

о при прочих. равных условиях, обеспечивает увеличение верхней границы частотного диапазона.

Таким образом, введенные дополнительно блоки и связи между ними позволяют увеличить верхнюю границу частотного диапазона вольтметра, что способствует расширению области его применения.

Формула изобретения

Цифровой вольтметр, содержащий преобразователь аналог - код, инфор.мационный вход которого соединен с входной шиной и входом блока опреде- . ления периода, а выход - с информа ционным входом блока вычисления, первый выход которого соединен с , ; выходной шиной, второй выход - с первым входом блока управления, второй вход которого соединен с первым выходом блока определения периода, о тличаюадийся тем, что, с целью расширения частотного диапазона, в него введены элемент И, счетчик числа ординат, триггер, фЪрмирователь импульсов, управлянлдий счетчик, коммутатор, блок формирования частот, выход которого соединен с первым входом коммутатора, выход которого соединен с первым входом элемента И и с третьим входом

o блока управления, а второй его вход - с выходом управляющего счетчика, вход которого соединен с выходом формирователя импульсов и с первым входом триггера, второй вход которого соединен с выходом счетчика числа ординат , а выход - с входом формирователя импульсов, при второй вход элемента И соединен с вторым выходом блока определения периода, а

0 выход - с управляющими входами преобразователя аналог - код и блока вычисления, причем вход счетчика числа ординат соединен с выходом блока управления.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 402813, кл. G 01 R 19/02, 1971.

2.Авторское свидетельство СССР 0 367389, кл. G 01 R 19/25, 1971.

3.Смеляков В.В. Цифровая измерительная аппаратура инфранизких частот. М., Энергия, 1975, с.70 (прототип).