Цифровой интегрирующий вольтметр действующего значения

Своз Соеетеммн СОциблистммескйх Республикщ 56890 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ИЯ и мтоизомю сюидитюльств(45) Дата опубликования описания 18.01.78(51) М. Кл. 6 01 К 19/26 Государственный комитет Совета Мнннстров СССР по делам нэобретеннй н открытий(72) Авторы изобретения И, Я. Билинский и А. Ж, Виксна Институт электроники и вычислительной техникиАН Латвийской ССР1Изобретение относится к области электро- измерительной техники, а именно к приборам для,измерения эффективных значений напряжения.Известно устройство для измерения действующего значения переменного напряжения. Оно содержит схему сравнения, на один вход которой подается измеряемое напряжение, а на другой через функциональный преобразователь - напряжение от генератора линейно изменяющегося опорного напряжения. Работа генератора и логического устройства синхровизируются блоком управления. Логическое устройство подключает схему сравнения к управляющему входу ключа, который пропускает импульсы генератора эталонной частоты на отсчетное устройство (1.Для осуществления известным устройством точного измерения с высокой разрешающей способностью необходимо гарантировать высокую точность измерения длительности временных интервалов, выделенных схемой сравнения в те моменты времени, когда измеряемое напряжение по абсолютному значению превышает опорное, чего в случае кратности или равенства частот эталонного генератора (частоты квантования) и измеряемого напряхсения добиться трудно, Этот недостаток снижает точность вольтметра с ростом частоты измеряемого напряжения, и при некоторой ча 2стоте входного сигнала любой выделяемый временной интервал становится меньше периода эталонной частоты и измерение теряет смысл вообще.5 Погрешность, обусловленная кратностьюили равенством частот квантования и измеряемого напряжения, не свойственна другому известному устройству. Это устройство содер жит генератор последовательности импульсовс переменной (случайной) частотой следования, устройство квантования измеряемого напряжения по времени, устройство запоминания мгновенных значений с усреднителем и 15 отсчетное устройство 2,Недостатком данного устройства являетсябольшая погрешность измерения, обусловленная погрешностью аналогового запоминания мгновенных значений, особенно заметная с 20 увеличением частоты измеряемого сигнала.Целью изобретения является уменьшениепогрешности измерения. Это достигается в предлагаемом вольтметре, содержащем генератор случайной последовательности импуль сов, устройство квантования измеряемого напряжения и отсчетное устройство, тем, что в нем устройство квантования выполнено в виде функционального цифро-аналогового преобразователя, двух схем сравнения, двух схем зо совпадения и элемента ИЛИ, Причем по од5 10 15 20 50 55 ному входу схемы сравнения соединены между собой и с входом вольтметра, а по другому - с выходом функционального цифроаналогового преобразователя, по одному входу схемы совпадения соединены между собой, с выходом генератора случайной последовательности импульсов и входом функционального цифро-аналогового преобразователя, а по другому - с выходом схем сравнения, выходы схем совпадения через элемент ИЛИ соединены со счетным входом отсчетного устройства, установочный вход которого подключен к выходу функционального цифро-аналогового преобразователя,На фиг. 1 представлена схема цифрового вольтметра;,на фиг. 2 - временные диаграммы его работы.Вольтметр содержит генератор 1 случайной последовательности импульсов, устройст во квантования измеряемого напряжения, выполненное в виде функционального цифроаналогового преобразователя 2, схем сравнения 3 и 4, схем совпадения 5 и 6 и элемента ИЛИ 7, и отсчетное устройство 8. Выход генератора 1 соединен с входами схем 5 и 6, выходы преобразователя 2 соединены с входами схем 3 и 4 и установочным входом отсчетного устройства. Вторые входы схем 3 и 4 соединены с входом вольтметра, выходы - с вторыми входами схем 5 и 6, которые через элемент ИЛИ 7 подключены к счетному входу отсчетного устройства 8.Цикл измерения задается преобразователем 2, который сбрасывает в нуль устройство 8 и под воздействием импульсов генератора 1 генерирует полупараболическое напряжение положительной и отрицательной полярности (на фиг. 2 а предотавлепо надряжение положительной и отрицательной полярности У+ и У;и входное напряхкение). Измеряемое 1 наиряжение,произвольной фонмы (на фиг. 2 а) подается,на входы схем 3 и 4, которые определяют больше или меньше измеряемое налряжение 7, текущего значения опорного наиряжения. Если к моменту прихода импульса с генератора 1 (фиг. 2 б) абсолютное значение измеряемого напряжения больше абсолютного значения опорното наиряжения, то через схему 5 или 6 и далее через логический элемент ИЛИ 7 импульс проходит в устройство 8 и фиксируется им (фиг.2 в).Таким образом, в данном вольтере"яре ивантование измеряемого напряжения осуществ 25 30 35 40 45 ляется не тольио по времени (в моменты, задаваемые случайиой последовательностью импульсов), но и по уровню полупараболического развертывающего напряжения (бинарное ивантовапие по уровню). В этом случае не требуется запоминания миовенных значений с,высокой точностью и сложного ооредняющего устройства - фильтра с переменной в зависимости от частоты измеренин полоеой, так как осреднение идет уже по бинарно-ивантованному оипналу в очетчике устройства 8.Цикл измерения заканчивается после перебора всех уровней преобразователя 2, который вырабатывает,сипнал управления для фиисации результата измерения в оточетном устройстве 8, Таким образом, после полного цикла работы иреобразователя в устройстве 8 оудет зафиксированно число импульсов, характеризующее,действующее значение измеряемого напряжения. Ф ор м ул а из обер ете н и я Цифровой интегрирующий вольтметр действующего значения, сОдержащий генера"пор случайной,последовательности импульсов, устройство квангования измеряемого напряжения и отснетное устройотво, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью уменьшения погрешности измерения, устройство ивантования выполнено в виде фуницианального цифро-аналопового преобразователя, двух схем сравнения, двух схем совпадения и элемента ИЛИ, причем по одному входу схемы ораьнения соединены между ообой и с входом вольтметра, а по другому - ,с,выходом функционального цифро-аналогового преобразователя, по одному входу схемы сонпадения соединены между собой, с выходом генератора случайной последовательности импульсов и входом функционального цифро-аналоговото преобразователя, а по другому - с выходом схем оравнения, выходы схем совпадения через элемент ИЛИ ооединены со счетным входом отсчетного устройспва, установочный .вход,которого подключен к выходу функционального цифро-аналогового преобразователя. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР250305, кл. 6 01 К 19/02, 06,08,67,2. Патент США3412331, кл. 324-120, 1967.Составитель В. Латышев Позияковская Коррек ико дактор Подписи аказ 7488 О, Загорский филиал Изд, ЛЪ 843 Тирасударственного комитета Сопо делам изобретений3335, Москва, Ж, Рауш 1139 ета Министровоткрытий