Цифровой вольтметр постоянного тока

Сфез Советскик Социалистических Республик(22) Заявлено 19.04.77 (21) 2476041/18-21Но Н 0 З К 1 З/02 6 01 В, 19/00 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытийИвобретениЕ относитоя К измери" тельной технике, а именно к цифро- вьм вольтметрам для измерения постояннйх напряжений и ЭДС,ИзвестЕн цифровой вольтметрпосто-янного напряжения, построенный по принципупреобразования входной Ве)тиччйны в цифровой эквивалент с после". дующей его виэуальной индикацией и. содержащий".аналого-цифровой йрйобра зователь и индйкаторное устройство (1) .Йедостатком такого цйФрового вольт. метра являеТся зависимость точности, " измерения от внутреннегосонротивле. 15 ния источникавходного сигнала.Наиболее близким по технической . сюцности к данному иэобретенйю является цифровой вольтметр, содержащий: усилительпостоянного тока, выход ка.в .2 О торого соединен со входом:через управляемый резистор; связанный управ+ ляющим входом через 1 демодулятор с выходом усилителя переменного на-: пряжения, подключенного одним:входом к выходу усилителя поСтоянного тока, другим - через резистивный делитель к генератору, соединенному также со входом демодулятора и первичной обмоткой трансформатора, вторичнаа 2обмотка которого подключена к входуусилителя постоянного тока через последовательно включенные ограничитель-ный резистори источник входного сигнала, и измерительный прибор (21.Недостаток этого цифрового вольтметра постоянного напряжения состоитв том, что его точность зависит отточности установки значения сопро.тивления управляемого резистора, которая, в своюочередь, зависит от целого ряда факторов: коэффициента уси.ления усилителя переменного напряже"ния, точности резистивного делителя,и ошибки дискретности управляемогорезистора,Целью изобретении является повышение точности,Поставленная цель достигается засчет того, что в цифровой вольтметрпостоянного напряжения, содержащийусилитель постоянного тока с узломобратной связи,вход которого черезисточник ойорного напряжения и ограничительный резистор соединен с источ.никам входного сигнала, аналого-цифровой преобразователь, выход которого йодключен ко входу индикаторногоустройства, введены блоки выделениясигналов, пропорциональных входномуЭ , 66177и опорномунапряжениям, входы которых присоединены к выходу усилителя- "постбяйного тока, а выходи соответственно к измерительному и опорномувходам аналого-циФрового преобразователя,На чертеже приведена структурнаясхема цифрового вольтметра постоянного йапряжения, содержащего усилитель 1 постоянного тока, источник2 опорного напряжения, состоящий изтрансформатора 3 и генератора 4 30опорного напряжения,ограничительный резистор 5, служащий для бграничения потребляемого входом предлагаемого цифрового вольтметра токаот источника б входного сйгнала, 15имеющего источник 7 входного напряжения и внутреннее сопротивление 8,узел 9 обратной.,связи, состоящий,например, из двух последовательновключенных резисторов 10 и 11, и ЯОВС - цепочки, состоящей из резистора.12 и конденсатора 13, блок 14 выделения сигнала, пропорционального входному напряжению,выполненный, например, в виде фильтра нижних частот,блок 15 выделения сигнала,пропорционального опорному напряжению, выполненному, например, в вйде последовательно включенйых Фильтра 16 верхнихчастот и преобразователя 17 переменного напряжения в постоянное, аналогоцифровой преобразователь 18, измери"тельный вход которого подсоединен квыходу блока 14, а опорный - к выходу блока 15 и индикаторное устройство 19,. 35Цифровой вольтметр постоянногонапряжения работает следующим образомНа входе усилитеЛя 1 постоянноготока при подключении на вход прибо" , 4 Ора источника б входного сигнала действуют два напряжения, одно из которых постоянное, равное по величиневходнбму напряжению источника 7,другое - переменное от источнйка 2опорного напряжения.Выходное напряженйе усилителя 1постоянного тока от суммарноговоздействия двух указанных напряженийбудет равно ОВь,х И) я я ц(вылпР ц"эых(1)фоГР величина напряженйя йсточика б входного.сигнала величина опорного напряжения источника 2, величина эквивалентного сопротивления узла 9 обратной" связи,"-величина внутреннего сопротивления 8 источника б входного сигнала, величина сопротивления ограничительного"резисто ра 5. Это напряжение с выхода усилителя 1 постоянного тока поступает на вхо" ды блоков 14 и.15 выделения сигналов, соответственно пропорциональных входному и опорному напряжениям. Блок 14 пропускает на свой выход только постоянную составляющую выходного напряжения усилителя 1, Следовательно, выходное напряжение блока 14 будет равно ос . (2)цвых- яврНа входе блока 15 стоит фильтр 16 верхних частот, который пропускает только переменную составляющую выходного напряжения усилителя 1, которая затем преобразуется в пропорциональ,- ное постоянное напряжение преобразователя 17. Таким образом, выходное йапряжение блока 15 буцет равно где /Ер(с) / - модуль опорного напряжения йсточника 2..Напряжения, определяемые выражениями (2) и (3), поступают соответ" ственно на йзмерительный и опорный, входы аналого-цифрового преобразователя 18.,Тогда числовой эквивалент измеряемого сигнала можно представить в виде где К - коэффициент преобразоОРвания конкретно взятогоаналого-цифрового преобразователя 18,Выражение (4) с учетом (1) и (2) перепишется в виде прД /Е С+Л( Е (5) 45 оС выхода аналого-циФрового преобразователя 18 код числового эквивалента поступает на индикаторное устройство 19, где он представляется ввизуальном виде для его считывания.Работа предложенного цифровоговольтметра при выполнении узла обратной связи в виде двух ,последовательно включенных резисторов, точка соединения которых через последователь.ную ЙС - цепочку соединенас общейшиной, протекает в основном так же,как описано выше, Особенность работызаключается в следующем.Прй измерении относительно боль О щих входных напряжений для сохранения точности потребовалось бы увеличить опорное напряжение, но это невсегда выгодно Выполнение узла обратной связи, как указано вьпае, позволяет изменить соотношение постоян-,- .щс-. 661776 Формула изобретения 10 20 30 ЦНИИ 59 Подписное Заказ 2510/64 Ти ул.Проектная,П Патент, г.уж Фили ной и переменной составляющих на выходе усилителя 1 постоянного тока,а именно увеличить значение сигнала,пропорционального опорному напряжению,и получить тот же эффект, что имел быместо при увеличении опорного напряжения на входе устройства. Тогда выражение (2) примет следующий вид"пруе,ув егде в - коэффициент, показывающий во сколько раэ усиление усилителя 1 на переменном токе больше усиления на постоянном токе.Из выражений (5) и (6) видно, что числовой эквивалент пропорционален измеряемому входному напряжению, а также то, что на точность измерения не влияет внутреннее сопротивление 8 источника 6 входного сигнала (как и входное сопротивление самого цифро" вого вольтметра). Кроме того, в предложенном Цифровом вольтметре постоянного напряжения, по сравнению с известными устройствами для техже целей, исключены резистивный делитель, усилитель переменного напряжения, демодулятор и управляемый резистор, Вновь введенные блоки выдедения сиг,налов, пропорциональных входному и опорным напряжениям, значительно проще исключенных узлов и в меньшей степени оказывают влияние на погрешность.;-Ъ ФммйЗФ ":ЮФ,ШФ.МОФФИТощ Таким образом, предложенный цифровой вольтметр постоянного напряжения, позволяет повысить точность и проще известных устройств такого же назначения. Цифровой вольтметр постоянного напряжения, содержащий усилитель постоянного тока с узлом обратной связи, вход которого через источник опорно" го напряжения и ограничительный резистор соединен с источником входного сигнала, аналого-циФровой преобразователь, выход которого подключен ко входу индикаторного устройства, о т л и ч а ю щ и й с й тем, что, с целью повышения точности, в него введены блоки выделения сигналов, пропорциональных входному и опорному напряжениям, входы которых присоединены к выходу усилителя постоянного тока, а выходы соответственно к измерительному и опорному входам аналого-цифрового преобразователя. Источники информации, принятыево внимание при экспертизе1, Цифровой вольтметр В.К.-7-10 А2. Авторское свидетельство СССРпо заявке У 1964640/21 от 12.10,73,по которой принято положительное ре"шение,