Аналого-дискретный электроизмерительный прибор

(088. 8)кое свидетелькл,6 01 Н 19 тво0,8,0 налогов Г.Д. и дрА раэователи,М.,иое 1980 с. Бахтиарооные преоб етское рад 2 циФр ффСо 21139,Основы передаинорайского, (протопос .чи, мац вып .тип ГОСуджТВЕННЫЙ НОМИТЕт СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬОИЙ 3. Виноградов Р.И. и др.троения дискретных системобработки и отображенияии, Л.р ЛВИКА име Аеф.Мож2, 1971, с.140, рис.223(54) (57) АНАЛОГО-ДИСКРЕТНЫЙ ЭЛЕКТРОИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРИБОР, содержащий, Н каскадов усилителей постоянного тока, выход каждого из которых связан с элементом индикации, неинвертирующий вход каждого последующего каскада соединен с выходом предыдущего каскада, неинвертирующий вход первого каскада присоединен к источнику измеряемого напряжения, и источник опорного напряжения, связанный с входом первого каскада, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с,целью упрощения, неинвертирующнй вход каждого предыдущего каскада дополнительно соединен с инвертирующим входом по 1 следующего каскада, а источник опор- ЕФ ного напряжения присоединен к дополнительному неинвертирующему входу пеувого каскада.30 45 Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является аналого-дискретный электроиэмерительный прибор, содержащий Б каскадов усилителей постоянного тока, выходкаждого из которых связан с элементом индикации, неинвертируюший вход каждого последующего каскада соединен с выходом предыдущего каскада, неинвертируюший вход первого каскада присоединен к источнику измеряемого напряжения, а инвертируюшие входы каскадов связаны с источником опорного напряжения, причем, каждый каскад включает два усилите ля постоянного тока, неинвертируюшие входы которых соединены с неинверти руюшим входом каскада, инвертируюший вход первого усилителя присоединен к инвертируюшему входу каскада, его 65 Изобретение относится к электро-иэмерительной технике, а именно кпоказывающим электроиэмерительнымприборам без механически перемещающихся частей, использующим дискретно-пороговый метод преобразования 5амплитуды измеряемого сигнала, и может быть использовано в приборныхщитах различных объектов, работаю- щих в условиях больших вибрационныхи ударных нагрузок.Известен показывающий аналого- дискретный электроизмерительныйприбор, содержащий источник опорного напряжения, резистивный делительнапряжения, вывод соединения каждогоиз резисторов которого подключен квходу соответствующего транзисторного усилителя, с выходами которых связаны электрические элементы индикации 1.20Недостатком данного прибора является низкое входное сопротивление, что снижает точность измерений,осо беннов высокоомных электрических цепях. Этот недостаток обусловлен шунтируюшимдействием, оказываемым параллельно включенным входными цепями транзисторных усилителей и резистивного делителя напряжения.Известен также показывающий аналого-дискретный электроизмерительный З 0 прибор, содержащий источник опорного напряжения, подключенный к ре-. зистивному делителю напряжения,выводы соединения каждого иэ резисторов которого подключены к неинверти руюшим входам соответствующих усилителей постоянного тока, инвертируюшими входами связанных с источником контролируемого напряжения2Однако при использовании В иден тичных усилителей постоянного тока указанный прибор имеет в Н раз меньшее результируюшее входное сопротив,ление, что снижает точность измерения в высокоомных цепях. выход соединен с инвертирующим входом второго усилителя, выход которого связан с выходом каскада 3.В известном приборе используется представление измеряемого напряжения ОХв виде М-разрядного позиционного двоичного кодаК О= Ха 1,где а. - значение разрядного коэф 1фицнента 1-го разряда. В первом усилителе каждого каскада осуществляется сравнение выходного напряжения предыдущего каскада 0с опорным напряжением Е, а во втором, имеющем стабилизированный коэффициент усиления, равный 2, производится умножение результата сравнения на 2, Выходное напряженйе Ц, 1-го каскада определяется в зависимости от результата сравнения Б, и Е соотношениемО. =2(У, +а Е) .1 -1 1 ОПри этом значении разрядного коэффициента а.-го разряда кода О формируется по закону1 при П -Е Ъ О1-1 ОО=О при П, -Е сООТаким образом, после определениявсех разрядных коэффициентов а одноэначно определяется величина измеряемого напряжения У в виде соотХветствуюшего двоичного кода числа О.Существенным недостатком известного прибора является необходимость,использования большого объема оборудования, так как при й-разрядном выходном коде требуетсяМ 2 усилителей постоянного тока состабильным коэффициентом усиления,равным 2. КроМе того, вследствиепрямой зависимости точности от стабильности коэффициента усиления усилителей и необходимости в многократном удвоении и вычитании напряжений,что сопровождается последовательнымнакоплением ошибок в каскадах, разрядность известного прибора ограничена бдвоичными разрядами.. Цель изобретения - упрощение прибора,Поставленная цель достигается тем,что в аналого-дискретном электроизерительном приборе, содержащем Нкаскадов усилителей постоянного тока, выход каждого иэ которых связанс элементом индикации, неинвертирую.ший вход каждого последующего каскада соединен с выходом предыдущегокаскада, неинвертируюший вход первого каскада присоединен к источнику измеряемого напряжения, и источник опорного напряжения, связанныйс входом первого каскада, неинверти16276 Э 2 рующий вход каждого предыдущего каскада дополнительно соединен с инвертирующим входом последующего.каскада, а источник опорного напряжения гфисоединен к дополнительному неинвертирующему входу первого каскада.На Фиг. 1 кзображена электрическая.схемапредлагаемого прибора; ка Фкг. 2 - график изменения напряжения на элементах индикации в зависимости от кзмеряемого напряжения О( и индекса 1 элемента индикации,Прибор содержит Ы каскадов опе.рационных усилителей 1,118 :постоянного .тока (Фиг. 1), выход ;каждого из .которых подключен к соответствующему жидкокристаллическому элементу 2 ,2 2 индикациии к неинвертирующему входу 3 следующего каскада. Неинвертирующий вход 3 каждого предыдущего каскада связан с инвертирующим входом 4 последующего каскада. два неинвертируюших входа 3 усилителя 1, раздельно связаны с источником 5 и 6 опорного Е, и измеряемого их напряжений соответственно. Инвертирующий вход 4 усилителя 1 соединен с общей шиной прибора, имеющей нулевой потенциал. Кроме того, источник 6 измеряемого напряжения О ( связан с элементом 2 индикации, сигнализирующим о пере- . грузке прибора по входу.Усилитель 1 по двум неивертирующим входам Э имеет коэффициент усиления К, -1, Для усилителей 11,1 у ,14 йо неинвертирующим входам 3 и инвертируюшим входам 4 устанавливают коэфФициенты усиления К -2 и К -1 .соответственно.Посредством изменения опорного напряжения ЕО источника 5 производит" ся (исходя из заданных требований по точности измерения) предварительный выбор необходимой величины шага Ь=Ев дискретизации по уровню изме ряемого напряжения О . Оптимальная величина шага Ь и определяемого нм, напряжения Ео источникаопределяется соотношениемО О . И+1 где О - величина порогового напряжения жидкокристаллических элементов,2,;28 индикации, по достижении которого начинает наблюдаться электрооптический эффект, При этом обеспечивается диапазон измерения прибора о напряжению от О до О, При иных эначенкях Е возможно неполное исопользование шкалы прибора либо сужение его диапазона измеренияПрибор работает следующим образом. При подаче на вход 3 усилителя 1 от источника 6 измеряемого напря-: жения Ох на элементах индикации22 й устанавливаются напряжения. Цр О 1 О,О 4(фиг. 2 величина которых определяется следующими соот- ношениями еО =К О +К Е =О + Е4 К.Оо (ОК+Е) 1 ОХ ОХ+2 Е рО =К О-Кз О 2 (О+2 Е) -1 (Ох+ Е ) =, Обобщая на случай произвольногозначения индекса 1 (21Б) получим О, =2 ГО+ (1-1) Е 03 1 ГО,+ (1-2) Ео =2 О+э 1 Ео 2 Ео Ъа + 2 Ео =Оу+1 ъТаким образом, на основе исполь;щ збвания рекурентного соотношения вида О=2 О -О в предлагаемом приборе производится формирование на выходах усилителей 1,2 1 Усовокупнос-,тн сигналов напряжейия постоянноготокаО 1,.отличающихся между собой поамплитуде на постоянную величину,кратную величине шага дискретизациипо уровню Ь=Ео (фиг. 2), При этомдля каждого каскада усилителей 1, ЗО )1 д для всех значений измеряемого напряжения О, в диапазоне измерения обеспечиваются соотношения7 О 11 Ф 435.С выходов усилителей 1,11)4 напряжение О подается на соответствующие жидкокристаллическиеэлементы 2,22 индикации(Фнг, 1) . При достижении Ог О,на 40 соответствующим жидкокристаллическихэлементах 2 ,22 индикации наф 2.чинает визуальйо наблюдаться электрооптический эФФект. Так как ОдО 7О 27 О 1то при изменении О в 45 ,диапазоне 0-% значение (фиг. 2) вначале достигнет напряжейие на выходе уси 1 лителя 1,затем на выходе усилителя 1 и т,д. Отсчетной меткой прибора является граница между возбуж О денными и невозбужденннми элементами21,.2индикации. При этом значенйе измеряемого напряжения Ооднозначно характеризуется количеством элементов 2,21,2 уиндикацин,находящихся в возбужденном состоянии 1 отсчет ведется, начиная с элемента индикациис индексом 2 к ).Предлагаемый прибор позволяеттакже производить измерение напряжения в диапазоне от минус О,доплюс Ож с нулевой отметкой посре.дине шкалы, при этом оптимальную величину напряжения Е источника 5определяют нз соотношения Е О =20;кк65 0+11027632 Составитель С.Бейскийачкулинец ТехредМ,Гергель Редактор ректор О, Била 710митета СССРткрытийская наб., д Заказ 4732/49 ЬНИИПИ Госу по делам 113035, МоТир дарственного изобретений ква, Ж, Р писн илиал П Патентф, г. Ужгород, ул. Проектная,Таким образом, введение дополнительной связи неинвертирующего входа каждого предыдущего каскада с инвертирующим входом последующего каскада позволяет формировать на выходах усилительных каскадов единичный (унитарный) код, эквивалентный величине измеряемого напряжения,При этом необходимое количество усили-телей в каскадах сокращается в два раза, что позволяет существенно; упростить прибор и повысить разрядностьщкалы прибора; При этом входное сопротивление прибора является постоянным и не зависит от количества используемых каскадов и уровня измеряемого напряжения, что позволяет повысить точность измерения в высокоомных цепях,