Цифровой вольтметр

(5 В 6 01 й 19/2 СЕД ЫТИйПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,юл, Р 48 В.Л. Прянишник пе вх а; ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СС ПО ЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЪСТВ(56) 1. Лвторское свидетельство СССР.ф 367389 ф клф 0 0119/25 1971.2. Смеляков В.В. Цифровая изме- рительная аппаратура инфранизких частот. М., фЭнергия", 1975, с. 79.:3. Лвторское свидетельство СССРпо заявке Р 3284496/18-21,кл. 6 01 К 19/25, 17.11.81 (прототип).% (54) (57) ЦИФРОВОЙ ВОЛЬТМЕТР, содержащий преобразователь аналог - код,рвый вход которого соединен содной шиной и входом блока определения периода, выход которого подключен к 11 ервым входам блока управления и блока умножения частоты, гервый выход которого соединен с вторым входом преобразователя аналог - код и вторым входом блока управления, второй выход - с третьим входом. блока управления, второй вход - с первым выходом блока управления, блок вычисления, выход которого соединен с выходной шиной, о т л и ч а ю щ и й - с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены устройство коммутации блок адресации, первое, второе и третье, устройства. ,запоминания, первый и второй регистры, первый вход первого из которйх подключен к выходу преобразователя аналог в , код, второй вход - к второ- . му выходу блока управления, а выход - к первым входам первого и второго устройства запоминания и устройства коммутации, второй вход которого соединен с третьим выходом блока управления и с первым входом блока адресации, третий, четвертый и пятый Входы - соответственно с первым, вторым и третьим выходами блока адресации, шестой, седьмой и восьмой входы - соответственно с выходами первого, второго и третьего устройств запоминания, первый выход - с четвертым входом блока управления, второй выход - с первым входом второго триггера, второй вход которого соеди-, нен с четвертым выходом блока управ ления и первым входом блока вычисления, а выход - с первым входом третьего устройства запоминания и вторым входом блока вычисления, при 5 этом вторые входы первого, второго и третьего устройств запсминания объединены и соединены с четвертью выходом блока адресации, второй, третий, четвертый и пятый входы ко ) торого соединены соответственно с р первым входом, пятым, шестым, седьмым выходами блока управления, пятый Дай выход - с пятым входом блока управле- р ния, восьмой, девятый, десятый выходы которого соединены соответственно с третьими входами первого, второго и третьего устройств запоминания, а одиннадцатый выход - с третьим входом блока вычисления, причем пятый вход устройства коммут ции соединен с шестым входом блока "ф управления.50 Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для измерения среднеквадратичного значения периодических напряжений сложной формы.Известно устройство, содержащеепреобразователь напряжения в.частотус квадратичной функцией преобразования, селектор периода входного сигнала, блок управления, входной переключатель, ключ, счетчик, схему совпадения кодов, поразрядный формирователь компенсирующего напряжения иблок индикации Г 1 3.Недостатком данного устройстваявляется малое быстродействие при 15измерении сигналов инфранизкого диапазона частот,Известно также устройство, содержащее преобразователь аналог - код,.блок определения периода, блок умножения частоты, элемент ИЛИ, генератор импульсов, блок вычисления иблок управления Г 21. Недостаток указанного устройствазаключаетсяв низком быстродействии,принципиально ограниченном предварительным и независимым нахождениемвеличины периода.Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности является циф-З 0ровой вольтметр, содержащий преобразователь аналог - код, первый входкоторого соединен с входной шинойи входом блока определения периода,выход которого подключен к первымвходам блока управления и блока ум. ножения, первый выход которого соединен с вторым входом преобразователя аналог - код и вторым входомблока управления, второй выход - стретьим входом блока управления, 40второй вход соединен с первым входом блока управления, блок вычисления, выход которого соединен с выходной шиной 33.к недостаткам известного устройст 45ва относится низкое качество быстродействие.Цель изобретения - повыаение быст-.родействия вольтметра.Поставленная цель достигаетсятем, что в цифровой вольтметр, содержащий преобразователь аналогкод, первый вход которого. соединен свходной шиной и входом блока определения периода, выход которого подключен к первым входам блока управления и блока умножения частоты, первый выход кОторого соединен с вторым,входом преобрарователя аналог - коди вторым входом блока управления,второй выход т с третьим входом бло-ка управления, второй вход - с первым выходом блока управления, блоксчисления, выход которого соединенс выходной шиной, введены устройст"во коммутации, блок адресации, пер вое, второе и третье устройства запоминания, первый и второй регистры, первый вход первого иэ которых псдключен к выходу преобразователя аналог - код, второй вход - к второму выходу блока управления, а выход - к первым входам первого и второго устройств запоминания и устройства коммутации, второй вход которого соединен. с третьим выщдом блока управления и с первым входом блока адресации, третий, четвертый и пятый входы - соответственно с .первым, вторым и третьим выходами блока адресации, шестой, седьмой и восьмой входы - соответственно с выходами первого, второго и третьего устройств запоминания, первый выход - с четвертым входом блока управления, второй выход - с первым входом второго регистра, второй вход которого сое= динен с четвертым выходом блока уп" равления и первым входом блока вычисления, а выход - с первым входом третьего устройства запоминания и вторым входом блока вычисления, прн этом вторые входы первого, второго и третьего устройств запоминания объединены и соединены с четвертым выходом блока адресации, второй, третий, четвертый и пятый входы которого соединены соответственно с первым входом, пятым, шестым, седьмым выходами блока управления, пяты выход, - с пятым входом блока управления, восьмой, девятый, десятый выходы которого соединены соответственно с третьими входами первого, второго и третьего устройств запоминания, а одиннадцатый .выход - с третьим входом блока вычисления,причем пятый вход устройства коммутации соединен с шестым входом блока,.управления.На чертеже изображена структурная схема предлагаемого вольтметра.Цифровои вольтметр содержит преобразователь 1 аналог -код, блок 2 определения периода, блок 3 управления, блок 4 умножения частоты, блок 5 вычисления, первый и второй регистры б и 7, устройство 8 коммутации, блок 9 адресации, первый, второй и третий устройства 10-12 запоминания.. Информационный вход преобразова теля 1 аналог - код соединен с входом вольтметра и входом блока 2 определения периода,.выход которого псдключен к первым, входам блока 3 управления и блока 4 умножения частоты. Первый выход блока 4 соединен с вторым входом преобразователя 1 аналог - код и вторым входом блока 3 управления, второй выход - с третьим входом блока 3 управления. Второй вход блока 4 соединен с первым выхо дом блока З.управления. Выход блока 5 вычисления является выходом уст"1064219 3 . 4 ройства. Первый вход первого регист- На второй вход блока 4 поступают Ра б,подключен к выходу преобразова- импульсы тактовой частоты с первого теля 1 аналог - код. Второй вход уст- выхода блока 3 управления. ройства 8 коммутации соединен с Одновременно с Формированием шага третьим выходом блока 3 управления и временной дискретизации блоком 4 с первым входом блока 9 адресации, 5 преобразователь 1 аналог - код осутретий, четвертый и пятый входы под- ществляет измерение мгновенных знаключены .соответственно к второму, чений входного сигнала в течение одтретьему и первому выходам блока д. ного периода. Работа вольтметра осуадресации, причем пятый вход соеди- ществляется в два этапа. На первом Вен с шестым входом блока 3 управле этапе в, течение одного периода входния, шестой, седьмой и восьмой вхо- ного сигнала преобразователем 1 анады подключены к выходам первоголог - код в соответствии с частотой второго и третьего устройств 10, 11 временной дискретизации, формируемой и 12 запоминания соответственно а блоком 4 умножения частоты пол первый вход - к выходу первого ре чают отсчеты мгновенных. значений, гистра б и к первым входам первого котоРые через первый и второй регисти втоРого УстРойств 11 и 2 заломи- по сиги,а .с блока 9ры б и 7 и устройство 8 коммутации наний. Первый выход устройства 8 тупают - в 10 12 этупают в устройства 10-12 эапоминакоммутации соединен с четвертым ния. На втором этапе по окончании входом блока 3 управления. Первый 20периода входного сигнала осуществлявход второго регистра 7 подключен к второму выходу устройства 8 коммут ется пеРезапись цифровой информации цинк а второй вход - к четвертому иэ второго регистра 7 в блок 5 вычисления, .где измеренные ординатывыходу блока 3 управления и первомувходу блока 5 вычисления, выход сое 1 и орд "ат "динен с первым входом третьего уст- тупакщие по пеРвому входу иэ блока 3управления, используют для вычислеройства 10 запоминания и вторым вхония среднеквадратического значения .дом блока 5 вычисления. Третьи вхоизмеряемого напряжения 0 по, форму-. .ды первого, второго и третьего уст- ройств 10, 11 и 12 запоминания под ключены к четвертому выходу блока 9 й;адресации второй, третий, четвер- .. 0: - . х (Ц . 11 .тый и пятый входы.и пятый выход ко- й;, 1 торого соединены соответственно сПосле запуска вольтметра блоком 4 первым входом, пятый, шестым и седь-. З 5формируется максимальная тактовая мым выходами и пятым входом блока 3 управления, второй, восьмой, девятый, частота Г , с которой осуществляется запись цифровых кодов преобразователя 1 сначала в устройство 10 десятый и одиннадцатый выходы которого соединены соответственно с вто"запоминания, а после его переполнерым входом первого регистРа б, -с вто 40 ния в устройство 11 .запоминания. Сумрыми входами первого, второго и .марная емкость устройств 10 и 11 рав-. третьего. устройств 10, 11 и 12 и . а 2,1 В . л ч третьим входом блока 5 вычисления. - Ройств 10 и 11 запоминания чтозапоминания, ц фровой во ьтметр работает сле- равносильно пере, нению счетчика45 числа ординат, в блоке 4 изменяется дующим образом. постУпает на пеРвые входы преобРазо- пуска преобразователя 1 аналог - .Код. вателя 1 аналог - код и блока 2 опреЭто соответствует тому, что в эаделения периода, первый из которых помненной в устройствах 10 и 11 иносуществляет аналого-цифровое пре- формации необходимо использовать образование входного сигнала, а вто О каждую вторую ординату, соответствуюрой формирует Разрешающий импУльс, щую уменьшенной в два раза частоте Равный по длительности одномУ пери- дискретизации. Для этого одновременоду измеряемого напРяжения и пос. но с записью преобразованных преобтупающий на первый вход блока 4 ум- разователем 1 значений с частотой ножения частоты. По сигналу с блока . 55 2 определения периода блока 4 умно- . 12= Х 2/2 в свободное устройство 12 зажения частоты Формирует последователь . поминания происходит последовательное ность импульсов запуска преобраэова- ., считывание кодов из каждой второй теля 1 аналог - код, частота следо- ячейки устройства 10 запоминания, а вания которых равна М-.2 М (минимальноебо затем Устройства 11 запоминания и количество отсчетов входного сигнала запись их в Устройство 10 запомина- И на его периоде выбирают из допус- ния. тимой погрешности восстановления, После очередного изменения часто- которая входит в погрешность измере- ты временной дискретизации с Г 2 на ния среднеквадратического значений),;: э = Г 2 /2 осуществляются запись текуФили г,уж цей информации в освободившееся устройство 11 запоминания и перезапись необходимой информации из устройств 10 и 12 запоминания в устройство 10 запоминания и т.д.Для организации работы устройств 10-12 запоминания при записи текуцей информации блок 9 адресации по третьему, четвертому и пятому выходам управляет, устройством,8 коммутации, которое осуцествляет переключение или,на выход преобразователя 1 аналог"- код через регистр 6, или на выход одного из устройств 10-12 запоминания. С пер" вого и второго выходов блока 4 умножения частоты последовательности 15 импульсов частоты запуска преобразователя 1 аналог - код и вывода ин формации из устройств 10-12 запоминания поступают соответственно на второй и третий входы блока 3 управ О ления, из которых в последнем формируются на пятом, .втором, шестом, четвертом, восьмом, девятом и десятом выходах последовательности импульсов соответственно смены адреса 25 считывания информации, записи в регистр 6, смены ацрееа записи информации, записи в регистр 7 и разрешения работы блоку 5 вычисления, смены устройств 10-12 запоминания. ЗО С пятого выхода блока 3 управления на третий вход блока 9 адресации .поступает также последовательность импульсов на коммутацию адерсов записи и считывания.35В случае, когда период входного сигнала закончился, а емкость устройств 11 и 12 запоминания заполнена не полностью (число отсчетов,лежит в пределах от И+1 до 2 И),необходимо завершить процесс перезаписи ранее заполненной информации.Для этого в блоке 3 управления навосьмом выходе формируется сигнал,равный по длительности сумме длительности периода входного сигнала Т.и дополнительного интервала дс,обеспечиваюцего завершение перезаписи информацииС первого выхода устройства 8 коммутации на третий входблока 3 управления приходит сигналпереключения устройства 8 на входустройства 10 запоминания для организации перехода работы вольтметрапосле первоначальной записи.информации в устройства 11 и 12 запоминания в циклический режим попеременногоиспользования устройств 11 и 12запоминания,По окончании периода входногосигнала и завершения перезаписиинформации блок 9 адресации начинает формировать последовательностьадресов считывания информации, которая с выхода регистра 7 поступаетв блок 5 вычисления, где по форму-,ле (1) вычисляется среднеквадратическое значение измеряемого напряжения,Таким образом, введенные блоки и связи позволяют повысить быстродействие вольтметра в два раза благодаря сокрацения времениизмерения с двух периодов входного сигнала до одного.