Цифровой вольтметр переменного напряжения

(57) Из ной техп остро менны частот мерительовано при ров перефранизкой н(ости изГОСУДАРСТБЕННЫИ КОМИТЕ 1ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫ 1 И11 РИ ГК 11 Г СССР(72) В.Н,Чинков, А Л.Савицкий и Ю.В,Р детельство СССР1 В 19/25, 1985.а 1 п 5 г(ап 1 пап А(4 Ьал, Авеса Тгие КМ 8 Ме)ег,М 1 сгоргоцгэгпп), 1982 ч ФРОВОЙ ВО/1 ЬТМЕТР ПЕРЕМЕН.АПРЯЖЕНИЯбретение относится к изике и может быть использнии цифровых вольтметнапряжений низкой и инС целью повышения то мереий в цифровой вольтметр введены преобразователь 3 напряжение-частота и блок 8 извлечения квадратного корня, Блок 5 управления содержит умножитель 10 частоты, формирователи 11 и 16 импульсов, элемент И 12, вычитающий счетчик 13 импульсов, триггер 14, элемент 15 задержки и кнопку 17 "Пуск". Поступающий на входной блок 1 измеряемый сигнал выпрямителем 2 преобразуется в сигнал, пропорциональный модулю измеряемого сигнала, При этом преобразователь 4 напряжение-время запускается блоком 5 и через элемент И 6 проходят импульсы преобразователя 3, которые в виде пачек импульсов, определяемых режимом работы блока 5, поступают нэ делитель 7, на блок 8 и блок 8 индикации. Я Блок 5 позволяет 12 раз зат:уститься преобразователю 4, а затем включает в работу блок 8, 2 з,п. ф-лы, 2 ил, СИзобретение относится кзмертельной техсике и может быть использовано црцослгроессии цифровых вольмеграв церемесных напряжений низко и сшфранизкойчастот,Целью изобретесия являегся гсовшенио точности излересй за счет 1 сключесиядинамической погрешности дналого-цифрово о среобразоодсслс.Нд фиг. 1 цриведена блок-схема цифрового вольтметра сзересленого напряжения:нд фиг, 2 - вреслессьсе дидгрдммьс,Цифровой вольтметр содержит входнойблок 1, выпрямите. ь 2, в,сход косоросо соединен с входами цреобрдэоваселя 3 напряжение - частота и изеобрдзосздтеля 4сдцряжение - зремя, вход выцрямселя Рсоединен с выходом входого блокд 1 и входом блока 5 управления первьй шлход которого соединес с угсздесяосим сзхсздомцреобрдзовдсая 1 втор"ж н время, выход которого соединен с первым ходокаэлэместа И 6, второй вход козорого соединен с выходол преобразователя 3 сацряже;е - частота, сзьход элемента И 6 черезделитель 7 соединен с входогл блока 8 звлечения квадратого корня, выход когорогосоедссес с входом блока 9 исдикации. Управлясощи в:од блока 8 извлечения квадратсогО корсс соедисес с вторсм Оьсходомблока 5 управления,Вход блока 5 управления является входом улножителя0 чдстоты, выход которогочерез формирователь 11 соединен с первымвходом элемента И 12, выход котороо явля.есся гсервьссл выходом блокд 5 управленя исоединен через вычтдющй счетчик 3 импульсов с входом устасоски гуля сриггера14 и входом элемента 15 задержки, выходкоторого является вторым выходом блока 5управления, второй вход элемента И 2 соединес с прямым выходом триггера 14, входустановки единицы которого через форм- рователь 16 импульсов соединен с кнопкой17 "Пуск", Преобразователь 4 напряжение -время, элемент И 6 и делитель 7 образуютс груктуру аналого-цифровос о преобразователя.Цифровой вольтслетр работает следующим образом.Измеряемое напряжение о(т) (фиг. 2 а)через входной блок 1 поступает сд выпрямитель 2 и в блок 5 управления - на умножи.тель 10 частоты. С выхода выпрямителя 2модуль напряжения о(1)фиг. 2 а, показанопункгирол) подается на преобразователи 3,4 соответственно,Преобразователел 3 напряжениез(1)преобразуется в процорци 1 нальную частоту следовасия импульсов 10 15 20 25 30 40 50 55 с(с) = К 1(2 з(1) , (1) где сс - масвзгабный коэффициент (коэффицсес 1 передачи) входоо блокд 1;ср - коэффициент преобразования преобразователя 3 напряжение - сдстота.Илпульсы частогы 1(с) с прс.образователя 3 напряжение чдстосэ ссоступаот са один из входов элемента И 6, который в сходном состояи здкрыпг цо другому входу потенциалом с выхода преобразователя 4 напряжение - время, работающего в ждущем режиме. Запуск ссреобразователя 4 напряжение - время осуществляется импульсами запуска, формируемыми в режиме измерений блоком 5 управления и цоступающми нд управляющий вход преобразователя 4 напряжение - время с первого выходэ блока 5 управления,В исходном сосгочции элемент И 12 закрыт триггером 14, э в дычитающем счетчике 13 мссульссв эацсдссо число л.На выходе умножителя 10 частоты формируется сссснал (сиссусоиддльный или импульсный). частота когорого в п раз выше сдсзоты входного ндцрякения з(т). Из выходного сигнала умножителя 10 частоты формирователем 11 импульсов формируется цоследовдтел ность пульсов той же частоты, но с фксиро лснми алплитудными и вресленными пдр; 1 етрдми (фиг 2 б). Эти исцульсы не прохояс через злелент И 12, закрытый по вгорому входу,В режим изслерения вольтметр переводится нажатием кнопки 17 "Пуск", при этом э выходе формирователя 16 образуется импульс, который цостуцаег на вход установки "1" тригсер;э 14 и сзереводит его в единичное состоясие, открывая злелент И 12 цо второму входу, Импульсы с выхода формирователя 11 проходят через открытый элемент И 12 сэ вычитающий счетчик 13 импульсов и по первому выходу блока 5 управления на вход здпуска преобразователя 4 напряжение - время, переводя его в рабочий режим, После того кэк через элелест И 12 поступит и импульсов запуска (фиг. 2 в), вычитающий счетчик 13 обнуляется и нд его выходе образуется импульс "Сзоц", который подается через элемент 15 задержки на второй выход блока 5 управления и на вход установки "0" тристера 14, возвращая его в исходное нулевое состояние и закрывая тем самым элемент И 12 по второму входу,При поступлении каждого из и импульсов запуска на выходе преобразователя 4 напряжение - время формируегся временной интервал, длительность которого тс (на фиг, 2 г приведен один такт преобра1681701 эования) пропорциональна мгновенномузначению напряженият(тр) , р 1, и, т.е,т = эц(тр)= 3о, , (2)где сэ - коэффициент передачи(или преобразования) преобразователя 4 напряжение 5- время;щ .= О(т)Как видно из соотношения (2), из-за наличия развертки линейно изменяющегосянапряжения оо(т), исгользуелого н преобраэователе 4 напряжение - вреля в качествеобразцового, это мгновенное знагение соответствует не моменту запуска тг, а некоторому смещенному моменту временит, чтоприводит к динамической погрешности 15Л ц(т) (фиг. 2, а), На выходе преобразователя 4 напряжение - время ф рмируе 1 ся и)ямоугольный импульс длиельностыо ткоторым открываетсл элемент И б, и имуль -сы с преобразователя ,3 напряжеи часточа поступаот через делитель 7 г.;слаимпульсов н блок 8 извлечения квадратногокорня,гКоличество или пакет импульсов И, поступивших через элемент И б за время т 25 130 гГГе Гд --Г г ) гГг срееГгнееееетчение частоты в интервале г 1На выходе делителя 7 числа импульсон образуются пакеты имцулгсов Ии/и, а н блоке 8 извлечения квадратного корня осуществляется вычисление 40 рователя импульсов, вычитающии счетчик импульспн, три, гер, элемент И, элемент за держки и кнопку "Пуск", причем вход умной - ( К 2и тическое значение- среднеквадранапряжения;+ Гг 1(1 =. г( т ) тт =- гг 1 г- Ъи или после подстановки 1 = Ь 1%2 1 з в коэффицие передачи вольтметра,Код результата М из блока 8 извлечения квадратного корня по сигналу с второго выхода блока 5 управления переносится в блок 9 индикации. Для синхронизации переноса результата М после поступления последнего и-го пакета импульсов Мл время задержки з элемента 15 выбрано из условияХЭ - Т 1,а К г; где тг )кс - максимальное время преобра зования преобразователя 4, соптдетствующ Е Е м а к С и м а л Ь н О м у Э и я ч еи ю . е,г гг гг е напря.кения о(т). Формула изобретения 1, Цифровой вольтлетр переленного напряжения, содержащий последовательно соединенные входной блок, выцрмлител, и аналого-цифровой преобразователь, спс гоящий из последователыо соединенных преобразователя напряжение - время, элемента И и делителя, вьход которого является выходом аналого-цифрового преобразователя, а входом является вход преобразователя напряжен 1 е-вреля, вход выпрямителя соединен с первым входом блока управления, первый выход которого соединен с управляющим входол аналогоцифрового преобразователя, соединенного с управляющим входом преобразователянапряжение-время, блок индикации, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введены преобразователь напряжение-частоты и блок извлечения квадратного корня, причем вход преобразователя напряжение-частота соединен с выходом ньпрямителя, ньход преобразователя напряжение-частота соединен с вторым входом злелента И. являющегося дополнительным входом аналого-цифрового преобразователя, выход аналого-цифрового преобразователя соединен с входол блока извлечения квадратного корня, управляющий вход которого соединен с вторым выходом блока управления, а выход блока извлечения квадратного корнясоединен с входом блока индикации,2. Цифронои вольтметр по и. 1, о т л и ча ю щ и й с я тем, что блок управления содержит умножитель частоты, дна формижителя частоты является входом блока управления, а выход умножителя часоты через первый формирователь импульсов со.динен с первым входом элемента И, нторой вход которого соединен с прямым выходитригера, выход элелента И является первым выходом блока управления и соединен с входом вычитающего счетчика импульсов, выход которого соединен с входом у танонки нуля триггера и через элемент задержки соединен с вторым выходомблока управления, а вход установки единицы триггера соединен через второй формиросатель импульса с кнопкой "Пуск",1684701 о.) о Составитель В.Смир Техред М,Моргентал ректор М.Демч овск едакт аказ 3504 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С 113035, Москва, Ж. Раушская наб., 4/5Производственно издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарин 3, Цифровой вольтметр по и, 1, о т л и ча ю щ и й с я тем, что преобразователь напряжение-время выполнен на основеенератора линейно измеяющегося напряжения,