Цифровой вольтметр постоянного тока

и 818007 ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоциалистическихРеспублик(28)Приоритет Опубликовано 30,03,81 Бюллетень Лю 12 Дата опубликования описания 30,03,81 по делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения Чайковский "Р. М. Гайдучок, М. М. Дорожовец, А, В, Серкиз и О И.Львовский ордена Ленина политехнический институт(54) ЦИФРОВОЙ ВОЛЬТМЕТР ПОСТОЯННОГО ТОКА Изобретение относится к цифровой электро- измерительной технике и может найти применение при построении помехоустойчивых время-импульсных аналого-цифровых преобразо вателей.Известно устройство время. импульсного ана 5 лого-цифрового преобразования, содержащее генератор линейно-изменяющегося напряжения, выход которого соединен с первым входом блока сравнения, второй вход которого связан со входом блока выделения помехи, выход -Ю с первым входом блока управления ключом и первым входом блока выделения интервала времени, второй вход которого подключен к первому выходу блока выделения помехи, два выхода - к двум управляющим входам ревер 15 сивного счетчика импульсов, информационные выходы которого соединены с первыми входами блока сравнения кодов, вторые входы кото рого, связаны с первыми информационными вы. ходами счетчика импульсов, вторые. информаци 20 онные выходы которого через запоминаялций регистр подключен ко входам цифрового отсчет. ного устройства, а счетный вход - к выходу ключа, первый вход которого связан со счет. ным входом реверсивного счетчика импульсов и с выходом генератора образцовой частоты, второй вход - с управляющим входом заломи. нающего регистра и выходом блока управления ключом, второй вход которого подключен ко второму выходу блока выделения помехи и первому входу триггера, второй вход которого связан с выходом блока сравнения кодов и входом генератора линейно-изменяющегося на. пряжения, выход - с управляющим входом счетчика импульсов и блока сравнения кодов 11.Недостатком устройства является низкая точ. ность преобразования, на которую влияют фазовые сдвиги, которые появляются в блоке выделения помехи.Цель изобретения - повышение точности вольтметра.Поставленная цель достигается тем, что в цифровой вольтметр постоянного тока, содер-. жащий генератор линейно. изменяющегося напряжения, выход которого соединен с первым входом первого блока управления ключом, татсаой вход которого соединен с управляющим45 50 ходом генератора линейно-изменяющегося на.чряжения, с входом сброса первого и второго;четчиков импульсов и с выходом блока сов.падения кодов, первые информационные входыкоторого соединены с информационными выходами второго счетчика импульсов, выход пер.вого блока управления ключем соединен с первым входом первого ключа, второй вход которого соединен с выходом генератора образцовой частоты, выход ключа соединен со счетнымвходом первого счетчика импульсов, информационные выходы которого соединены со входами первого регистра, выход которого соединен со входом цифрового отсчетного устройства,дополнительно введены второй и третий регистры, блок управления записи, второй блок уп.равления ключом и второй ключ, первый входкоторого соединен с выходом генератора образцовой частоты, второй вход - с выходом второго блока управления ключом, а выход второ.го ключа соединен со.счетным входом второ.го счетчика импульсов, вход сброса которогосоединен с первым входом второго блока уп.равления ключом, кроме того, вход блока управления записи соединен с выходом блокасравнения, первый вход - с управляющим входом первого и второго регистров, а второй вы.ход - с управляющими входами цифрового от.счетного устройства и третьего регистра, а вторые информационные входы блока совпадениякодОв подключены к выходам третьего и второго регистров.На фиг. 1 изображена блок. схема вольтмет.ра; на фиг. 2 - временная диаграмма протекания итерационного процесса.Вольтметр содержит блок 1 сравнения, генератор 2 линейно. изменяющегося напряжения,первый блок 3 управления ключом, первыйключ 4, первый счетчик 5 импульсов, генератор 6 образцовой частоты, блок 7 управлениязаписи, первый регистр 8, второй регистр 9,цифровое отсчетное устройство 10, третий регистр 11, блок 12 совпадения кодов, второйблок 13 управления ключом, второй ключ 14и второй счетчик 15 импульсов,Вольтметр работает следующим образом.При его включении в обоих счетчиках 5и 15 и всех регистрах 8, 9 и 11 устанавливаются нулевые состояния,В момент перехода сетевого напряжения через нулевой уровень включается второй блок13 управления ключом, который своим выходным импульсом открывает ключ 14, в ре.зультате чего импульсы с выхода генератора бобразцовой частоты начинают поступать насчетный вход счетчика 15. При достижении состояния счетчика 15, равного состоянию регист ра 11, срабатывает блок 12 совпадения кодов,который своим выходным импульсом отклю.чает второй блок 13 управления ключом, об. 30 15 20 25 30 35 40 пуляет оба счетчика 5 и 15, запускает генератор 2 линейно-изменяющегося напряжения.На выходы блока 1 сравнения подается измеряемое напряжение О с напряжением помехи Ои выходное напряжение О генератора 2 линейнб-изменяющегося напряжения, Вмомент равенства этих напряжений на выходеблока 1 сравнения появляется импульс, который поступает на первый вход первого блока3 управления ключом,На выходе блока 3 управления ключом формируется прямоугольный импульс, который поступает на первый вход первого ключа 4. Второй вход первого ключа соединен с выходомгенератора 6 образцовой частоты. Импульс свыхода генератора 6 образцовой частоты черезоткрытый первый ключ 4 поступает на счетный вход первого счетчика 5 импульоов. Информационные выходы счетчика 5 соединеныс информационными входами первого 8 и второго 9 регистров. В первом регистре 8 осуществляется суммирование двух результатовпреобразований в каждом цикле преобразования,во втором регистре 9 осуществляется их вычитание. Информационные выходы первого регист.ра 8 подсоединены ко входам цифрового отсчетного устройства 10, а информационныевы.ходы второго регистра 9 соединены со входами третьего регистра 11. В цифровое отсчет.нос устройство 10 в конце каждого циклапреобразования записывается результат суммирования первого регистра, В третьем регистре,11 осуществляется алгебраическое суммирование разностей результатов преобразований,полученных во втором регистре 9 в концекаждого цикла преобразования, Выходной импульс с выхода блока 1 сравнения поступаеттакже на вход блока 7 управления записи, надвух выходах которого появляются импульсы.Импульс с первого выхода блока 7 управлениязаписи поступает на управляющие входы перво-го 8 и второго 9 регистров, а со второго вы.хода - на управляющие входы цифрового,отсчетного устройства 10 и третьего регистра 11.Причем импульсы на первом выходе блока 7 управления записи появляется вконце каждого полуцикла преобразованият.е. после каждо го срабатывания блока 1 сравнения, а на вто. ром выходе - в конце полного цикла преоб. разования, т.е. после каждого второго срабатывания блока 1 сравнения. В конце каждогоцикла преобразования после передачи результатов из первого 8 и второго 9 регистров вцифровое отсчетное устройство 10 и третий регистр 11 первый 8 и второй регистр 9 обнуля ются.При первом цикле измерения, когда развертывающееся напряжение Ц, на выхоце генератора 2 достигнет значения 4+ О,срабатывает блок 1 сравнения, выходной импульс которого через блок 3 управления ключом закрывает ключ 4, в результате, чего прекращаетсяпоступление импульсов в счетчик 5 от генератора 6. В счетчике 5 в течение времени тзафиксируется число И, пропорциональноевходному напряжению.Выходной импульс блока 1 сравнения такжеподается в блок 7 управления записи, которыйпереводит состояние Мсчетчика 5 в регистры8 и 9,В следующий момент перехода напряжениясети через нулевой уровень вольтметр работаеткак и в первом полуцикле с той лишь разин.цей, что в счетчике 5 зафиксируется другоечисло Й, так как сравнение входного напряжения Ц,+О и напряжения с выхода генератора 2 осуществляется при другой полуволнепомехи. Кроме того, по сигналам с выхода блока 7 управления записи в регистре 8 зафикси.руется число )Ч=ь)+ М а в регистре 9 -числод К : М, Ю., После этого числа М и1-1 з.ЙМ переводятся в цифровое отсчетное устройство ) 0 и регистр 1 ) соответственно, а регистры 8 и 9 обнуляются, На этом заканчиваетсяпервый цикл работы вольтметра.Во втором цикле вольтметр работает каки в первом цикле за исключением того, чтозапуск развертывающихся напряжений в обоихполуциклах смещается на.величину д 1, пропорциональную ь М, Кроме того, в регистре11 зафиксируется числод Й+лй, гдеЙэ= Й 24 - 22., а Й 2,М - результаты преобразованийпервого и второго полуциклов преобразованиясоответственно при втором преобразовании, Ав цифровое устройство 10 запишется числоИ., +й =ЯВ ).том цикле преобразования смещение нача. ла фокусов развертывающихся напряжений определяется величиной, пропорциональной З.ЬЙВ результате такого итерационного процесса начало запуска развертывающихся напряжений в обоих полуциклах автоматически выбирается таким, что сравнение входного и развертываю. шихся напряжений осуществляется в окрестное. ти перехода напряжения помехи через нулевой уровень,Так как смещение развертывающихся напряжений прекращается, когда д М: й, - Й=О т,е. когда результаты обоих преобразований Й Я станут равными между собой, то схо- И) 12димость итерационного процесса имеет место только в точках перехода напряжения помехи 8180076через нулевой уровень независимо от фазового сдвига напряжения помехи относительно сетевого напряжения, что позволяет по сравнению с известным вольтметром значительно повысить точность преобразования напряжения эа счет устранения влияния фазовых сдвигов.Формула изобретения Цифровой вольтметр постоянного тока, содер. жащий генератор линейно-изменяющегося наФОпряжения, выход которого соединен с первым входом блока сравнения, выход которого сое.динен с первым входом первого блока управления ключом, второй вход которого соединен с управляющим входом генератора линейно.изменяющегося напряжения, с входом сбросапервого и второго счетчиков импульсов ис выходом блока совпадения кодов, первыеинформационные входы которого соединены20с информационными выходами второго счет.чика импульсов, выход первого блока управления ключем соединен с первым входом первого ключа, второй вход которого соединен с выходом генератора образцовой частоты, выход25ключа соединен со счетным входом первогосчетчика импульсов, информационные выходыкоторого соединены с входами первого регистра, выход которого соединен со входом цифрового отсчетного устройства, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения точ.ности, в него дополнительно введены второйи третий регистры, блок управления записи,второй блок управления ключем и второйключ, первый вход которого соединен с вы.ходом генератора образцовой частоты, второй35 вход - с выходом второго блока управленияключом, а выход второго ключа соединен сосчетным. входом второго счетчика импульсов,вход сброса которого соединен с первым входом второго блока управления ключом, при40 этом вход блока управления записи соединенс выходом блока сравнения, первыйвыход -с управляющим входом первого и второго регистров, а.второй выход - с управляющимивходами цифрового отсчетного устройства и45 третьего регистра, а вторые информационныевходы блока совпадения кодов соединены свыходами третьего и второго регистра.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе5 О 1, Гореликов Н. И. и др. Малогабаритныйцифровой вольтметр на микросхемах. - При- .боры и системы управления. 1973,У 2 с,16 - 17Редактор Н. Кешеля ектор С каз 147 ПодписноеСССР ПП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,9 , Тираж 988ВНИИПИ Государственного комитетано делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушскэя наб., д.