Способ измерения постоянных напря-жений и устройство для его осущест-вления

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯи ьвтовскомю сви итюльствю Союз Советских Социалистических Республик(61) Дополнительное к авт. свид-ву М 744 978 (22) Заявлено 1907,79 (21) 2799224/18-21 с присоединением заявки Ио -51)М Кд 3 Н 03 К 13/20 Государственный комитет СССР ио делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения В.В. Озеров и Ф.А. Шаймарданов Уфимский авиационный инст.тут им. Орджоникидзе(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПОСТОЯННЫХ НАПРЯБЕНИЧ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯИзобретение относится к инфор.мационно-иэмерительной технике и может быть использовано как в системах автоматического контроля, так и в цифровых измерительных приборах универсального и специального назначения.По основному авт.св. Р 744978 известен способ измерения постоянных напряжений .и устройство для его осуществления, основанный на промежуточном преобразовании во временной интервал, за счет интегрирования измеряемого постоянного напряжения в течение интервала времени, равного целому числу периодов сигнала помехи переменного тока, и интегрирования опорного напряжения,полярность которого противоположна полярности измеряемого, которое начинают в момент достижения проинтегрированным измеряемым постоянным напряжением развертывающегося во времени напряжения25О(с) = (1- -) е -с Оот с где с - текущее время;Т - интервал времени, равный делому числу периодов сигнала помехи переменного тока; О - опорное напряжение;опостоянная времени интегрирования;с последующим преобразованием временного интервала в код путем заполнения импульсами образцовой частоты. Устройство для осуществления способа содержит источникопорного напряжения, выход которого соединен с первым входом первого ключа, второй вход которого через блок формирования периода интегрирования опорного напряжения соединен с выходами компаратора и устройства сравнения, первые входы которых через интегратор соединены с выходами первого и второго ключей, причем вход второго ключа через последовательно соединенные устройства формирования импульсов образцовой частоты, которые образуют блок управления, соединен с первым входом счетчика, второй вход которо; го соединен через элемент И с выходом генератора импульсов образцовой частоты и вторым входом первогоключа, первый вход которого соединен с первым входом третьего ключа, второй вход третьего ключа соединен со входом второго ключа, а выход со входом формирователя развертыва50 ющего во времени напряжения, который образован последовательно соединенными интеграторами и суммирующим устройством, входы которого соединены с выходами интеграторов, выход которого соединен со вторым входом уст-, ройства сравнения 1.Недостаток способа и устройства для его осуществления обусловлен возможностью измерения постоянных напряжений только одного знака.30Цель изобретения - преобразование разнополярных напряжений.Поставленная цель достигается тем, что в способе измерения постоянных напряжений осуществляют удвоение амплитуды развертывающего напряжения, а в первом такте интегрируют также опорное напряжение положительной полярности, а в устройство для . осуществления этого способа введены дополнительный ключ, источник образ цового положительного напряжения.и удвоитель напряжения, включенный между выходом формирователя развертывающего напряжения и вторым входом устройства сравнения, причем выход дополнительного ключа соединен с выходом первого ключа, первый вход - с выходом источника образцового положительного напряжения, второй вход - с дополнительным выходом блока формирования периода интегрирования опорных напряжений, дополнительный вход которого соединен с шиной "старт".На фиг. 1 представлена временная диаграмма, поясняющая принцип действия предлагаемого способа измерения постоянных напряжений; на фиг. 2 блок-схема устройства для осуществления способа.Временная диаграмма (фиг.1) состоит иэ развертывающего во времени 40 напряжения 1, изменяющегося по формуле: О. = (1- -) е - -2,с О Т Г проинтегрированного напряжения 2,времени 3 интегрирования измеряемого постоянного напряжения, времени4 и 5 ийтегрирования опорных раэнополярных напряжений. Устройство для осуществления способа (фиг,2) содержит интегратор б, построенный на операционном усилителе с емкостной обратной связью, ключи 7-9, шину 10 измеряемого постоянного напряжения, источник 11 образцового положительного напряжения, источник 12 опорного напряжения ключ 13, формирователь 14 развертывающего напряжения, удвои тель 15 напряжения, блок 16 управления с устройством 17 формирования периода интегрирования измеряемого напряжения и генератором 18 запол- няющих импульсов образцовой часто- б 5 ты, блок 19 формирования периода интегрирования опорных напряжений, компаратор 20, устройство 21 сравнения, шина 22 "старт", шина 23 "стон" и цифровой измеритель 24 временного интервала, состоящий из вентиля и счетчика, с выхода которого снимается результат измерения цифровой код.Измерение постоянных напряжений осуществляется в два такта.В течение первого такта происходит интегрирование измеряемого постоянного напряжения и образцового напряжения положительной полярности и развертывание во времени напряжения 1, В момент времени с при достижении проинтегрированным напряжением 2 развертывающего во времени напряжения 1 заканчивается первый такт. Для этого момента времени записано уравнение;,(О+ О,) й = (1 Т 1-) с откуда время первого такта равно Во время второго такта происходит интегрирование измеряемого постоянного напряжения и опорного напряжения отрицательной полярности. Второй такт длительностью с заканчи 2вается при равенстве проинтегрированных напряжений 2 в первом и втором тактах в (О, +О )С + в (О - О )Е =0 откуда время второго такта, т.е. время 5, в течение которого интегрировалось опорное напряжение отрицательной полярности, равноРезультат измерения выразитсявременным интервалом с, += Т,Окончательный результат измерения путем заполнения временного интервала импульсами образцовой частоты можно выразить Ок ТМдфоп, "о гигде М - цифровой код измеряемогонапряжения;ым - длительность импульсовобразцовой частоты.Работа устройства для осуществления способа происходит в два такта следующим образом.При поступлении на шину 22 "старт" импульса устанавливается в ноль цифровой измеритель 24 временного интервала и запускает генератор 18 импульсов образцовой частоты блока 16 управления. Импульсы образцовой 5 частоты поступают в устройство 17 Формирования периода интегрирования измеряемого напряжения, которое формирует интервал времени длительностью Т, равной целому числу периодов сигнала помехи переменного тока. В результате этого измеряемое напряжение с шины 10 через ключ 7 поступает на вход интегратора б, а опорное напряжение отрицательной полярности источника 12 опорного напряжения 15 через ключ 13 - на вход формирователя 14 развертывающего напряжения. По сигналу "старт" также срабатывает блок 19 формирования периода интегрирования опорных напряжений, 20 подключая ко входу интегратора б через ключ 8 образцовое напряжение положительной полярности источника 11. Происходит совместное интегрирование измеряемого напряжения и образ- д 5 цового напряжения положительной полярности. Напряжение формирователя 14 развертывающего напряжения удваивается блохом 15.Первый такт заканчивается при равенстве напряжений на выходе интег ратора б и выходе удвоителя 15. В. этот момент устройство 21 сравнения вырабатывает импульс, по сигналу которого блок 19 Формирования периода интегрирования опОрных напряжений З 5 через ключ 8 отключает образцовое напряжение положительной полярности источника 11 и черезключ 9 подключает ко входу интегратора б опорное напряжение отрицательной полярнос О ти источника 12. Происходит совместное интегрирование измеряемого напряжения и.опорного напряжения отрицательной полярности. Второй такт заканчивается при достижении напря жения на выходе интегратора уровня срабатывания компаратора 20. В этот момент на шине 23 образуется фстоп"- импульс,по сигналу которого блок 19 Формирования опорных напряжений отключает опорное напряжение отрицательной полярности источника 12 от входа интегратора б. Так же отключается измеряемое напряжение от входа интегратора и опорное напряжение отрицательной полярности от входа Формирователя 14 развертывающего во времени напряжения. Временной интервал, получаемый на выходе блока 19 формирования Периода интегрирования опорных напряжений, в цифровом измерителе 24 временного интервала заполняется импульсами генератора 18 импульсов образцовой частоты, в результате чего на выходах цифрового измерителя 24 Формируется цифровой код, прямо пропорциональный измеряемому напряжению.формула изобретения1. Способ измерения постоянных напряжений по авт. св. 9 744978, от л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью преобразования разнополярных напряжений, осуществляют удвоение амплитуды развертывающего напряжение, а в первом такте интегри.руют также опорное напряжение положительной полярности.2, Устройство для осуществления способа по п. 1, о тл и ч ающее с я тем, что введены дополнительный ключ, источник образцового положительного напряжения и удвоитель напряжения, включенный между выходом Формирователя развертывающего напряжения и вторым входом устройства сравнения, причем выход дополнительного ключа соединен с выходом первого ключа, первый вход - с выходом источника образцового положительного напряжения, второй вход - с дополнительным выходом блока формирования периода интегрирования опорных напряжений, дополнительный вход которого соединен с шиной "старт".Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 744978, кл. Н 03 К 13/20,25.05.78.