Цифровой вольтметр

Союз Советских циалистических Республик К АВТОРСКО ВМДЕТЕЛЬСТВУ/20 1 рисоеяин ием заявки Лт Гоеударстввннык комите СССР по делам изобретений и открытий(72) Автор. изобретения Н, И, Гриб 1) Заявит ьвовский ор енина политехническии инсти(54) ЦИФРОВОЙ ВОЛЬТМ емои велтельном Изобретение относится к цифровой электроизмеритепьной технике и может найти применение при измерении постоянных напряжений в условиях помех.Известен цифровой вольтметр, в которомв первом такте в цепь аналогоцифрового преобразования подают сумму измеряемого и эталонного напряжений, во втором такте измеряемое напряжение, а в третьем такте подключают измеря- .О емую величину, умноженную на коэффициент преобразований делителя, собранного на резисторах, Значение измеряичины определяют в вычислиустройстве 111.Однако в случае, когда измеряют напряжения маломощных источников со значительным внутренним сопротивлением, а также при получении малого эталонного напряжения путем деления большого напряжения со стабилитронов при помощи резистивных делителейвнутреннее сопротивление эталонного источника напряжения может достигать больших значении, что приводит к возникно. - вению систематических погрешностей.Известен цифровой вольтметр, содержащий источники измеряемого и эталонного напряжений, последовательно соединенные усилитель, интегрирующий аналого-цифровой преобразователь, селектор, счетно-решающее устройство и устройство цифровой индикации, вход управления которого, а также интегрирующего аналого-цифрового преобразователя и селектора подключены к выходам блока управления, к второму входу селектора подключен генератор импульсов, а вход усилителя соединен с выходом переключателя полярности, одни входы которого соединены с выходами источника измеряемого напряжения, другие - с выходом переключателя, один вход которого подключен к выходу источника эталонного сигнала, а входы управления переключателя полярности и переключателя соединены с соответствующими выходами блока управления 12.184322Однако в известном устройстве наблюдается влияние внутреннего сопротивления эталонного источника напряжения, ведущее к возникновению погрешностейй.5Цель изобретения - повышение точности измерения.Поставленная цель достигается тем, что в цифровой вольтметр, содержащий источники измеряемого и эталонного 10 напряжений, последовательно соединенные усилитель, интегрирующий аналогоцифровой преобразователь, селектор, счетно-решающее устройство и устройство цифровой индикации, вход управ ления которого, а также интегрирующе+ го аналого-цифрового преобразователя и селектора подключены к выходам блока управления, к второму входу селектора подключен генератор импульсов, а вход 30 В исходном состоянии блок 6 управления устанавливает переключатель 2 в верхнее положение, а переключатель 4 полярности в положение, при котором напряжение Ор источникавключается согласно с напряжением Ох источника 3. Таким образом, на вход усилителя 5 с входным сопротивлением КВхподается напряжение, пропорционапьное сумме ОХ + Онапряжений. Если источникэталонного напряжения имеет внутреннее сопротивление йо, источник 3 внутреннее сопротивление ЙХ, то напряжение, усиливаемое усилителем 5, равно усилителя соединен с выходом переключателя полярности, одни входы которого соединены с выходами источника измеряемого напряжения, другие - с выходом переключателя, один вход которого 25 подключен к выходу источника эталонного сигнала, а входы управления переключателя полярности и переключателя соединены с соответствующими выходами блока управления, введен резистор с эталонным сопротивлением, включенный между общей шиной и вторым входом переключателя.На чертеже представлена функциональ.ная схема цифрового вольметра. 35Устройство содержит источникэталонного напряжения, переключатель 2, источник 3 измеряемого напряжения, переключатель 4 полярности, услитель 5, генератор 6 импульсов, интегрирующий 0 аналого-цифровой преобразователь 7, селектор 8, счетно-решающее устройство 9, содержащее два реверсивных счетчика 1 О и 1, элемент 2 собирания, группу 3 электриков совпадения и счет=5 чик 14 результата, а также резистор 5 с эталонным сопротивлением, блок 16 управления и цифровое устройство 17 индикации. 50Первый зажим резистора 5 с эталон-ным сопротивлением соединен с неподвижным контактом переключателя 2, второй зажим подключен к общей шине и к первому зажиму источникаэталонного напряжения, выход которого связан со вторым неподвижным контактом переключателя 2, подвижный контакт которого соединен со входом переключателя 4 1 фполярности, неподвижные контакты которого подключены к зажимам источника 3. изМеряемого напряжения, а выход связан со входом блока 6 управления и входом усилителя 5, который по выходу соединен со входом интегрирующего аналого-цифрового преобразователя 7, выход которого связан со входом селектора 8, второй вход которого подключен к выходу генератора 6 импульсов, а.соответствующие выходы селектора 8 соединены со входами реверсивных счетчиков 1 О ии счетчика 14 счетно- решающего устройства 9, Причем информационные выходы счетчиков О и 14 соединены со входами группы 13 элементов совпадения, выходы которых через элемент 2 собирания подключены к суммирующему входу реверсивного счетчика 1, вычитающий вход которого соединен с выходом селектора 8, а выход подключен ко,входу селектора 8, информационные выход счетчика 4 связаны со входами устройства 7 цифровой индикации, причем выходы блока управления соединены со входами управления переключателя 2, переключателя 4 полярности, преобразователя 7, селектора 8 и устройства 17 цифровой индикации.Вольтметр работает следующим образом.(Ох+Оа)йвхХ ОВХПоэтому по сигналу из блока 6 управления интегрирующий аналого-цифровой преобразователь 7 открывает селектор 8 на время Т = К О 1+В, пропорциональное напряжению О, где К - коэффициент пропорциональности; В - постоянная смещения, вызванная дрейфом блоков цепи аналого-цифрового преобразования. При открытом селекторе 8 на суммирующий вход реверсивного счет5 84322 чика и вычитающий вход реверсивного счетчика 11 счетно-решающего устройства 9 поступает число импульсов, равноеК,ОО) РоР +Р +Ро ф где К - коэффициент пропорциональности;В - постоянная смещения, вызванная дрейфом блоков цепи аналого-цифрового преобразования.При этом в счетчике 11 фиксируется дополнительный код числа М, т.е. М -М,где М - информационная емкость счетчика 11.5Во втором такте блок 16 управления переводит переключатель. 4 полярности в противоположное. состояние, при котором напряжение О 1 включается встречно к напряжению Ор источника 1.На входе усилителя напряжение(Оо - Ох) Рех02 =Ро+ Рх+ РехВ процессе аналого-цифрового преобразования напряжений блоками 3, 6, 7 и 8 через элемент 12 собирания на суммирующий вход реверсивного счетчика 11 поступает число импуль-. пульсовМ=Уо ОС учетом того,К РвхОо о3 +Р+Р=МоМ М1что2 К 8 ехоОх2 Рх Ро Рех Оа2 Ох сов К(О о - О)о Ре,Р,.Р Р,Бх ЭО откудаОо М т - Ь.ОХ = 2 М - МЗили О = - МОо.Х 2 Мрт.е. код М в счетчике 14 пропорционален значению измеряемого напряженияпри - , гратном 10ОО2 МОПо окончании цикла аналого-цифрового преобразования результат измеренияиндицируется в устройстве 17 цифровойиндикации,Результаты измерения практически независят от построенного смешения В,изменения наклона и функции преобразования вольтметра, а также от внутренних сопротивлений измеряемого и эталонного источников напряжения. 50 Формула изобретения Цифровой вольтметр, содержащийисточники измеряемого и эталонного напряжений, последовательно соединенные усилитель, интегрирующий аналого-цифровой преобразователь, селектор, счетно-решающее устройство и устройство При этом в счетчике 11 Фиксируется дополнительный код чиспа2 КГоРехМо "+М - Р Р Р Ох+ МоРо+Рх РехВ третьем такте измерения блок управления переводит переключатель 4 в исходное состояние, а переключатель 2 в нижнее положение. При этом сопротивление принимается равным.априорно известному значению Р внутреннего сопротивления эталонного источника напряжения. На входе усилителя 5 напряжение Ох1Рх+ Ро+ Рвхкоторое по сигналу из блока 16 управления преобразуется в код числао -рГК О Рех9 Р+Р +Рехкоторый поступает на вход реверсивного счетчика 1 О, вследствие чего в не Фиксируется код числаР ехО оМ -МЗ +РО+ РЕ,Реверсивный счетчик 10, элемент 12 собирания, группа 13 элементов совпадения и счетчик 14 результата об 1 4разуют двоичный умножитель частоты. Поэтому при открытии селектора 8 по сигналам из блока 16 управления с окончанием третьего такта измерения на вход счетчика 14 поступают импульсы с частотой следования Го генератора 6.На выходе элемента 12 собирания имеем импульсы с частотой следования"огде М. -М - код числа в счетчике 10.ЪС приходом на суммирующий вход счетчика 11 числа импульсов М - М 2 = Го К РвхОхвх х он переходит в нулевое Рх+Р О+ Рехсостояние, вследствие чего сигнал с его выхода закрывает селектор 8 и поступление импульсов на вход счетчика 14 прекращается.В счетчике 14 фиксируется число имК Составитель Н,Редактор Л. Пчелинская Техвеп Н Бабурк вКорректор Л. ИванПодписное Тираж 988енного комитета ССетений и открытий35 Раушская наб. 5 иал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Про тная,7 84322 цифровой индикации, вход управления которого, а также интегрирующего аналого-цифрового преобразователя и селектора подключены к выходам блока управления, к второму входу селектора подключен генератор импульсов, а вход усилителя соединен с выходом переключателя полярности, .одни входы которого соединены с выходами источника измеряемого напряжения, другие с выхо дом переключателя, один вход которого подключен к выхоцу источника эталонного сигнала, а входы управления переключателя полярности и переключателя соединены с соответствующими выходами аказ 5163/81 ВНИИПИ Государст по делам изоб 113035 Москва, Жми блока управления, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введен резистор с эталонным сопротивлением, включенный между общей шиной и вторым входом переключателя. 1Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Бромберг З.М. и др, Тестовые методы повышения точности измерения.Л., "Энергия", 1978, с. 121 в 1,рис. 6-5.2. "Приборы и техника эксперимента", 1978, Мф 2, с. 83-85 (прототип).