Устройство для измерения напряжений

(51) С 01 К 19/00, 19/О ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОЧНРЫТИПРИ ГКНТ СССР ЗОБРЕТЕНИЯ ЕЛЬСТВУ ИСАНИ К АВТОРСКОМУ С 1 ель изобродействиядостигаетс ых напряжений повышение быс ти измерения етным преобра именением ком и 4 п Бюл. Р 28нов и Л.Н. Фельман25(088.8)свидетельство СССРС 01 К 13/02, 1978,видетельство СССРС 01 К 19/04, 1981.0 ДЛЯ ИЗИЕРГНИЯ НАПРЯи точ двухо лов и компа ового н 4, элеь ство со онного апряжения инию 4 гер 6 ндика адержки, ком- дидхЬеренцирур 17, компарание относится ке и может бы измер испол ерения постоя с(57) Изобрететельной технизовано для изм 13, сумматора 2 точника 7 порог триггеров 10, 1 запрета, Устрой источник 1 этал счетчики 3, 8, л мутатор 5, триг ющую цепь 12, и тор 18. 2 ил. ованием сигнаутаторов 11,ратора 9, исапряжения,ентов 15, 16держит такжеИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения постоянных и импульсных напряжений,Целью изобретения является позышение быстродействия и точности измерения напряжений.На фиг. 1 приведена структурная схема устройства; на фиг, 2 - временная диаграмма его работы. Устройство содержит источник 1эталонных напряжении, сумматор 2, первый счетчик 3, элемент 4 задержки, первый коммутатор 5, первый ,триггер 6, источник 7 порогового ,напряжения, второй счетчик 8, первый компаратор 9 напряжения, второй триггер 10, второй коммутатор 11, диФйеренцирующий элемент 12, третий коммутатор 13, третий триггер 14, .первый 15 и второй 16 элементы запрета, индикатор 17, второй компаратор 18 напряжения. Выход первого триггера 6 соединен с управляющим входом первого коммутатора 5, первый вход которого является входом устройства, а второй вход подключен к выходу элемента 4 задержки, вход которого соединен с выходом сумматора 2, выход первого коммутатора 5 подключен к второму входу суммато 1 ра 2, причем выходы элементов 16, 15 запрета подключены соответственно к входам первого и второго счетчиков "8, 3, а первые входы соединены с вхо дом первого триггера 6 и с выходом "диААеренцирующего элемента 12, вход которого подключен к выходу элемента 4 задержки, вторые входы первого и второго элементов 16, 15 запрета соединены соответственно с прямым и обратным выходами второго триггера 1 О, вход которого соединен с выходом первого компаратора 9 напряжения и с управляющим входом второго коммутатора 11, первый и второй входы которого соединены соответственно с первым и вторым выходами источника 1 эталонного напряжения, а выход - с вторым входом третьего коммутатора 13, первый вход которого подключен к выходу третьего триггера 14, вход которого соединен с выходом сумматора 2, первый вход которого соединен с выходом третьего коммута. тора 13, первый вход первого компаратора 9 напряжения соединен с выходом источника 7 порогового .напряже 5 О 15 20 25 за 35 45 50 ния, а второй вход - с выходом сумматора 2, выходы первого и второгосчетчиков 3,8 подключены к иншормационным входам индикатора 17, установочный вход которого соединен с выходом второго компаратора 18, первыйвход которого подключен к выходу элемента 4 задержки, а второй - к шине19 нулевого потенциала,Устройство работает следующим образом (Аиг, 1).В исходном состоянии сигнал снулевого выхода первого триггера 6,подаваемьи на управляющий вход первого коммутатора 5, подключает входустройства через коммутатор 5 к второму входу сумматора 2, Сигнал с нулевого выхода третьего триггера 14закрывает третий коммутатор 13, поэтому на первый вход сумматора 2 сигнал с выхода третьего коммутаторане подается, Элемент 15 запрета открыт сигналом с прямого выхода второго триггера 10, а сигнал с обратноговыхода триггера 10 держит закрытымэлемент 16 запрета.При подаче напряжения Б на входЬхустройства оно попадает через первыйкоммутатор 5 на второй вход сумматора 2, Поскольку на первом входе сумматора 2 напряжение отсутствует,входное напряжение Бпоявляетсяна выходе сумматора 2, изменяет состояние третьего триггера 14 и поступает на вход элемента 4 задержки ина второй вход первого компаратора 9напряженияЕсли входное напряжениеБ ц больше порогового напряженияБпо, подаваемого с источника 7 порогового напряжения на первый вход первого компаратора 9, то сигнал с выхода первого компаратора 9, поступающий на управляющий вход второго коммутатора 11,обеспечивает подключениепервого выхода источника 1 эталонныхнапряжений к второму входу третьегокоммутатора 13. Поскольку теперь третий коммутатор 13 открыт разрешающим,сигналом с выхода триггера 14, тоэталонное напряжение Ц , с первого, выхода источника 1 через второй 11и третий 13 коммутаторы поступает на первый вход сумматора 2, Результат суммирования (О- Бз) входного и эталонного напряжений появляется на выходе сумматора 2 и по" ступает на вход элемента 4 задержки, на выходе которого через время дт появляется перепад напряжения, по 5 15 ступаклий на и.кол лифференцирующего элемента 2. Короткий импульс, вырабатываемый Лифференцирующим элементом 12, поступает через открытый элемент 15 запрета на вход счетчика 3, гле к исходному (на первом цикле - нулевому) состоянию прибавляется единица, а также на вход триггера 6 и изменяет его состояние, Изменившийся сигнал с выхода триггера 6 переключает первый коммутатор 5, в результате чего второй вход сумматора 2 отключается от входа устройства и подключается к выходу элемента 4 задержки. Напряжение (Б , -), поступающее на второй вход сумматора 2, вновь суммируется с напряжением Ив результате. чего на выходе сумматора 2 появляется напряжение (И, - 2 И ,). По данному перепаду вновь формируется короткий импульс на выходе дифференцирующего элемента 12, который изменяет состояние счетчика 3 еще на единицу, Так напряжение циркулирует по контуру сумматор 2 - элемент 4 задержки - коммутатор 5 до тех пор, пока напряжение на выходе сумматора 2 не окажется равным или ниже порогового напряжения Б, вырабатываемого источником 7 порогового напряжения, подаваемого на первый вход первого компаратора 9 напряжения, т.е. до момента времени, когда будет выполняться неравенство У - К Б зт,И , ,В это время срабатывает первый компаратор 9 напряжения и по перепаду напряжения на его выходе переключаются триггер 10 и второй коммутатор 11. Сигнал с прямого выхода триггера 10 запирает элемент 15 запрета, а сигнал с инверсного выхода открывает элемент 16 запрета, Второй коммута.тор 11 отключает второй вход третьего коммутатора 13 от первого вьжода источника 1 эталонных напряжений и подключает его к второму выходу источника 1, за счет чего на первый вход сумматора 2 подается эталонное напряжение Б дРезультат суммирования (И , -- К Уз,) - И з., г сигналов на первом и втором входах сумматора 2 появляется на его выходе и поступает на вход элемента 4 задержки, на выходе которого через время дТпоявляется перепад напряжения, поступающий на вход дифференцирующего эле 45 50 55 Дпя повторного йзмерения необходимо произвести сброс счетчиков и триггеров в исходное состояние.В исходном состоянии первый триггер 6 находится в нулевом положении, а второй 10 и третий 14 триггеры - в единичном положении. При этом сигнал с выхода первого триггера 6, подаваемый на управляющий вход первого коммутатора 5, подключает вход устройства через коммутатор 5 к второму входу сумматора 2. Сигнал с нулевого выхода третьего триггера 13 закрывает третий коммутатор 13, поэтому на первый вход сумматора 2 сигнал не подается. Элемент 15 запрета открыт сигналом с единичного выхода второго триггера 10, а элемент 82139 6мента 12, Короткий .мпульс, вырабатываемый дифференцирующим элементом 12,поступает через открытый элемент 16запрета на вход счетчика 8, где кисходному (на первом цикле - нулевому) состоянию прибавляется единица,Напряжение (И ок КИэт ) И зт,г 3поступившее на второй вход сумматора 2, вновь суммируется с напряжением И , , в результате чего на выходе сумматора 2 появляется напряжение (И- К И , ) - 2 И . Поданному перепалу вновь формируется импульс на выходе дифференцирующегоэлемента 12, который из:1 еняет состояние счетчика 8 еще на единицу,В дальнейшем измеряемоенапряжениециркулирует по контуру сумматор 2 20 элемент 4 задержки - коммутатор 5до тех пор, пока напряжение на выходе сумматора 2 не станет меньше илиравным нулю, т.е. будет выполнятьсянеравенство (И ьк " К И эг 1) 25 "И зт,г) 3 ( О, где К - число, зафиксированное в счетчике 3; и - число,зафиксированное в счетчике 8.Из неравенства видно, что результат измерения входного напряженияесть число К, зафиксированное счетчиком 3, умноженное на эталонное напряжение Иплюс число и, зафиксированное счетчиком 8, умноженноена эталонное напряжение ИВ момент выполнения неравенства 35срабатывает второй компаратор 18 ипо перепаду напряжения на его выходе состояние счетчиков переноситсяв индикатор 17, гле высвечивается 40результат измерения.10 20 ЗО 16 запрета закрыт сигналом с нулевого выхода этого триггера. Формула изобретенияУстройство для измерения напряжений, содержащее источник эталонных напряжений, сумматор, первый счетчИк, элемент задержки, первый коммутатор и первый триггер, выход которого соединен с управляющим входом ервого коммутатора, первый вход корого является входом устройства, а второй вход подключен к выходу элемента задержки вход которого соединен с выходом сумматора, выход гервого коммутатора подключен к вто 11 ому входу сумматора, о т л и ч а щ е е с я тем, что, с целью повыения быстродействия и точности изерения напряжений, в него введены источники порогового напряжения, второй счетчик, первый компаратор наряжения, второй и третий триггеры, второй коммутатор, дифАеренцирующий 1 лемент, третий коммутатор, первый и второй элементы запрета, индикатор и второй компаратор напряжения, причем выход первого элемента запрета Подключен к входу первого счетчика, выход второго элемента запрета подключен к входу второго счетчика, первые входы первого и второго элементов запрета соединены с входомпервого триггера и с выходом диФЬеренцирующего элемента, вход которого подключен к выходу элемента задержки, вторые входы первого и второго элементов запрета соединенысоответственно с прямым и инверснымвыходами второго триггера, вход кото"рого соединен с выходом первого компаратора напряжения и с управляющимвходом второго коммутатора, первыйи второй входы которого соединенысоответственно с первым и вторым выходами источника эталонныхпряжений, а выход соединен с вторым входом третьего коммутатора, первыйвход которого подключен к выходутретьего триггера, вход которого соединен с выходом сумматора, первыйвход которого соединен с выходомтретьего коммутатора, первый входпервого компаратора напряжения соединен с выходом источника пороговогонапряжения, а второй вход - с выходом сумматора, выходы первого и второго счетчиков подключены к инйормационным входам индикатора, установочный вход которого содинен с выходомвторого компаратора напряжения, первый вход которого подключен к выходуэлемента задержки, а второй входподключен к шине нулевого потенциала,1582139 08. 3 Составитель Е. Илюшкинковская Техред Л.Сердюкова Корректор О. Кравцов едакто 087 Тираж 562 Подписно арственного комитет 113035, Москва,Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гаг 101 ГсЬаюю ЦЮОЮМ 7а по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР