Цифровой интегрирующий вольтметр

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 98813 А 1 19) 01 В 19 15 ) ЕТЕНИ 46 еритель" им о ые измерит школа, 197 идетельство СССР01 й 19/50, 1979. АвторскМ 789839, кл ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЪСТВ(54) ЦИФРОВОЙ ИНТЕГРИРУЮЩИЙ ВОЛЬТМЕТР(57) Изобретение относится к технике электроиэмерений, Цель изобретения -повышение точности. Вольтметр содержит коммутатор 1, источник 2 опорного напряжения, источник 3 компенсирующего напряжения, аналого-цифровой преобразователь 4, дешифратор 5, интегратор 6, компаратор 7, блок 8 логики, запоминающий блок 9, счетчик 10, матрицу 11 резисторов, генератор 12; цифровой счетчик 13, отсчетн ый блок 14, логический коммутатор 15. 4 ил.Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для построения цифровых измерительныхприборов или информационно-измерительных систем.Цель изобретения - повышение точности измерений.На фиг,1 представлена блок-схема цифрового интегрирующего вольтметра; нафиг.2 и 3 - временные диаграммы работывольтметра; на фиг.4 - пример выполненияустройства.Цифровой интегрирующий вольтметр(фиг.1) содержит коммутатор 1, к первомувходу которого подключен выход источника2 опорного напряжения, источник 3 компенсирующего напряжения, аналого-цифровойпреобразователь 4 параллельного действия, вход которого подключен к второмувходу коммутатора 1, а выход подсоединенк входу дешифратора 5 управления, а к выходу коммутатора последовательно подсоединены интегратор б, компаратор 7нулевого уровня и блок 8 логики управления, а также запоминающий блок 9, своимвходом подсоединенный к аналого-цифровому преобразователю 4 параллельногодействия, а выходом - к входу счетчика 10синхронизации, причем выход дешифратора 5 управления подсоединен к входу матрицы резисторов 11, а ее выход подключенк третьему входу коммутатора 1, генератор12 высокочастотных импульсов, цифровойсчетчик 13, выход которого подсоединен котсчетному блоку 14, а вход - к первомувыходу логического коммутатора 15, второйвыход которого подсоединен к счетчику 10синхронизации,Устройство оаботает следующим образом,В исходном состоянии ключ ЯЗкоммутатора 1 замкнут, остальные разомкнуты, асчетчики 10 и 13 находятся в нулевом состоянии,В первом такте измерения после прихода сигнала "Пуск" замыкают ключи Я 1 и Я 4размыкают ключ ЯЗ коммутатора 1. Одновременно с этим аналого-цифровой преобразователь 4 параллельного действияпроизводит приближенную оценку величины входного сигнала Ох и выдает результатизмерения на дешифратор 5 управления,который, в свою очередь, включает соответствующий ключ резистивной матрицы 11, Врезультате этого сигнал на выходе интегратора б имеет величину Овых (сг) в интервалес 1 сг:Овых (сг ) = ) Ох бс -- , - ,)" Ом бс,1 г 1Т 1тех 1где т 1- постоянная интегратора 6 в первомтакте интегрирования:с=В С 1, Я и С 1 - элементы интеграторов 6;5 тмх - постоянная интегратора,определяемая величиной резистора Ямх, подключенного дешифратором 5 управления послеопределения величины Ох аналого-цифровым преобразователем 4:10 смх = Вмх С 1;Ох - величина измеряемого напряжения;О - величина компенсирующего напряжения.Количество резисторов йм в резистивной матрице 11 определяется требованиямик величине погрешности от нелинейностиинтеграторов 6, в соответствии с которойвся шкала диапазона разбивается на и интервалов. Таким образом в диапазоне элементадискретизации выходное напряжение определяется изОвых (сг ) = - 7 Ох ос - сопзс . (2)1Во втором такте сг - сзключи Я 1 и Я 4 размыкаются, а ключ Я 2 замыкается. Выходнойсигнал изменяется на выходе интегратораОвых (сз) (фиг,2):Овых(СЗ) = -- , 3 З Ооп ОС1(3) 30 где Ооп - величина опорного компенсирующего напряжения.Допустим. что напряжение Ох=О, тогдав конце втсрого такта интегрирования сг-сз(фиг,2)-- 3 О сс+ - ) Ооп бс - О, (4) Тогда во втором такте, произведя задержку при отсчете числа импульсов в цифровой счетчик 13 на интервале времени сг-сз с помощью логического коммутатора 15 в цифровом счетчике 13 будет записано число импульсов, соответствующее интервалу сз - сз (фиг,2) 55 - т. 1 Ох ос -3 О сс+(7) где сз - момент времени при Ох=О соответствующий концу второго такта, но:1, г- /О бс+апй,тщри - , О й=г(8)ОолВ зависимости от величины входного напряжения будет подключен соответствующий резистор Вм в резистивной матрице 11. На фиг,3 показаны различные варианты изменения выходного сигнала интегратора и числа импульсов, поступивших в цифровой счетчик 13.Произведя запись соответствующей информации в запоминающий блок 9, в цифровом счетчике 13 и отсчетном блоке 14 будет занесена информация, соответствующая измеряемому напряжению во всем диапазоне и при этом значение дн будет иметь минимальное значение, так как тхыпИспользование предлагаемого цифрового интегрирующего вольтметра позволяет производить измерение напряжения во всем диапазоне с более высокой точностью и за счет этого повысить качество контроля, Линеаризация шкалы устройства обеспечена за счет того, что конденсатор 6 заряжается и разряжается токами одинаковой величины, а измерение производится на одном небольшом участке характеристики интегрирования, обуславливающей нелинейность шкалы в известных конструкциях приборов, Погрешность от нелинейности в разных частях диапазона уменьшается не менее, чем в 5 раз.Формула изобретения Цифровой интегрирующий вольтметр, содержащий последовательно соединенные интегратор, компаратор нулевого уровня и блок логики управления, источник опорного напряжения, выход которого соединен с первым входом коммутатора, второй вход которого соединен с входной клеммой, а выход коммутатора соединен с 5 входом интегратора, генератор высокочастотных импульсов, выход которого соединен с первым входом логического коммутатора, первый выход блока логики управления соединен с первым входом циф 10 рового счетчика, выход которого соединен с отсчетным блоком, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измере.ния, в него введены аналого-цифровой преобразователь параллельного действия,15 дешифратор управления, источник компенсирующего напряжения, запоминающий блок, счетчик синхронизации и реэистивная матрица, причем вход аналого-цифрового преобразователя параллельного действия20 соединен с входной клеммой, а выходы - соответственно с входом дешифратора управления и первым входом запоминающего блока, второй вход которого соединен с первым выходом счетчика синхронизации, вхо 25 ды которого соединены соответственно с выходом генератора высокочастотных импульсов и вторым выходом блока логики управления, третий выход которого соединен с третьим входом коммутатора, а второй30 вход блока логики управления соединен с вторым выходом счетчика синхронизации, выход дешифратора управления соединен с первым входом резистивной матрицы, второй вход которой соединен с выходом источ 35 ника компенсирующего напряжения, а выход резистивной матрицы соединен с четвертым входом коммутатора, выход запоминающего блока соединен с вторым входом логического коммутатора,40. ЪО, Ук 0г. ИхО, Ь=О3. 13 х=О, Бкф.ОЙх-КОЛИЧЕСТЬО ИМПЧЛЬСОЬ ПОСТО ПИЬШИХ ЬЦИФ 90 ЬОИ СЧЕТЧИК 0 ЬЬ инт. У ьых ЛОГИЧ КОММУ У Ьых.инт.1698813 Составитель В.Степанкиндактор Ю.Середа Техред М,Моргентал Корректо ан арина, 101 оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгор каз 4393 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская набЧ 5