Цифровой вольтметр

ОП ИСАКИИИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик е 9210(51)М. Кл, Н 03 К 13/20 Гооударстюнцй комнтет СССР по делан нзабретеннЯ н открытнЯ(53) УДК 681. .325(088.8) Дата опубликования описания 18,04,82 И. И, Волков, В. И. Бутырев, Е, П. Черкасский и А, С. Агеев(72) Авторы изобретени Куйбышевский политехнический инс 1) Заявите 54), ЦИФРОВОЙ ВОЛЬТМЕТР циана Изобретение относиФся к средствам пирровой измерительной техники,использу 1 ощим метод время-импульсного преобразования, и может быть использовано в системах автоматического контроля, в информационно-измерительных системах, в лаборатор 5 но-испытательных комплексах для измерения постоянных напряжений обеих полярностей. По основному авт. св.805491 из 1 О вестен цифровой вольтметр, содержащий аналоговый ключ, информационный вход которого подключен ко входу устройства, выход аналогового ключа подключен к первому входу сумматора, второй вход кого 1 Э рого подключен к выходу источника постоянного напряжения, а выход сумматора соединен с первым входом блока сравнения, выход которого подкпочен к счетноМ му входу второго триггера, которыйсвоим , выходом подключен к первому входу элемента И, первый выход блока управления присоединен через блок задер 2жки и генератор пилообразного напряжения ко втсрому входу блока сравнения, атавке черезблок деления частоты надва - к управляющему входу аналоговогоключа и к установочным входам триггеразнака и второго тригтера, второй выходблока управжния соединен со вторым входом элемента И,Недостатком устройства является егосложность, обусловленная нататчием в егосхеме такого блока, как реверсивныйсчетчик со сложной схемой управжния, атакже . поттучение результата измерениятолько в прямом коде.Цель изобретения - расширение функльных возможносте й.Поставленная цель достигается тем,что в цифровой вольтметр, содержащийаналоговый ключ, сумматор, источник постоянного напряжения, блок управления,триггер, элемент И, блок управления,блок задержки, генератор пилообразногонапряжения, блок детезния частоты на дваи триггер знака, введены элзменты Иск3 9210лючающее ИЛИ и накопительный счетчик,.причем счетный вход накопительногосчетчика поцсоепинен с выходу элементаИ, а вызовы накопительного счетчика поцлючены к первым вхоцам элементов Исключающих ИЛИ, вторые вхопы которыхсоецинены межцу собой и с выхоцомтриггера знака, счетный вход которогопопсоецинен к выхоцу старшего разряданакопитеж ного счетчика, установочный 10вход которого попключен к выхоцу блокачастоты на пва.На фиг. 1 изображена функциональнаяэлектрическая схема устройстванафиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства.Ввод устройства попключен к информадионному входу аналогового.ключа 1, выхоц которого подключен к первому входусумматора;2, второй вхоц которого поцлючен к выходу источника постоянного.напряжения 3, выход сумматора 2 соецинен с первым вхоцом блока сравнения 4,выхоц которого подключен к счетномувходу второго триггера 5, который своим 5входом поцключен к первому вхопу элемента И 6, первый выхоц блока управления 7 присоединен через блок зацержки 8 и генератор пилообразного напряжения 9 ко второму вхоцу блока сравнения 4, а также через блок целения частоты на цва 10 - к установочным входамтриггера знака 11, второготриггера 5,накопительного счетчика 12, а также управляющему входу аналогового ключа 1,второй выхоп блока управления 7 подключен ко второму вхоцу элемента И 6,выход которого присоецинен к счетномувходу накопительного счетчика 12, выхо-,ды которого подключены к первым вхофОцам элементов Исключающее ИЛИ 1 З,вторыевходы которых соецинены между. собой иФ выходом триггера знака 11, выхопстаршего разряца накопительного счетчика 12 присоединен к счетному входутриггера знака 11,45Устройство работает следующим образом. Входной сигнал Х(1) через вналогс вый ключ 1 поступает нв первый вход 50 сумматора 2, на второй вход которого пЬступает опорное напряжение Оо с источника постоянного напряжения 3. При атом Оо уцовлетворяет условию (Х( 1 ) -С 0 о . Блок управления 7 вырабвтыва ет пусковые импульсы с периопом слецования Т/2, которые поступают на упрюляющий вход аналогового ключа 1 и че 77 4рез блок зацержки 8 на управляющийвхоц генератора пилообразного спряже- ния 9. В момент сравнения напряжений бло. ком сравнения 4 вырабатывается импульс, который устанавливает триггер 5 в ециничное положение, выходной сигнал которого поступает на один из выходов эжмента И 6, на цругой вход которого поступают счетные импульсы 1 о с выхоца блока управления 7. С выхопа эл мента И 6 счетные импульсы поступают на вхоц накопительного счетчика 12. Время измерения опорного напряжения Оо равно1= (0 о 4 О)Вгце К - коэффициент пропорциональности;ь - напряжение, препставляющее собойсумму прейфов генератора пилообразного напряжения и блока сравненйя, а также нечувствитель,ность блока сравнения.Во второй периоц Т/2 аналоговый ключ 1 открыт и на вхоц блока сравнения 4 поступает сумма опорного напряжения и входного сигнала Оо+ Х( )В момент сравнения с пилообразным напряжением блоком сравнения 4 вырабатывается второй импульс, который устанавливает триггер 5 в нулевое положение, тем самым прекращая поступление счетных импульсов о на вход накопительного счетчика 12. Время измерения суммы опсрного напряжения О и вхоцного сигнала Х() составляет1 =КСОо+Хь 01 Если учесть, что за время Т величина ьОне изменилась, (Т очень мало), то время,в течение которого на вход счетчика 12поступают счетные импульсы равно (см.фиг. 2) 1 =Т/2- + 1=Т/2+КХ( 1 ),Таким образом времяне зависит отцрейфов опорного напряжения 0 о, генератора пилообразного напряжения 9, блокасравнения 4, от нечувствительности блока сравнения 4, в также запержек срабатывания различных элементов устройства. При этом, если сопержимое счетчика12 превьпцает величину, соответствующую Т/2, то вхопной сигнал Х() - положительный, если не превышает, то -орицательный т.е, в счетчике 12 нвхоцится информация как о величине вхоцногосигнала Х( с), так и о его знаке. Итаквремя, в течение которого нв вхоп счет92 105,птка 12 поступают счетные импульсы в зависимости от полярности Х(1), равно=Т/2 + КХ()5Так как Т/2 всегда не меньше Х(С);то последний разряд с выхода счетчика12 несет информацию о знаке. При наличии единицы в последнем разряде входнойсигнал является положительным, при на цличия нуля отрицательным. Это обстоятельство используется для прецставлениявыходного сигнала устройства в прямомкоде, когда входной сигнал Х() положительный и в обратном коце - когда вход-,ной сигнал Х(1 ) отрицательный. Поэтомувыходы счетчика 12 подключены к первымвходам элементов Исключающее ИЛИ 13,а выход посжцнего разряда счетчика 12поцключен к счетному входу триггера 20знака 11, выход которого подключен ковторым вхоаам элементов ИсключающееИЛИ./Оановременно с этим пусковые импуль"сы с выхода блока управления 7 поступа 2 юют на вход блока целения на ава 10, свыхода которого импульсы сброса с периодом следования Т поступают на установочные входы в нуль триггера 5, триггера знака 11 и счетчика 12, Таким об-" Зоразом, после двух пусковых импульсов,. когца, процесс измерения закончится, импульс сброса подготавливает устройстводля следующего измерения. При этом, после каждого измерения импульс. сбросапоцтверждает нулевое состояние триъгера 5, а в сдучве сбоя привоцит его внулевое состояние. Обьем счетчика, выбиРаетси таким, чтобы при х(1 )=О в пос- .леднем старшем разряде была 1, а в ос-:тальных младших разрядах - О, Использование новых блоков, таких как.накопительный счетчик и элементов Исключающее ИЛИ, выгодно отличается от извесь-ного устройства, поскольку при сохранении всех функциональных возможностей1,77и метрологических характеристик оно яв ляется более простым, и кроме того пред. лагаемый цифровой вольтметр позволяет входные напряжения отрицательной полярности представлять.на вькоде в виде до полнительного кода (если отсоединить управляющий вход элементов Исключающих ИЛИ ьт выхода триггера знака), что имеет чрезвычайно важное значение при стыковке цифрового вольтметра с различного рода вычислительными устройствами (мини ЭВМ, микрокомпрессорами), в большинстве из которых отрицательные чис ла преаставляются именно в цополнительном коце, Следовательно, наряду с уменьшением сложности предлагаемое устрой" ство облацает большими функциональными возможностями и более широкой областью применения по сравнению с известным,Формула изобретенияцифровой вольтметр по авт; св.Ь 805491, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, введены элемен-, ты Исключающее ИЛИ и накопительный счетчик, причем счетный вход накопительного.счетчйка подсоединен к выходу, элемента И, а выхоцы накопительного счетчика поцключены к первым входам элементов Исключающее ИЛИ, вторые входы которых соединены между собой и с выхоаом триггера знака, счетный вход которого подсоединен к выходу старшего разряда накопительного счетчика, установочный вход которого подключен к выходу блока деления частоты на два.1Ист очвики информации рпринятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР И 805491, кл. Н 03 К 13/20 по зв явке М 2476702/18-20.92 1077 гпн Составитель В, Солодовактор С Запесочныф Терре д М, 1 ергель орректорЖЕ Роцк ПодписиСР, д. 4/5 лиал ППП фПатентф, г. Ужгород, ул. Проектн 380/74 Ти НИИПИ Госупарственн по делам иэобрете 035 Москва, Ж, ж 954го комитета Сий и открытийРаушская нвб,