Цифровой вольтметр

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 33779 19 51)4 С 01 К 19 ВССЛЮН%ЕТЕНИЯВУ ИСАНИЕ ИЗОБРОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ К ного на ователь ти, геующийтель 11лок 13,дикации скин,Г.Ромао СССР 1979 СССР 5, 198(57) Изобретен точно ь измер тре игнала теля 2 ил овия,: воздеи(О ЬР ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) Авторское свиде гельс9 843221, кл. С 01 К 19/2Авторское свидетельствМ 1046928, кл. С 01 К 19/ ВОЛЬТМЕТРие позволяет повыситения вольтметром в утвия помех, Устройст вс содержит источник 1 эталон пряжения, масштабный преобраз 4, переключатели 6-8 полярнос нератор 10 импульсов,интегрир аналого-временной преобразова селектор 12, вычислительный б блоки 14 и 17 управления и ин и источник 15 опорного напряж Введение источника 2 эталонно пряжения, масштабных преобраз лей 5 и 9 и переключателя 16 ности устраняет влияние измен него сопротивления источника и нелинейности преобразовапряжения в интервал времени.Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения постоянных напряжений высокоомных источников в5 условиях воздействия помех.Цель изобретения - повышение точности измерения за счет устранения влияния изменений внутреннего сопротивления источника сигнала и нелиней ности преобразователя напряжения в интервал времени.На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого вольтметра; на фиг. 2 - функциональная схема 15 блока управления.Цифровой вольтметр содержит первый и второй источникии 2 эталоццого цапряжеция, вход 3, первый и второй масштабные преобразователи 4 и 5, первый 6, второй 7 и третий 8 переключатели полярности, третий масштабный преобразователь 9, генератор 10 импульсов, ицтегрирующий аналого-временной преобразователь 11, селектор 5 1", вычислительный блок 13, блок 14 управления, источник 15 опорного напряжения, четвертый переключатель 16 полярности и блок 17 индикации,30Первый подвижный контакт переключателя 6 подключен к первому входу преобразователя 9, второй подвижный контакт - к первому подвижному коцтак ту переключателя 7, второй подвижный контакт которого соединен с первым подвижным контактом переключателя 16, второй подвижный контакт которого соединен с вторым входом преобразователя 9. Выходы источника 1 подключе цы к вхопам преобразователя 4, выходы которого соединены с неподвижными контактами переключателя 7. Выходы источника 2 подключены к входам преобразователя 5, выходы которого 45 соединены с неподвижными контактами переключателя 16. Выходы третьего масштабного преобразователя 9 соединены с первым и вторым входами преобразователя 11, выход которого соеди - нен с первым входом селектора 12, второй вход которого соединен с выходом генератора 10, а выход - с входом блока 13, информационный выход которого соединен с входом блока 17. Выходы источника 15 подключены к неподвижным контактам переключателя Я, первый подвижный контакт которого соединен с общей шиной, а второй подвижный контакт - с третьим входомпреобразователя 11.Управляющие входы преобразователя11, селектора 12, вычислительногоблока 13, блока 17 индикации, первого 6, второго 7, третьего 8 и четвертого 16 переключателей полярности,масштабных преобразователей 4, 5 и9 подключены соответственно к первому - одиннадцатому выходам блока 14управления, первый вход которогосоединен с выходом полярности преобразователя 11, а второй - с управляющим выходом блока 13.Блок 14 управления (фиг. 2) содержит генератор 18 тактовых импульсов,выход которого соединен с первымвходом элемента И 19, второй входкоторого подключен к второму входублока 14, а выход - к счетному входусчетчика 20 импульсов, выходы которого соединены с входами постоянногозапоминающего устройства 21, первый -седьмой выходы которого подключенык пятому, шестому, восьмому, второму,третьему, четвертому выходам блока 14.Элемент 22 задержки включен между выходом генератора 18 и первым цыходомблока 14. Формирователь 23 импульсоввключен между первым входом блока 14и седьмым выходом блока 14. Входы формирователей 24, 25 и 26 импульсовсоединены с вторым входом блока 14, авыходы - с девятым, десятым и одиннадцатым выходом блока 14 соответственно.Цифровой вольтметр работает следующим образом,По сигналу блока 14 управления коэффициенты передачи масштабных преобразователей 4 и 5 устанавливаются минимальными, при которых эталонные напряжения на их выходе Ц = Е К002= Е К будут минимальными где02 тК . К- коэффициенты передачи масц ф 21штабных преобразователей 4, 5; Ео, иЕ О 2 - выходные напряжения первого 1и второго 2 источников эталонного напряжения соответственно. При этом переключатели 6, 7 и 8 полярностивключаются в положение, когда на входмасштабного преобразователя 9 поступает напряжение( Е К Е )Ы(Е + Цо + Ног)х Кч 15 К +К, +К +К,К 11 КчКач 1 К +К Кч К+К+К.+К . +К,Отсюда1 50 55 где Е - измеряемое напряжение;К, - внутреннее сопротивление источника измеряемого напряжения, подключаемого к входу 3 вольтметраэвнутренние сопротивленияпреобразователей 4 и 5 поотношению к неподвижнымконтактам переключателей7 и 8,входное сопротивление преобразователя 9,Масштабный преобразователь 9 включается в положение, при котором на вход интегрирующего аналого-временно го преобразователя 1 1 поступает напряжение, равное приблизительно 1/4 рабочего диапазона. Это определяется по коду, получаемому на выходе селектора 12: 25+ Кг Иг+а Кэ,эцио1 О т 3 1 г э гЭ э 11 х где а ,аа ,а - коэффициенты передаточной функции.Выбором значения коэффициента передачи К масштабного преобразователя 9 изменяем значение И, до получения соотношения И 6 111 , Где И отзначение кода, равного 1/4 диапазона35 преобразования И, преобразователя 11, селектора 12 и генератора 10 импульсов; И- значение кода на выходе селектора 12 при максимально допустимом значении напряжения на входе преобразователя 11.После этого производится изменение значения коэффициента К 1. преобразования масштабного преобразователя 4 для получения значения эталонного45 напряжения Ц о, = Е, К;, приводящего к получению кода числа 2 И1 И =2 И =а +а К ЫБ +а К.о 12 Цг, + 2 1 о 1 э 11 2 э 1 11+ Ног ) о 2 (Е х+Цо 1+Цаг;) После этого осуществляется изменение коэффициента Кг, преобразователя 5 для получения приращения кода Х на величину 2 И: И =4 Х, =а,+а, К . дУ +а К,сг Бг + Кз эцз з э г ф"О Ос 1ЦОг ог 21 В процессе осуществления приведенных операций удается выбрать значеНИя ЭФаЛОННЫХ МЕр 13 О,1 И Цо ., СОИЗ- меримых со значением измеряемой величины Е .Цикл измерения состоит из шести тактов. В первом такте переключатели 6, 7 и 8 полярности установлены в положение, при котором источники Е Б о 1 Б огвключены согласно,На вход преобразователя 11 поступает напряжение+К .+К +К . +х о 1 о 21 2и ч где К К 2, - эквивалентные параметры преобразователя 9,представленного в видеделителя напряжений ссопротивлениями К,и, К;11г 1К- входное сопротивлениепреобразователя 11; У; = о 1(Е х +По+Цогг) э Во втором такте измерения переключатели 6, 7 и 8 полярности переводятся в противоположное состояние, при котором на вход преобразователя 11 поступает напряжение 2 о(Е х +Цо 1+Ног )В третьем такте по сравнению с первым тактом переключатель 8 переводится в противоположное состояние.в каждом иэ тактов измерения посредством переключателя 16 полярности . блок 14 управления подает на вход преобразователя 11 напряжение П , источ01ника 15 необходимой полярности. 1 О13 . - 0 (Е +13 -13,) .Х 011 021 В пятом такте измерения переключа тели Ь, 7 и 8 полярности переводятся в положение, при котором на вход преобразователя 11 поступает напряжение И, =101, =Г, (а +а, П,.+аПг, +а Пэ. ); 11ц, 0(Е П+ 02,) 20 И =Г=Е (а+а 13 Э +а 13 +а ц ) В шестом такте переключатели 6, и 8 переводятся в положение, при котором на вход преобразователя 11 поступает напряжение 25 И,=ГО =Г,(а,а,134; + а, +аэУ 4,) И 6 Г С 6 ЙО (Я 0+аэ 3 0 аг 13. аэц, ) 1 13,- 0(Е )( 13011 021 ) В зависимости от полярности напря- Так как 13 .=-13 . 13,=-1321 12 ф Ф 1 Э 1 фжений 13 112 13 э, у 141, 131 р П 613013;=-13 получаем зависимость 13011 13 021(11+1 Я ) (11 э +114 Н 13011( 1 2) ( Э 4) 02 ( 1 2) ( Э 6 И З 5 поминающего устройства 21, в которомхранятся необходимые сочетания состояний переключателей 6, 7 и 8 и сигналов управления селектором 12, блоками 13 и 17. С некоторой задержкой 40 с выхода элемента 22 задержки навход запуска преобразователя 11 поступает импульс "Запуск". По окончании шести тактов измерения в седьмомтакте на вход блока 13 поступает сигнал "Обработка", определяется значение измеряемой величины и выдаетсясигнал на блок 17 индикации.Таким образом, предлагаемый цифровой вольтметр позволяет повыситьточность измерений напряжения приизменении внутреннего сопротивленияисточника напряжения в широком диапазоне значений и при наличии коэффициентов третьего порядка в функции 55 преобразования преобразователя напряжения в интервал времени.формула и з о б р е т енияЦифровой вольтметр, содержащий последовательно соединенные аналого 513При этом на вход преобразователя 11поступает напряжение В четвертом такте переключатели 6, 7 и 8 переводятся в противоположное состояние по сравнению с состоянием в третьем такте. На вход преобразователя 11 поступает напряжение На основании известных значенийоперация определения Евыполняется в вычислительном блоке 13.Блок 14 управления работает следующим образом.В процессе выбора значений опорных напряжений 130, и П 02, сигналом с выхода блока 13 закрывается элемент И 19 и устанавливаются разные коэффициенты передачи Ки К масштабных преобразователей 4, 5 и 9. Для этого введены формирователи 24, 25 и 26, которые служат для связи цифровой и аналоговой частей вольтметра. Формирователь 23 введен для управления положением переключателя 16 полярности. При выбранных значениях эталонных напряжений 130 . и 1302,01 021 соизмеримых с Е, на вход элемента И 19 поступает сигнал, открывающий этот элемент. Поэтому первый следующий импульс с выхода. генератора 18 переводит счетчик 20 в единичное состояние. Код на выходе счетчика 20 управляет работой постоянного эаФункция преобразования преобраэова.теля 11 описывается полиномом вида Поэтому после преобразований 13 02 Ц13 13130 получим систему отсчетов:третьего переключателя полярности,первый подвижный контакт которогоподключен к общей шине, второй подвижньп контакт - к входу аналого-временного преобразователя, а неподвижные контакты соединены с выходами источника опорного напряжения, и первый источник эталонного напряжения,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения точности измерения,в него введены второй источник эталонного напряжения, первый, второйи третий масштабные преобразователии четвертый переключатель полярности,вход управления которого соединен с 20 30 временной преобразователь, селектор,вычислительный блок и блок индикации,входы управления которых соответственно соединены с первым, вторым, третьими четвертым выходами блока управления,к второму входу селектора подключенвыход генератора имдульсов, первыйпереключатель полярности, неподвижныеконтакты которого соединены с входами устройства, вход управления соединен с пятым выходом блока управлеция,второй подвижный контакт - с первымподвижным контактом второго переключателя полярности, вход управления ко торого подключен к шестому выходублока управления, седьмой выход которого соединен с входом управления восьмым выходом блока управц ция,первый подвижный контакт - с вторымподвижным контактом второго переключателя полярности, неподвижные контакты подключены к выходам второго масштабного преобразователя, а второй подвижный контакт соединен с вторым входом трЕтьего масштабного преобразователя, первый вход которого подключен к первому подвижному контакту первого переключателя полярности, а выходы соединены с первым и вторым входами аналого-временного преобразователя, выход полярности которого соединен с первым входом блока управления, причем выходы второго источника эталонного напряжения соединены со входами второго масштабцого преобразователя, а выходы первого источника эталонного напряжения подключены к входам первого масштабного преобразователя, выходы которого соединены с неподвижными контактами второго переключателя полярности, причем выходы управления первого, второго и третьего масштабных преобразователей соединены соответственно с девятым, дес ятым и одиннадцатым в ыходами блока управления, второй вход клторого подключен к управляющему выходу вычислительного блока.1337792 Составитель С,РыбРедактор А.Лежнина Техред В,Кадар Корректо осов 5/42 Тираж 730ИИПИ Государственного комитета ССС о делам изобретений и открытий 035, Москва, Ж, Раушская наб.,41 ВН За опписн Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная,