Цифровой вольтметр переменного напряжения

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использоиано при построении цифровых вольтметров переменных напряжений низкой и инфранизкой частоты. С целью повышения точности измерении ч цифровой вольтметр введены преобразователь 3 напряжение-частота и блок 8 извлечения квадратного корня. Блок 5 управления содержит умножитель 10 частоты , формирователи 11 и 16 импульсов. элемент И 1, вычитающий счетчик 13 импульсов , триггер 14, элемент 15 задержки и кнопку 17 Пуск. Поступающий на входной блок 1 измеряемый сигнал выпрямителем 2 преобразуется в сигнал, пропорциональный модулю измеряемого сигнала. При этом преобразователь 4 напряжение-время запускается блоком 5 и через элемент И 6 проходят импульсы преобразователя 3, которые в виде пачек импульсов, определяемых режимом работы блока 5, поступают на делитель 7, на блок 8 и блок 8 индикации. Блок 5 позволяет 12 раз запуститься преобразователю 4, а затем включает в работу блок 8. 2 з.п. ф-лы, 2 ил. (л с

СОЮЗ СОГ1Е T<:ÊÈÕ

СОЦИЛЛИСТИ 1ГСКИХ

РЕСПУБЛИК (Я15 G 01 R 19/12

ГОСУДАРСТБЕННЫЙ КОМИТЕ 1 пО изОБРетениям и ОткРы!иям

11РИ ГК11Г СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4691082/21 (22) 11.05.89 (46) 15,10,91, Бюл, N 38 (72) В.Н,Чинков, А Л.Савицкий и Ю.В,Рогачев (53) 621,317,7 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1242843, кл. G 01 8 19/25, 1985.

Sadlg — Hussain S., Rahman,ldhan, 
Microprocessor-based True RMS Meter.

MIcroprocess and Microprogram1n, 1982. v.

10, ¹ ã11. р. 37-42. (54) ЦИ Ф Р О В О Й В О/1 Ь Т М Е Т Р П Е Р Е М Е ННОГО НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использова11о при построении цифровых вольтметров переменных напряжений низкой и инфранизкой частоты. С целью повышения точности из„„SU „„1684701 А1 мере11ий в цифровой вольтметр введены преобразователь 3 напряжение-частота и блок 8 извлечения квадратного корня. Блок

5 управления содержит умножитель 10 частоты, формирователи 11 и 16 импульсов. элемент И 12, вычитающий счетчик 13 импульсов, триггер 14, элемент 15 задержки и кнопку 17 "Пуск". Поступающий на входной блок 1 измеряемый сигнал выпрямителем 2 преобразуется в сигнал, пропорциональный модулю измеряемого сигнала. При этом преобразователь 4 напряжение-время запускаегся блоком 5 и через элемент И 6 проходят импульсы преобразователя 3, которые D виде пачек импульсов, определяемых режимом работы блока 5, поступают нэ делитель 7, на блок 8 и блок 8 индикации.

Блок 5 позволяет 12 раз заг:уститься преобразователю 4, а затем включает в работу блок 8. 2 з.п. ф-лы, 2 ил, 1{:R 1701

Изобретение относится к «змер«тельной технике и может быть использовано пр« послгрое»«и ц«фровых Boll>,tмеграв пере— меllíL4х напряжен«й низ Y0«и «нфранизкой

>астот, Целью изобретения является погышенио точности «змерен«и за счет исключения дин IMl; tåoêoé погрешности аналого-цифроI30, 0 II peF>0раэОванил.

Нэ фиг. 1 приведена блок-схема цифрового вольтметра переменного напряжения: на фиг, 2 — време>;н>ле диаграммы.

Цифровой вольтметр содержит входной блок 1, выпрямите. ь 2, DtIKO+ Kotopofo соединен с входами и!эеобраэо>та1еля 3 напряжение — частота и преобразователя 4 напря>кение — время, вход выпрям«>еля Р соединен с выходом входногo блока 1 >1 вко дом блока 5 управления первь>й Lit,!vog voторого соединен с управляк>щим >xot o>! иреобразова га >я - 1! Iot! f>я>к. н«.> время, гц,>ход которого соединен с первым входо > элемента И 6, второй вход ко1орого с>еди> elI с. иыходо;.1 преобразователя 3 напряжеii«e — частота, выход элемента И б через делитель 7 соединен с входoM блока 8 «звлечения квадратного корня, выход которого соед t>tell с входом блока 9 индикаци«. Управля>ощи«вход блока 8 извлe .е>.ия квадрат>toro корня соединен с втор>4м Оь>ходом блока 5 управления, Вход блока 5 управления янляеTcsl Bxcl дом умножителя 0 частоты, выход которого через формирователь 1 соединен с первым входом элемента И 12, выход которо о st>.лле>ся г>ервь>м выходом блока 5 управлен«я и соединен через вы >«тающ«й счетчик 13 импульсов с входом усганосии нуля >риггера

14 и входом элемента 15 задержки, выход которого является вторым выходом блока 5 управления, второй вход элемента И 12 соединен с прямым выходом триггера 14, вход установки единицы которого через формирователь 16 импульсов соединен с кнопкой

17 "Пуск". Преобразователь 4 напряжение— время, элемент И 6 и делитель 7 образуют с груктуру аналого-цифрово> о преобразователя.

Цифровой вольтметр работает следующим образом.

Измеряемое напряжение u(t) (фиг. 2а) через входной блок 1 поступает на выпрямитель 2 и в блок 5 управления — на умножитель 10 частоты. С выхода выпрямителя 2 модуль напряжения (0(1)1(фиг. 2а, показано пунктиром) подается на преобразователи 3, 4 соответственно, Преобразователем 3 напряжение (u(t) преобразуется в пропорциональную частоту следования импульсов

10 l5 .0

30 >

f(t) = kIkz lu(t) l,, (1) где kl — масштабный коэффициент (коэффиц»ен передачи) вход«о>о блока 1;

kg — коэффициент преобразования преобразователя 3 напряжение — >а тата.

Импульсы частогы f(t) с преобразователя 3 напряжение -- часто1а поступа>от >ta один из входов элемента И б, который в

»сходном состоян«и закрыпг по другому входу потенциалом с выхода преобразователя

4 напряжение — время, работающего в ждущем режиме. Запуск»реобразователя 4 напряжение — время осуществляется импульсами запуска, формируемыми в режиме измерений блоком 5 управления и поступающ«ми tta управляющий вход преобразователя 4 напряжение — время с nept0fî выходэ блока 5 управления, В исходном сосгоч. ии элемент И 12 эаvpL4òтриггером 14. а в вычитающем счетчике

13 «мнульссв эап«сано >исло л.

На выходе умнож«теля 10 частоты формируется с«>нал (синусоидальный или импульсный). частота когорого 0 fl раз выше час1оты входного напря>кения U(t). Из выходного сигнала умножителя 10 частоты формирователем 11 импульсов формируется последовательность «>1пульсов той же частоты, но с ф«ксиро л»н>4ми амплитудными и временными пар; етрам«(фиг. 2б). Эти импульсы не ItpoxoÄ»f через элемент И 12, закрытый по вгорому входу, В рож«м из>.1ерения вольтметр переводится нажатием кнопки 17 "Пуск", при этом на выходе форм«рователя 16 образуется импульс, который поступаег на вход установки

"1" триг>ерл 14 и переводит его в единичное состояние, открывая эле>лент И 12 по второму входу, Импульсы с выхода формирователя 11 проходят через открытый элемент И 12 на вычитающий счетчик 13 импульсов и по первому выходу блока 5 управления на вход запуска преобразователя 4 напряжение— время, переводя е о в рабочий режим, После того как через элемент И 12 поступит и импульсов запуска (фиг. 2в), вычитающий счетчик 13 обнуляется и на его выходе образуется импульс "С1оп", который подается через элемент 15 задержки на второй выход блока 5 управления и на вход установки "0" три>.гера 14, возвращая его в исходное нулевое состояние и закрывая тем самым элемент И 12 по второму входу.

При поступлении каждого из и импульсов запуска на выходе преобразователя 4 напряжение — время формируегся временной интервал, длительность которого т> (на фиг, 2г приведен один такт преобра1684701 эования) пропорциональна мгновенному значению напряжения! u(tq ) I, р -: 1, и, т.е.

rg = k1kg l (тр ) I = ) 1) з I .ь! I,(2) где k3 — коэффициент передачи(или преобразования) преобразователя 4 напряжение 5 — время; щ! =- u(tq)

Как видно из соотношения (2), из-эа наличия развертки линейно изменяющегося напряжения u()(t), используемого в преобра- 10 эователе 4 напряжение — время в качестве образцового, это мгновенное зна )ение соответствует не моменту запуска т,ь а некоторому смещенному моменту времени 11 что приводит к динамической погрешности 15

Au(t) (фиг. 2, а). На выходе преобразователя 4 напряжение — время (р(рмируе1ся ï))ÿмоугольный импульс дли)ельностыо c(1 которым открываетсл элемонT И б, и и)1l улt. сы с преобразователя 3 напряже))и» час- 0 тОта ПОСтуПа)От ЧЕРЕЗ дЕЛИтЕЛЬ 7 .ИСЛг) импульсов t3 блок 8 извлечения vвадрат)<0(о корня.

Количество или пакет импульсов)J„. поступивших через элемент И б за время т,) 1

30 где Г(= --- ) Г г ) d(c(eelleeeeiie() чение частоты в интервале г,)

На выходе делителя 7 числа импульсов образуются пакеты импул.гсов N,1/è, а в блоке 8 извлечения квадратного корня осуществляется вычисление

40 рователя импульсов, вычитающии счетчик импульсов, три, гер, элемент И, элемент за45 держки и кнопку "Пуск", причем вход умно;>. U2q с) =1

) "2 и

=kU

° =" — - 2 п

Ч тическое значение

U, 1 — среднеквадранапряжения; (+ ?г1 ич 3ч f(t) !

)))

fl или после подстановки

k = 11 %г 1з -- коэффициент передачи вольтметра.

Код результата N из блока 8 извлечения квадратного корня по сигналу с второго выхода блока 5 управления переносится в блок

9 индикации. Для синхронизации переноса результата N после поступления последнего и-го пакета импульсов Мл время задержки тз элемента 15 выбрано из условия

h т(1чакг: где т1 акс -- максимальное время преобра зования преобразователя 4, соответствующее максимальному значению))... напря.кения u(t).

Формула изобретения

1, Цифровой вольтметр переменного напряжения, содер.кащий !)оследователы.о соединенные входной блок, выпрямитель и аналого-цифровой преобразователь, спс гоящий из последовательно соединенных преобразователя напряжение — время, элемента И и делителя, выход которого является выходом аналого-цифрового преобразователя, а входом является вход преобразователя напряжение-время, вход выпрямителя соединен с первым входом блока управления, первый выход которого соединен с управляющим входом аналогоцифрового преобразователя, соединенного с управляющим входом преобразователя напряжение-время, блок индикации, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введены преобразователь напряжение-частоты и блок извлечения квадратного корня, причем вход преобразователя напряжение- (астота соединен с выходом выпрямителя, выход преобразователя напряжение-частота соединен с вторым входом элемента И. являющегося дополнительным входом аналого-цифрового преобразователя, выход аналого-цифрового преобразователя соединен с входом блока извлечения квадратного корня, управляющий вход которо о соединен с вторым выходом блока управления, а выход блока извлечения квадратного корня соединен с входом блока индикации, 2. Цифровои вольтметр по и. 1, о т л и ча ю шийся тем, что блок управления содержит умножитель частоты, два формижителя частоты является входом блока управления, а выход умножителя час(оты через первый формирователь импульсов со..динен с первым входом элемента И, BTQрой вход которого соединен с прямым вы одом Tðèã) ера, выход элемента И является первым выходом блока управления и соединен с входом вычитающего счетчика импульсов, выход которого соединен с входом у тановки нуля триггера и через элемент задержки соединен с вторым выходом блока угравления, à Вход установки единицы триггера соединен через второй формиросатель импульса с кнопкой "Пуск".

1684701

Фиг.2.

Составитель В.Смирнов

Редактор А.Маковская Техред М.Моргентал Корректор М.Демчик

Заказ 3504 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35. Раушская наб., 4/5

Производственно издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

3, Цифровой вольтметр по и, 1, о т л и ча ю шийся тем, что преобразователь напряжение-время выполнен на основе енератора линейно изменяющегося напряжения.