Цифровой вольтметр переменного напряжения

Цифровой вольтметр переменного напряжения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения переменного напряжения периодических сигналов. Цель изобретения - повышение точности измерения - достигается введением делителя 6 напряжения, второго аналого-цифрового преобразователя 7, мультиплексора 10, логических элементов ИЛИ- НЕ 8, И. Кроме того, вольтметр содержит аналоговый коммутатор 1, блок 5 управления , первый аналого-цифровой преобразователь 2, вычислительный блокЗ, блок 4 индикации.4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 R 19/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ. И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ л:. яй ." )ЙИ -!

БИБЛИ е {Риг.r

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4602792/21 (22) 09.11.88 (46) 07.05.91. Бюл. М 17 (71) Львовский политехнический институт им. Ленинского комсомола (72) В.M.Âàíüêî, О.M.Äîðoíèíà и Г,Н,flaaров (53) 621.317.725 (088.8) (56) Смеляков В,В. Цифровая измерительная аппаратура инфранизких частот.—

M.:Ýíåðãèÿ, 1975, с. 62, рис. 2.7.

Горлач А.А., Минц M.ß., Чинков В.Н.

Цифровая обработка сигналов. в измерительной технике. — Киев; Техника, 1985, с. 59, рис, 13.

„, . Ж„„1647425 А1 (54) ЦИФРОВОЙ ВОЛЬТМЕТР ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения переменного напряжения периодических сигналов. Цель изобретения — повышение точности измерения — достигается введением делителя 6 напряжения, второго аналого-цифрового преобразователя 7, мультиплексора 10, логических элементов

ИЛИ вЂ” НЕ 8, И, Кроме того, вольтметр содержит аналоговый коммутатор 1, блок 5 управления, первый аналого-цифровой преобразователь 2, вычислительный блок 3, блок 4 индикации, 4 ил.

1647425

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения переменного напряжения периодических сигналов, s частности, в промышленной электросети.

Цель изобретения — повышение точности измерения.

На фиг.1 представлена функциональная схема цифрового вольтметра; нэ фиг.2— функциональная схема вычислительного блока; на фиг.3 — функциональная схема блока управления; на фиг.4 — временные диаграммы, поясняющие работу цифрового вольтметра.

Цифровой вольтметр переменного напряжения содержит аналоговый коммутатор 1, первый аналого-цифровой преобразователь 2, вычислительный блок 3, блок 4 индикации, блок 5 управления, делитель 6 напряжения, аналого-цифровой преобразователь 7, логические элементы

И Л И вЂ” Н Е 8 и И 9 и мультиплексор 10.

Вычислительный блок (фиг.2) содержит вход 11, выход 12, селекторы 13 и 14, умножитель 15, сумматор 16, корнеизвлекатель

17, регистр 18, инвертор 19, селекторы 20 и

21, вь ход 22 инвертора, входы 23...29 вычислительного блока, Блок управления (фиг,З) содержит вход

30, триггер Шмидта 31, генератор 32 тактовых импульсов, инвертор 33, триггеры 34 и

35, элемент 2И 36, элемент 2И вЂ” НЕ 37, элемент ЗИЛИ 38, элемент И 39, дифференцирующую цепь 40,счетчик 41, элемент 42 задержки, дифференцирующую цепь 43, элемент 44 задержки, ПЗУ 45, регистр 46, 2ИЛИ 47, дифференцирующие цепи 48 и 49, элемент 2ИЛИ 50, резистор 51, выход 52 триггера шмидта, выходы 53 и 54 триггеров, выход 55 элемента 2И, выходы 56...64 блока управления.

Вход аналогового коммутатора 1 подключен к первому входу блока 5 управления и входному зажиму вольтметра, а первый вход — к входу первого аналого-цифрового преобразователя 2, Вычислительный блок 3 и блок 4 индикации соединены последовательно, Выходы блока 5 управлсния подключены к соответствующим управляющим входам первого аналого-цифрового преобразователя 2 и вычислительного блока 3, а также к первому управляющему входу аналогового коммутатора 1. Делитель 6 напряжения, второй аналого-цифровой преобразователь 7 и элемент ИЛИ вЂ” НЕ 8 соединены последовательно. Второй выход аналогового коммутатора 1 соединен с входом делителя 6 напряжения. Вход управления второго аналого-цифрового преобразователя 7 подключен к второму входу

55 управления первого аналого-цифрового преобразователя 2, Первый и второй входы мультиплексора 10 соединены с выходами первого 2 и второго 7 аналого-цифровых преобразователей соответственно, Выход мультиплексора 10 подключен к первому входу вычислительного блока 3. Первый выход элемента ИЛИ-НЕ 8 соединен с адресным входом мультиплексора 10 и первым входом элемента И 9. Выход элемента И 9 подключен к второму управляющему входу аналогового коммутатора 1, а второй вход— к третьему выходу блока 5 управления.

Цифровой вольтметр переменного напряжения работает следующим образом.

Аналоговый коммутатор 1 обеспечивает коммутацию входного измеряемого сигнала с его первого выхода на вход первого аналого-цифрового преобразователя 2 и постоянное подключение сигнала с второго выхода через делитель 6 напряжения на вход второго аналого-цифрового преобразователя 7.

Коэффициент передачи делителя 6 напряжения выбран так, чтобы обеспечить необходимый масштаб входного сигнала второго аналого-цифрового и реобразоваталя 7, т.е. расширить в некоторое число и раэ верхний предел последнего по сравнению с первым аналого-цифровым преобразователем 2, Данное число и определит также количество $ старших. разрядных выходов второго аналого-цифрового преобразователя 7, которые подключены к входам логического элемента ИЛИ вЂ” НЕ 8 (например, при

n=4,S=2, не принимая в учет знаковый разрядный выход, тогда элемент 8 — двухвходовый ИЛИ вЂ” НЕ).

Если уровень входного сигнала не превышает масштаб первого аналого-цифрового преобразователя 2, то на двух старших разрядных выходах (не считая знакового, при п=4, S=2) второго аналого-цифрового преобразователя 7 установлены уровни логического нуля, а .на остальных разрядных выходах код изменяется синхронно с кодом на разрядных выходах первого аналогоцифрового преобразователя 2. На выходе элемента ИЛИ вЂ” НЕ 8 присутствует уровень логической единицы. При этом на выходе мультиплексора 10 находится код преобразованного первым аналого-цифровым преобразователем 2 входного сигнала.

Если уровень входного сигнала превысил масштаб первого аналого-цифрового преобразователя 2, то на двух старших разрядных выходах (при п=4, S=2) второго преобразователя 7 появятся уровни логической единицы, что приведет к установке на выходе элемента ИЛИ вЂ” HE 8 уровня логического нуля, который будет передан элементом И 9

1647425

55 на второй управляющий вход аналогового коммутатора и запретит поступление входного сигнала по первому выходу последнего на вход первого аналогового преобразователя 2. При этом на выходе мультиплексора

10 установится код с разрядных выходов второго аналого-цифрового преобразователя 7, который затем поступает на вычислительный блок 3, где при помощи управляющих сигналов с выходов блока 5 управления происходит определение значений U« U<. Результат измерения отображается на блоке 4 индикации.

Рассмотрим работу вычислительного блока 3 и блока 5 управления на примере определения среднеквадратичного значения напряжения Uc.

Рабочий цикл вольтметра содержит количество тактов, равное числу точек гл дискретизации входного сигнала за период.

Каждый такт состоит из двух подтактов.

Триггер 31 Шмидта блока 5 управления фиксирует. момент начала периода входного измеряемого сигнала, который при помощи первого 34 и второго 35 D-триггеров, первого 36 и второго 39 элементов И блока 5 управления синхронизируется с последовательностю опорных импульсов с выхода генератора 32 тактовых импульсов. Кроме этого, на выходе второго элемента И 39 формируется управляющий сигнал на выходе 56 для селекторов 13,14,20 и 21 вычислительного блока 3.

Остальные узлы блока 5 управления работают следующим образом, По переднему фронту сигнала 55(фиг.3), т.е. в начале очередного периода Т1, в регистр 46 переписывается код с разрядных выходов счетчика 41, который в течение предыдущего периода T1-> измерения заполнялся импульсами опорной частоты 54.

Спустя некоторое время, определяемое . первым элементом 42 задержки, счетчик 41 сбрасывается в нуль и затем снова заполняется для определения Т;

Полученный код с выходов регистра 46 поступает на адресные входы постоянного запоминающего устройства 45, в котором хранятся коды величины 1/Т1, передаваемые в дальнейшем по выходу 57 блока 5 управления на вычислительный блок 3 для определения Uc .

Импульсы с выхода генератора 32 тактовых импульсов используются для управления работой первым 2 и вторым 7 аналого-цифровыми преобразователями, причем передним фронтом первого импульса (первый подтакт) осуществляется выборка входного измеряемого сигнала, задним фронтом первого импульса — начало преоб5

40 разования, которое завершается выдачей кода к моменту появления заднего фронта второго импульса (второй подтакт), Для осуществления алгоритма определения О к вычислительный блок 3 выполняет следующие действия.

В начале первого подтакта )-такта (-я точка. преобразования входного сигнала, фиг.4) при появлении короткого импульса на выходе 58 во входные регистры умножителя

15 через селекторы 13 и 14 записывается код преобразованного входного напряжения предыдущей (j -1)-й точки с выхода мультиплексора 9. После перемножения, т.е. возведения в квадрат, результат переписывается через селектор 20 в один из входных регистров сумматора 16, при этом в другой регистр с выхода сумматора 16 через селектор 21 переносится код накопленной ранее суммы (59,60, фиг.4), B конце первого подтакта результат фиксируется в выходном регистре сумматора 16 (фиг,3, фиг,4,62). Вп втором подтакте вычислительный блок производит действия только лишь в первой точке каждого периода входного сигнала. При этом, в начале его по сигналу во входные регистры умножителя 15 через селекторы 13 и 14 переписываются коды с выходов сумматора 16 и постоянного запоминающего устройства 45 блока 5 управления.

После перемножения код поступает на вход корнеизвлекателя 17, затем результат фиксируется сигналом селектора в регистре

18 и передается. на блок 4 индикации.

Кроме этого, в начале второго подтакта управляющим сигналом 23 селекторы 20 и

21 подключают к входам сумматора 16 нулевые уровни без фиксации в его входных регистрах.

Формула изобретения

Цифровой вольтметр переменного напряжения, содержащий аналоговый коммутатор, вход которого подключен к входу блока управления и входному зажиму вольтметра, а первый выход — к входу первого аналого-цифрового преобразователя, последовательно соединенные вычислительный блок и блок индикации, выходы блока управления подключены к соответствующим управляющим входам первого аналого-цифрового преобразователя, вычислительного блока и к первому управляющему входу аналогового коммутатора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него ьведены последовательно соединенные делитель напряжения, второй аналого-цифровой преобразователь и логический элемент

1647425 иг.

ИЛИ-НЕ, а также мультиплексор и логический элемент И, причем второй выход аналогового коммутатора соединен с входом делителя напряжения, вход управления второго аналого-цифрового преобразователя подключен к входу управления nepaoro аналого-цифрового преобразователя, первый и второй входы мультиплексора соединены соответственно с выходами первого и второго аналого-цифрового преобразователей, а выход мультиплексора подключен к входу вычислитепьного блока, выход элемента

ИЛИ-НЕ соединен с адресным входом

5 мультиплексора и первым входом элемента

И, выход которого подключен к второму управляющему входу аналогового коммутатора, а второй вход — к соответствукнцему выходу блока управления.

Качалс пероо3а Т

-ЯЯОЧЯ 2-ЯППИ

&аУ " 0

Я Г 1 О 1

Юю

-1 П.à — -1 à — 1 à ——

6/О О

5ФО Г 31Г1

SZ0

Я вЂ” -)

О

ЗБд

Г2<

Составитель Е.Илюшкин

Редактор А.Шандор Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор A.Oñýóëåíêî

Заказ 1395 Тираж 423 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