Цифровой вольтметр переменного тока

Цифровой вольтметр переменного тока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт, свид-ву (22) Заявлено 10.06.75 (21) 2142707/21 (51) М. Кл, 601 R 19/26

Н03 К 13/20 с присоединением заявки №

Гасударственный иамитет

Совете Министров СССР ао делам изобретений н открытий (23) Приоритет (43) Опубликовано 05.09.76. Бюллетень № 33 (53) удК 681325(088.8) (46) Дата опубликования описания 10.08.77 (72) Авторы изобретения В. Г. Кнорринг, Л. Н. Кнорринг и И, А. Гришкина

Ленинградский ордена Ленина политехнический институт им. М. И. Калинина (71) Заявитель (54) ЦИФРОВОЙ ВОЛЬТМЕТР ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Изобретение относится к электроизмерительной технике, может быть использовано для измерения переменного напряжения в области инфранизкой частоты.

Существует большое число цифровых вольтметров, использующих время- импульсное преобразование (1). Общий недостаток этих вольтметров со- стоит в необходимости высокой линейности генератора ра звертывающего напряжения для достижения высокой точности (погрешность от нелинейности 10 генератора пилообразного напряжения 0,02% при общей погрешности прибора О, 1%) . Это требование существенно усложняет схему прибора.

Известен цифровой вольтметр переменного тока, содержащий время-импульсный преобразова- 15 тель в виде двух устройств сравнения, одни входы которых соответственно соединены со входной и с общей шинами, другие подключены к выходу генератора развертывающего напряжения, а выходы— .ко входам схемы неравнозначности, измеритель 20 длительности периода, состоящий из третьего устройства сравнения, триггера, схемы совпадения и счетчика импульсов, вход которого подключен к выходу схемы совпадения, один вход которой соединен с леркам выходом триггера, а другой — с 25 выходом ограничителя амплитуды, синхронизи. рованного сетевым напряженнем, и входом генератора развертыванлцего напряжения, вход триггера через третье устройство сравнения подключен ко входной шине, устройство деления числа импульсов на длительность периода, соединенное со входом выходного, счетчика с отсчетным устройством (2), которому присущ общий для подобных приборов недостаток: точность измерения зависит главным образом от нелинейности пилообразного напряжения. Временные интервалы заполняются импульсами постоянной частоты. Упрощение схемы такого вольтметра посредством упрощения схемы генерагора при сохранении неизменными остальных узлов . значительно повышает погрешность прибора.

Цель изобретения — повышение точности измерений — достигается тем, что в предлагаемый вольтметр введены преобразователь на основе эффекта

Баркгаузена и дополнительная схема совпадения, один вход которой через преобразователь ттодключен к выходу генератора развертывающего напряжения, другой вход соединен с выходом схемы неравнозначности, третий вход — со вторым выхо дом триггера, а выход подключен ко второму

527670

Yl i Z

Мср входу устройства деления числа импульсов на длительность периода.

На чертеже представлена блок-схема устройстВольтметр состоит из устройств сравнения 1-3, схем совпадения 4, 5, выходного счетчика импульсов 6 с отсчетным устройством, управляемого делителя частоты 7, генератора развертывающего напряжения 8, счетчика импульсов 9, схемы неравнозначности 10, триггера 11, ограничителя амплитуды 12, - преобразователя 13 на основе эффекта Баркгаузена.

Работа цифрового вольтметра протексает в два такта. В первом такте происходит счет периодов пилообразного напряжения, укладывающегося в период измеряемого напряжения. Сравнивающее устройство фиксирует моменты перехода измеряемого напряжения через нуль. Триггер 11 в зависимости от этого управляет схемой совпадения 5, на выходе которой число импульсов, соответствующих числу периодов пилообразного напряжения, укладывается

s период измеряемого напряжения, Эти импульсы поступают на счетчик 9. В конце первого такта по окончанш периода измеряемого напряжения триггер 1l запрещает прохождение имнульсрв на счетчик 9, разрешая в то же время прохождениеимпульсов от.схемы неравнозначности 10 через схему совпадения 4 на делитель 7.

Во втором такте измеряется среднее значение напряжения, Устройство сравнения 2 отмечает моменты, в которые пилообразное напряжение превосходит измеряемое напряжение.

Устройство сравнения 3 отмечает переходы пилообразного напряжения через нуль. Импульсы напряжения с „.стройств сравнения 2 и 3 поступают на схему неравнозначности 10, на выходе которой импульсы напряжения отмечают интервалы времени, в течение которых выполняется условие:

0<- 1-1п < 1 х при Ох >0 и0>U„>U при U,<0, где Ол — пилообразное напряжение;

Ux — измеряемое напряжение.

Эти временные интервалы заполняются импульсами от преобразователя 13 на основе эффекта

Баркгаузею с частотой Ф, . Если развертываю/ щее напр яжение U íå меняет наклона, частота x.cp,! . постоянна. В противном случае изменяются интервалы времени, в течение которых выполняют-. ся указанные условия, и одновременно изменяется частота fM,> . Импульсы напряжения с частотой

t поступают на управляемый делитель частоты 7, делящий последнюю на число периодов напря. жения U„, укладывающихся в период U„, После окончания второго такта в счетчике 6 оказывается числа импульсов N, пропорциональное среднему значению U,„: м U„. и

Е t, K 2..—," 1 Е И, ср сср С:с срр ,I I2 с. где и — удвоенное число периодов Оо, укладывающихся в период Ux, с учетом прямого и обратного ходов пилообразного напряж ния;

I т; — длительность i-òîãî импульса на выходе схемы неравноэначности;

U; — мгновенное значение U â момент сравнения с Un;

S — средняя крутизна развертывающего напря. жения.

Таким образом, в предлагаемом устройстве использован более простой по сравнению с прототипом генератор развертывающего напряжения со значительным отклонением от линейного.

Использование в качестве источника заполняющих импульсов преобразователя на основе эффекта

Баркгаузена позволяет скорректировать нелинейность пилообразного напряжения путем использования зависимости частоты этих импульсов от производной развертывающего сигнала без дополнительных дифференцирующих цепей. Достоинством такого прибора является возможность получения достаточно малой погрешности (меньше 1%) при использовании нелинейного развертывающего напряжения. Кроме того, синхронизация развертывающего напряжения с сетевым напряжением повышает помехоустойчивость прибора. Особенность физических принц ов преобразователя на основе эффекта Баркгаузе и позволяет расширить частотный диапазон измеряемых напряжений в сто. рону инфранизких.

Формула изобретения

Цифровой вольтметр переменного тока, содержащий время-импульсный преобразователь в виде двух устройств сравнения, одни входы которых соответственно соединены со входной и с общей шинами, другие подключены к выходу генератора развертывающего напряжения, а вь. ходы — ко входам схемы неравнозначности, измеритель длительности периода, состоящий из третьего устройства сравнения, триггера, схемы совпадения и счетчика импульсов, вход которого подключен к выходу схемы совпадения, один вход которой соединен с первым выходом триггера, а другой — с выходом ограничителя амплитуды, синхронизированного сетевым напряжением, и входом генератора развертывающего напряжения, вход триггера через третье устройство сравнения подключен ко входной, шине, устройство деления числа импульсов на длительность периода, соединенное со входом выходного счетчика с отсчетным устройством, о тличающий тем,что,сцелью повышения точности, в него введены преобразователь на основе эффекта Баркгаузена и дополнительная схема совпадения, один вход которой через преобразователь подключен к выходу генератора развертывающего напряжения, другой вход соединен с выходом схемы неравнозначности, третий вход — со вторым

527670 и, Составитель А. Кузнецов

Техред О. Луговая

Корректор С Шекмар

Редактор Б. Федотов

Заказ 729/47

Тираж 1029 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб„д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 выходом триггера, а выход подключен ко второму входу устройства деления числа импульсов на длительность периода.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Цифровые электроизмерительные приборы

Под ред. В.М. Шляндина, 1972, стр. 151-158 (ана. лог) .

2. П.П. Орнатский. Автоматические измерения и приборы. 1973. стр. 520-523.