Адаптивный измеритель дрейфа цифровых вольтметров

Адаптивный измеритель дрейфа цифровых вольтметров

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

(6!) Дополнительное к авт. евнд-ву— (22) Заявлено 27.09.76 (21) 2406334/18-21 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет—

Опубликовано 25. 02.79,бюллетень № 7

Дата опубликования описания 28.02.79

ГеаудаРатеенньй иаиетет

СССР пю делам изобретений н етхаытпй (Я) g Д и 68 1. 32 5 (088,8) С. Б. Кутыркнн, B. B. Регеда, A. В. Темногрудо з, Г. П. Шлыков н B. М. Шлянднн (72) Автори изобретения

Пензенский политехнический институт (71) Заявитель (54) AQAHTHBHbfH ИЗМЕРИТЕЛЬ ДРЕЙФА

ЦИ Р ОВЫХ ВОЛЬТМЕТРОВ

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для экспериментальных исследований н контроля точности цифровых вольтметров.

Известен измеритель дрейфа цифровых вольтметров, содержащий источник образцового напряжения, суммирующий блок, генератор импульсов, блок сравнення кодов, делитель частоты, два греобразователя числа импульсов в напряжение, два пороговых элемента, реверсивный счетчик, преобразователь код-напряжение, делнтель напряжения н самопишущий вольтметр, при этом источник образцового напряжении через суммирующий блок подключен к входу поверяемого цифрового вольтметра, выход которого подключен к входу блока сравнения кодов, соединенным своими выходами с преобразователем числа импульсов в напряжение. Одян нз выходов через пороговые элементы соединен с входом сложение реверсивного счетчика, другой - с входом вычитание ; выход реверсивного счетчика через преобразователь код-напряжение соединен с самопишущим вольтметром и с делителем напряжения, выход которого подключен к второму входу суммирующего блока; кроме гого, генератор

5 импульсов соединен с входом пуск" поверяемого цифрового вольтметра н через делитель частоты со сбросовымн входами преобразователей числа импульсов в напряжение jl)

1Ц Целью изобретения является расширение частотного диапазона и повышение точности измерения дрейфа цифровых вольтметров.

Постигается это тем, что в адаптнвный измеритель дрейфа цифровых вольтметров, содержащий источник образцового напряжения, выход которого подключен к первому входу сумматора, выход сумматора через контролируемый цифровой вольтметр соединен с входом блока сравнения кодов, реверсявный счетчик, выходы которого соединены с преобразователем коднапряжение, а его выход — с самопишущим

649134 вольтметром, и через делитель напряжения — с вторым входом сумматора, генерагор импульсов, выход которого соединен с управляющим входом контролируемого цифрового вольтметра и входом делителя с 1астоты, введены три дополнительных реверсивных счетчика, два логических элемента ИЛИ, триггер и два логических элемента И, причем, первый выход блока сравнения кодов,соединен с 1п входами сложение реверсивного счетчика к первого дополнительного реверсивного счетчика, второй выход блока сравнения кодов соединен с входами вычитание этих счетчиков, а выходы "переполнение+ 13 и "переполнение - первого дополнительного реверсивного счетчика соединены соответственно с входами сложение и

"вычитание" второго дополнительного реверсивного счетчика и с обойми входами 20 первого логического элемента ИЛИ, выход которого подключен к установочному входу триггера, выходы "переполнение + и переполнение -" второго дополнитель ного счетчика подключены через второй 2$ логический элемент ИЛИ к первому входу элемента И, второй вход которого соединен с прямым выходом триггера, а его инверсный выход соединен с первым входом второго элемента И, причем выходы обоих элементов И соответственно подключены к входам сложение" и "вычитание" третьего дополнительного реверсивного счетчика, выход которого соединен с управляющими входами реверсивного счетчика, выход делителя частоты подключен к входам обнуления первого к второго дополнительных реверсивных счетчиков, триггера и к второму входу второго .элемента И. 40

На фкг. 1 приведена функциональная схема устройства; на фиг. 2 - диаграмма, поясняющая его рабо1у.. Предлагаемый измеритель содержит источник 1 образцового напряжения, соединенный через сумматор 2 с входом контролируемого цифрового вольтметра

3, выход которого подключен к входу блока 4 сравнения кодов, подключенного, одним своим выходом к входу сложение двух реверсивных счетчиков 5 и 6, а вторым к входу вычитание этих же счетчиков, причем, выход первого реверсивного счетчика 5 соединен с входом преобразователи код-напряжение 7, а выходы переполнение + и переполнение — второго реверсивного счетчика

6 подключены соответственно к входам сложение и вычитание третьего реверсивного счетчика 8 и к обоим входам первого логического элемента ИЛИ

9, выход которого соединен с установочным входом триггера 10, прк этом вы-. ходы переполнение + и переполнеwe - третьего реверсивного счетчика

8 подключены через логический элемент

ИЛИ 11 к первому входу логического элемента И 12, второй вход которого соединен с прямым выходом триггера 10, а инверсный выход последнего подключен к первому входу логического элемента

И 13, а выходы логических элементов

И 12 и 13 соответственно подключены к входам"сложение" и вычитание " реверсивного счетчика 14, выход последнего соединен с управляющими входами первого реверсивного счетчика 5, а выход преобразователя код-напряжение соединен с входом самопишущего вольтметра 15 и через делитель напряжения

16 - с вторым входом сумматора 2, кроме того, генератор импульсов 17 подключен к входу "пуск" контролируемого цифрового вольтметра 3 и через делитель частоты 18 к сбросовым входам реверсивных счетчиков 6 и 8, триггера 10 и к второму входу логического элемента

И 13.

Измеритель работает следующим обрезом. Qo начала работы измерителя все счетчики и триггер находятся в нулевом состоянии. На выходе регулируемого образцового источника напряжения устанавливается напряженке

Оо- (N+ О

q — шаг квантования данного вольтметре

Напряженке 0 соо тве тс твует номи» нальной границе, разделяющей соседние

М и (Й+ 1)-й кванты. С подключением генератора импульсов 17 к контролируемому цифровому вольтметру 15, последний с частотой генератора импульсов 17 будет выдавать на блок 4 результат ma мерения в виде кода. На второй вход блока 4 подается код, соответствующий числу И . На первом выходе блока 4 по явится единичный сигнал в виде импульса, если значение кода К <, поступившего с выхода цифрового вольтметра, больше Я, а на втором - если И j 6 Й, FIpa no

649134 явлении единичного сигнала на первом выходе блока 4- происходит увеличение кодов, содержащихся в реверсивных счетчиках 5 и 6, на единицу. При появлении единичного импульсного сигнала на вто- 3 ром выходе блока 4 происходит уменьшение этих кодов на единицу. Изменение кода, содержащегося в реверсивном счетчике 5, вызывает изменение компенсирующего напряжения на выходе преобразова- 0 геля 7. Это напряжение поцаегся для регистрации на самопишущий вольтметр 15 и через делитель напряжения 16 — на второй вход сумматора 2. В реверсивном счетчике 5 происходит непрерывное ингег- 13 рирование результатов сравнения кодов блоком 4.

Измеритель представляет собой, таким образом, релейно-импульсную следящую сйстему, отслеживающую медленное изменение срецнего значения инсгрументадьной погрешности, т.е. дрейф. Кроме того, цля улучшения сходимосги и расширения частотного диапазона измерения црейфа предлагаемый измеритель имеет возмож23 ность адаптивно изменять величину шага отработки компенсирующего напряжения.

Это достигается благодаря изменению объема основного реверсивного счетчика

Зо

5. Объем младших дополнительных разрядов этого счетчика опрецедяегся кодом, записанным в реверсивном счетчике 14.

При нулевом состоянии этого реверсивного счетчика объем реверсивного счетчика

3$

5 имеет некоторое среднее значение между своими максимально и минимально возможными значениями.

Изменение кода, содержащегося в реверсивном счетчике 14, происходит следующим образом. В зависимости or скорости изменения дрейфа количество единичных сигналов, появляющихся на одном из выходов блока 4, будет различно за время наблюдения 1, определяемое перио- 43 дом следования импульсов с делителя частоты 18. При больших скоростях из менения, отслеживаемого сигнала (дрейфа) компенсирующее напряжение не успевае г его скомпенсировать — образуется разбаланс. Вследствие этого возрастает вероятность появления одного из кодов. (либо Ц, либо К + 1), а следователЬно, и. число единичных импульсных сигналов, появляющихся на одном из выходов блока 4. Приблизительное равенство числа сигналов на обоих выходах бло ка 4 будет наблюдаться при равенстве компенсирующего напряжения на выходе делителя напряжения 16 значению црейфа. В последнем случае оба реверсивных счетчика 6 и 8, интегрирующие результаты сравнения колов блоком 4, не переполнятся. На их выходах "переполнение + и "переполнение - и на выходах логических элементов ИЛИ 9 и 11 будут нулевые сигналы. Поэтому триггер 10 останется в исходном состоянии, а по приходу импульса с делителя частоты 18 на выходе логического эдеменга И 13 появится единичный импудьсный сигнал, который уменьшит код, содержащийся в реверсивном счетчике 14, тем самым уменьшится и шаг отработки компенсирующего напряжения (см. фиг. 2, интервал времени Г ). Если за период 7 переполняк>гся по одному из выходов оба реверсивных счетчика 6 и 8, ro на входах логических элементов ИЛИ 9 и 11 будут единичные сигналы, триггер 10 и единичном состоянии, »а выходе логического элемента И 12 сигнал 1, а на выходе логического элемента И 13 — сигнал О".

Тем самым произойцег увеличение кода в реверсивном счетчике 14 и увеличится шаг отработки компенсирующего напряжения (см. фиг. 2, интервал времени 71 ). И, наконец, если за период T произойдет переполнение по одному из выходов только реверсивного счетчика 6, а реверсивный счетчик 8 не переполнигся ни по одному из выходов, го на прямом выходе триггера 10 будет сигнал

"1", а на инверсном выходе триггера

10 — сигнал "О". Поэтому на выходах обоих логических элементов 12 и 13 будет сигнал 0", r.å. изменение величины шага обрабо гки компенсирующего напряжения «е произойдет (см. фиг. 2, интервал времени 7< ).

При описании работы устройства не учитывалось наличие случайной составляющей в спектре инструментальной погрешности Ь (т, ). Так, на фиг. 2 изображен процесс отработки дрейфа в огсутствии случайной составляющей погрешности, гце Ц - компенсирующее напряжение обратной связи измерителя дрейфа, УА е - дрейф инструментальной погрешности контролируемого цифрового вольтметра 3. Случайная составляющая инструментальной погрешности может внести, конечно, искажения в процесс адаптивного изменения шага отработки компенсирующего напряжения, но вероятность такого события мала, Значение этой вероягносги будег тем меньше, чем больше объем счетчиков 6 и 8.

Форма напряжения на выходе преобразовагеля 7 и его значение. соогвегсгвуег, с учетом коэффициента деления делигеля напряжения 16, форме и значению дрейфа контролируемого цифрового вольгметра 3 и регистрируется с помощью самопишущего вольгметра 15.

Такое усгройсгво позволяег огслеживать и регисгрировагь дрейф цифровых вольгмегров в более широком часгогном диапазоне и с меньшей погрешностью.

Формула изобре гения

Адапгивный имеригедь дрейфа цифровых вольтметров, содержащий исгочник, образцового напряжения, выход которого подключен к первому входу суммагора, выход сумматора через контролируемый цифровой вольгмего соединен с входом блока сравнения кодов, реверсивный счет чик, выходы которого соединены с преобразовагелем код-напряжение, а его выход — с самопишущим вольгмегром и через делитель напряжения — с вторым входом сумматора, генератор импульсов, выход когорого соединен с управляющим входом конгролируемого цифрового вольгмегра и входом делителя частоты, о гл и ч а ю шийся гем, чго, с целью повышения гочносги измерения дрейфа и расширения частотного диапазона, в него введены гри дополнительных реверсивных счетчика, два логических элемента ИЛИ, 9134 8 григгер и два логических элемента И, причем, первый выход блока сравнения кодов соединен с входами сложение" реверсивного счетчика и первого дополни5 тельного реверсивного счетчика, вгорой выход блока сравнения кодов соединен с входами вычи гание" э гих сче гчиков, а выходы "переполнение + и "переполнение — первого дополнительного ревер10 сивного счетчика соединены соотвегсгвенно с входами сложение" и вычитание" второго дополнительного реверсивного счетчика и с обоими входами первого логического элеменга ИЛИ, выход коИ горого подключен к усгановочному входу григгера, выходы переполнение +" и переполнение -" второго дополнительного счетчике подключены через второй логический элемент. ИЛИ к первому входу первого элеменга И, второй вход когорого соединен в прямым выходом триггера, а его инверсный выход соединен с первым входом второго элеменга И, причем выходы обоих элементов И соогвег сгвенно подключены к входам "сложение и "вычитание" третьего дополнигельного реверсивного счегчика, выход которого соединен с управляющими входами реверсивного счетчика, выход делигеля часто @ гы подключен к входам обнуления первого и второго дополнительных реверсивных счетчИков, григгера и к второму входу в гор ого эдем ен та И.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

J4 449944770000, кл. Н 03 K 13/02.

Составитель В. Староверов

Редактор Е.. Гончар Техред З. .Фанта Корректор Е Папп

Ф

Заказ 615/59 Тираж 1059 . Подписное

UHHNfM Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, ?К-35, Раушскаа наб., д. Ф/S

Филиал.ППП Патент, r. Ужгород, ул, Проекгнаа, 4