logo
Shpory gosy

55. Цифровые вольтметры (цв) временного преобразования

Рассмотрим некоторые структуры вольтметров. Цифровые вольтметры (ЦВ) временного преобразования реализуются по методу развертывающего преобразования и могут быть неинтегрирующими и интегрирующими (ИЦВ).

Н

К

ГИ

ДЧ

ГПН

Uз

Upm

Ux

UT

N

еинтегрирующие ЦВ предназначены для измерения мгновенных значений входного напряжения. Эти вольтметры не защищены от действия помех и не обеспечивают высокой чувствительности и разрешающей способности. Здесь значение измеряемого напряжения их предварительно преобразуется в интервал времени Тx, который кодируется методом последовательного счета. На рис. 12.7, а, б представлены структурная схема и временная диаграмма работы цифрового вольтметра развертывающего временного преобразования (ЦВР). В ЦБР преобразование их в Tх производится посредством сравнения их с линейно изменяющимся напряжением иp , формируемым генератором пилоообразного напряжения ГПН.

Импульсы из запуска, вырабатываемые генератором импульса ГИ и делителем частоты ДЧ, устанавливают триггер Т в единичное состояние и запускают ГПН, который формирует напряжение развертки иp=vpt, где vp =Upm/T — скорость нарастания пило­образного напряжения; Upm — максимальное значение н

UT1

Uи

U3

UT2

NX

апряжения развертки; Т — время развертки. Обычно ГПН представляет собой интегратор, подключаемый на заданное время к источнику постоянного опорного на­пряжения. В момент равенства иx и иp устрой­ство сравнения УС вырабатывает импульс, возвращающий триггер Т в нулевое состояние. Триггер Т формирует импульс иT длительностью Tх=иx/иp в течение которой открыт ключ К и импульсы образцовой частоты f0 поступают в счетчик Сч. Количество импульсов, накапливаемых в Сч,

Интегрирующие цифровые вольтметры получили наибольшее распространение среди цифровых вольтметров. Главное достоинство их — высокая помехозащищенность.

Как известно, самой распространенной помехой является переменное напряжение с частотой промышленной сети.

И

УИ

нтегрирование входного напряжения, т. е. усреднение за некоторый фиксированный интервал времени, позволяет получить результат (теоре­тически) без влияния помехи.

М етод интегрирования нашел свое развитие в ИЦВ двухтактного ин­тегрирования, в которых происходит сравнение интегралов измеряемого и образцового напряжений.

Работа ИЦВ инициируется поступлением импульса запуска Uз от устройства управления и триггер Т1 открывает ключ К2, разрешая тем самым прохождение на интегратор И измеряемого напряжения Uх.

Одновременно открывается ключ К3 и импульсы с частотой f0 с ГИ поступают на вход ДЧ. При выбранном коэффициенте деления К0 через время t0 = t2 – t1 на выходе ДЧ появляется импульс управления триггера Т2 и Т1, который инвертирует их состояния. Тем самым закрывается ключ К2, заканчивая интегрирование измеряемого напряжения Uх, и открывается ключ К1, подключающий на вход И опорное напряжение Uоп, полярность которого противоположна Uх.

К — ключ; Т — триггер; И — интегратор; УС — устройство сравнения; Сч — счетчик; ГИ — генератор импульсов; УИ — устройство индикации.

В момент времени t3, когда напряжение и Un(t3) =0, cрабатывает устройство сравнения УС, триггер Т2 возвращается в исходное состояние, ключ К1 закрывается и интегрирование заканчивается.

Tx*Ux = Ton*Uon

Импульс T2 с длительностью Тx открывает счетчик Сч. Количество импульсов при этом

пропорционально среднему значению измеряемого напряжения.

Результат измерения NX не зависит от значения постоянной времени интегрирования  интегратора и частоты f0.

ИЦВ двухтактного имеют значительно погрешность измерения, чем ЦВ развертывающего временного преобразования.

Как правило, ИЦВ двухтактного интегрирования обеспечивают 10 —20 измерений в секунду. Интегрирующие ЦВ используются в ИИС вкачестве прецизионных АЦП.