• Главная
  • rss-лента сайта solo-project.com


Цифровой вольтметр с двойным интегрированием

Цифровой вольтметр с двойным интегрированием
Структурная схема этого типа вольтметра приведена на рис. 43.


Рис. 43. Структурная схема ЦВ с двойным интегрированием

Цикл измерения ТЦ при этом методе состоит из двух интервалов времени Т1 и Т2, задаваемых соответственно длительностью импульса Т1 и паузой Т2 между импульсами. В начальный момент схема управления вырабатывает прямоугольный импульс Т1 с крутыми фронтом и срезом. В момент появления фронта электронный ключ К1 замыкается в положение 1 и на вход интегратора подается измеряемое постоянное напряжение. Начинается процесс интегрирования «вверх», при котором выходное напряжение интегратора растет по линейному закону. Крутизна этого напряжения (угол наклона α прямой 1 на рис. 44 б) пропорциональна значению измеряемого напряжения Uизм.

Продолжительность процесса интегрирования «вверх» равна длительности Т1 управляющего импульса. По окончании импульса Т1 триггер T перебрасывается из состояния 0 в состояние 1, одновременно схема управления переводит ключ К1 из положения 1 в положение 2. В результате вход интегратора подключается к источнику образцового напряжения , полярность которого противоположна полярности измеряемого напряжения . Начинается процесс интегрирования «вниз», при котором выходное напряжение интегратора линейно убывает. Крутизна этого напряжения (угол наклона β прямой 2 на рис. 44 б) прямо пропорциональна значению Uобр. В момент равенства 0 этого напряжения схема сравнения откликается выходным импульсом, который размыкает ключ К2 и возвращает триггер в исходное состояние. Как и в случае ранее рассмотренного цифрового вольтметра, за время открытого триггера на его выходе формируется прямоугольный импульс длительностью ∆t (рис. 44 г). В результате через временной селектор с генератора счетных импульсов поступает определенное количество импульсов на счетное устройство. Число этих импульсов ограничивается длительностью импульса триггера, то есть интервалом ∆t, который прямо пропорционален измеряемому напряжению :

. (9)


Рис. 44. Времяимпульсное преобразование интегрированием «вверх-вниз»

В измерительной технике импульс триггера, задающий продолжительность счета, принято называть временными воротами [15]. Процесс преобразования интервала ∆t в пропорциональное ему число импульсов достигается следующим образом. Электронный счетчик отпирается и запирается с помощью временного селектора (см. рис. 41, рис. 43). Счетные импульсы, непрерывно поступающие на первый вход селектора, могут проходить в счетчик только тогда, когда на втором входе селектора действует положительный импульс триггера. Следовательно, поступление счетных импульсов в счетчик зависит от состояния триггера, так что фиксируемое цифровым счетчиком определенное количество m-импульсов однозначно соответствует интервалу ∆t, который определяется в этом случае формулой:

,
где и – период и частота следования счетных импульсов.

Для получения прямого показания в секундах или ее долях значение частоты выбирают:

(Гц), (10)
где к = 1,2,3,…

Тогда интервал ∆t определится выражением:

(с), (11)
В данном вольтметре, как это видно из формулы (9), интервал ∆t прямо пропорционален измеряемому напряжению и не зависит от постоянной времени интегратора. В этом основное достоинство метода двойного интегрирования. Так как длительность импульса Т1 и образцовое напряжение могут поддерживаться постоянными с высокой точностью, то погрешность преобразования получается весьма малой.

Рассмотренный метод времяимпульсного преобразования с двойным интегрированием позволяет осуществить эффективную защиту от помех, измерять напряжения обеих полярностей, получать большое входное сопротивление прибора (не менее 10 МОМ), достаточно малую погрешность измерений ( младшего разряда счета). Существуют вольтметры трехтактного интегрирования, для которых характерно более высокое быстродействие.

Меры и наборы мер

Мерой называется средство измерений, предназначенное для воспроизведения физической величины заданного размера...

читать далее

Поскольку истинное значение измеряемой величины определить невозможно, вместо него на практике используют действительное значение...

читать далее

Технические характеристики измерительных трансформаторов

Основными техническими характеристиками трансформатора тока являются номинальные значения первичного и вторичного токов...

читать далее