SU834902A2 - Способ измерени посто нных напр -жЕНий и уСТРОйСТВО дл ЕгО ОСущЕСТ-ВлЕНи - Google Patents

Description

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано как в системах автоматического контроля, так и в цифровых измерительных приборах универсального и специального назначения.

По основному авт.св. № 744978 известен способ измерения постоянных напряжений и устройство для его осуществления, основанный на промежуточном преобразовании во временной интервал, за счет интегрирования измеряемого постоянного напряжения в течение интервала времени, равного целому числу периодов сигнала помехи переменного тока, и интегрирования опорного напряжения, полярность которого противоположна полярности измеряемого, которое начинают в момент достижения проинтегрированным измеряемым постоянным напряжением развертывающегося во времени напряжения jU( t) = (1- γ) t где t - текущее время;

Т - интервал времени, равный целому числу периодов сигнала помехи переменного тока;

U - опорное напряжение;

•С - постоянная времени интегрирования;

с последующим преобразованием временного интервала в код путем заполнения импульсами образцовой частоты. _t Устройство для осуществления спобоба содержит источник'·опорного напряжения, выход которого соединен с первым входом первого ключа, второй вход которого через блок формирования периода интегрирования опорного напряжения соединен с выходами компаратора и устройства сравнения, первые входы которых через интегратор соединены с выходами первого и второго ключей, причем вход второго ключа через последовательно соединенные устройства формирования импульсов образцовой частоты, которые образуют блок управления, соединен с первым входом счетчика, второй вход которо,го соединен через элемент И с выходом генератора импульсов образцовой частоты и вторым входом первого ключа, первый вход которого соединен с первым входом третьего ключа, второй вход третьего ключа соединен со входом второго ключа, а выход со входом формирователя развертыва ющего во времени напряжения, который образован последовательно соединенными интеграторами и суммирующим устройством, входы которого соединены с выходами интеграторов, выход которого соединен со вторым входом уст»· |РОйства сравнения [1].

Недостаток способа и устройства для его осуществления обусловлен возможностью измерения постоянных напряжений только одного знака. ««

Цель изобретения - преобразование разнополярных напряжений.

Поставленная цель достигается тем, что в способе измерения постоянных напряжений осуществляют удвоение амплитуды развертывающего напряже- 15 ния, а в первом такте интегрируют также опорное напряжение положительной полярности, а в устройство для . осуществления этого способа введены дополнительный ключ, источник образ- 20 цового положительного напряжения и удвоитель напряжения, включенный между выходом формирователя развертывающего напряжения и вторым входом устройства сравнения, причем выход допол-25 нительного ключа соединен с выходом первого ключа, первый вход - с выходом источника образцового положительного напряжения, второй вход - с дополнительным выходом блока формированйя периода интегрирования опорных напряжений, дополнительный вход которого соединен с шиной старт.

На фиг. 1 представлена временная диаграмма, поясняющая принцип дейст- _ вия предлагаемого способа измерения постоянных напряжений; на фиг. 2 блок-схема устройства для осуществления способа.

Временная диаграмма (фиг.1) состоит из развертывающего во времени 40 напряжения 1, изменяющегося по фор,муле:

ты, блок 19 формирования периода интегрирования опорных напряжений, компаратор 20, устройство 21 сравнения, шина 22 старт, шина 23 стоп и цифровой измеритель 24 временного интервала, состоящий из' вентиля и счетчика, с выхода которого снимается результат измерения цифровой, код.

Измерение постоянных напряжений ’ осуществляется в два такта.

В течение первого такта происходит интегрирование измеряемого постоянного напряжения и образцового напряжения положительной полярности и развертывание во времени напряжения 1. В момент времени при достижении проинтегрированным напряжением 2 развертывающего во времени напряжения 1 заканчивается первый такт. Для этого момента времени записано уравнение

откуда время первого такта равно

Т.

Во время второго такта происходит интегрирование измеряемого постоянного напряжения и опорного напряжения отрицательной полярности. Второй такт длительностью заканчивается при равенстве проинтегрированных напряжений 2 в первом и втором-тактах |(и_х +и₀)^ + |(ϋ/- u_o)t₂ =0, откуда время второго такта, т.е. время 5, в течение которого интегрировалось опорное напряжение отрицательной полярности, равно

U.(t) = (1- |) t 2, проинтегрированного напряжения 2, времени 3 интегрирования измеряемого постоянного напряжения, времени 4 и 5 интегрирования опорных разнополярных напряжений.

Устройство для осуществления способа (фиг.2) содержит интегратор 6, построенный на операционном усилителе с емкостной обратной связью, ключи 7-9, шину 10 измеряемого постоянного напряжения, источник 11 образцового положительного напряжения, источник 12 опорного напряжения,. ключ 13, формирователь 14 развертывающего напряжения, удвоитель 15 напряжения, блок 16 управления с устройством 17 формирования периода интегрирования измеряемого, напряжения и генератором 18 заполняющих импульсов образцовой часто45 t . _У_д.,±..Цх_ _t

U_o - ’

Подставляя значение t, , имеем 1

т.

Окончательный результат измерения путем заполнения временного интервала импульсами образцовой частоты можно выразить _м , t Ц*. ^т где N - цифровой код измеряемого ¢0 напряжения;

At|< - длительность импульсов образцовой частоты.

Работа устройства для осуществления способа происходит в два так65 та следующим образом.

При поступлении на шину 22 старт импульса устанавливается в ноль цифровой измеритель 24 временного интервала и запускает генератор 18 импульсов образцовой частоты блока 16 управления. Импульсы образцовой частоты поступают в устройство 17 формирования периода интегрирования измеряемого напряжения, которое формирует интервал времени длительностью Т, равной целому числу периодов сигнала помехи переменного тока. В результате этого измеряемое напряжение с шины 10 через ключ 7 поступает на вход интегратора 6, а опорное напряжение отрицательной полярности источника 12 опорного напряжения через ключ 13 - на вход формирователя 14 развертывающего напряжения. По.сигналу старт также срабатывает блок 19 формирования периода интегрирования опорных напряжений, подключая ко входу интегратора 6 через ключ 8 образцовое напряжение положительной полярности источника 11. Происходит совместное интегриро' вание измеряемого напряжения и образцового напряжения положительной поляр ности. Напряжение формирователя 14 развертывающего напряжения удваивается блоком 15.

Первый такт заканчивается при равенстве напряжений на выходе интегратора 6 и выходе удвоителя 15'. В. этот момент устройство 21 сравнения вырабатывает импульс, по сигналу которого блок 19 формирования периода интегрирования опорных напряжений через ключ 8 отключает образцовое напряжение положительной полярности источника 11 и через' ключ 9 подключает ко входу интегратора 6 опорное напряжение отрицательной полярности источника 12. Происходит совместное интегрирование измеряемого напряжения и опорного напряжения отрицательной полярности. Второй тактзаканчивается при достижении напря_ч жения на выходе интегратора уровня срабатывания компаратора 20. В этот момент на шине 23 образуется стопимпульс,по сигналу которого блок 19 формирования опорных напряжений отключает опорное напряжение отриНательной полярности источника 12 от входа интегратора 6. Так же отключается измеряемое напряжение от входа интегратора и опорное напряжение отрицательной полярности от входа формирователя 14 развертывающего во времени напряжения. Временной интервал, получаемый на выходе блока 19 формирования Периода интегрирования опорных напряжений, в цифровом измерителе 24 временного интервала заполняется импульсами генератора 18 импульсов образцовой частоты, в результате чего на выходах цифрового измерителя 24 формируется цифровой код, прямо пропорциональный измеряемому напряжению.

Claims (2)

1. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПОСТОЯННЫХ НАПРЯ/ХЕНИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ющего во времени напр жени , который образован последовательно соединенными интеграторами и суммирующим уст ройством, входы которого соединены с выходами интеграторов, выход которого соединен со вторым входом устг |ройства сравнени  1. Недостаток способа и устройства дл  его осуществлени  обусловлен воз можностью измерени  посто нных напр  жений только одного знака, Цель изобретени  - преобразование разнопол рных напр жений. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в способе измерени  посто н ных напр жений осуществл ют удвоение амплитуды развертывающего напр жени , а в первом такте интегрируют также опорное напр жение положительной пол рности, а в устройство дл  . осуществлени  этого способа введены дополнительный ключ, источник образцового положительного напр жени .и удвоитель напр жени ,включенный межд выходом формировател  развертывающего напр жени  и вторым входом устройства сравнени , причем выход допо нительного ключа соединен с выходом первого ключа, первый вход - с выходом источника образцового положитель ного напр жени , второй вход - с дополнительным выходом блока формировани  периода интегрировани  опорных напр жений, дополнительный вход которого соединен с шиной старт. На фир. 1 представлена временна  диаграмма, по сн юща  принцип действи  предлагаемого способа измерени  посто нных напр жений; на фиг. 2 блок-схема устройства дл  осуществлени  способа. Временна  диаграмма (фиг.1) состоит из развертывающего во времени напр жени  1, измен ющегос  по фор.муле: U.(t) (1- у) t 2, проинтегрированного напр жени  2, времени 3 интегрировани  измер емого посто нного напр жени , времени 4 и 5 ийтегрировани  опорных разнопол рных напр жений. Устройство.дл  осуществлени  способа (фиг.2) содержит интегратор б, построенный на операционном усилителе с емкостной обратной св зью , ключи 7-9, шину 10 измер емого посто нного напр жени , источник 11 образцового положительного напр  жени , источник 12 опорного нёшр жени ,. ключ 13, формирователь 14 развертывающего напр жени  , удвойтель 15 напр жени , блок 16 управле ни  с устройством 17 формировани  периода интегрировани  измер емого, напр жени  и генератором 18 заполн ющих импульсов образцовой частоты , блок 19 формировани  периода интегрировани  опорных напр жений, компаратор 20, устройство 21 сравнени , шина 22 старт, шина 23 стоп и цифровой измеритель 24 временного интервала, состо щий из вентил  и счетчика, с выхода которого снимаетс  результат измерени  цифровой , код. Измерение посто нных напр жений осуществл етс  в два такта. В течение первого такта происходит интегрирование измер емого посто нного напр жени  и образцового напр жени  положительной пол рности и развертывание во времени напр жени  1. В момент времени t при достижении проинтегрированным напр жением 2 развертывающего во времени напр жени  1 заканчиваетс  первый такт. Дл  этого момента времени записано уравнение |( u)t; (i-ii-)t откуда врем  первого такта равно . «.Ч-1;Во врем  второго такта происходит интегрирование измер емого посто нного напр жени  и опорного напр жени  отрицательной пол рности. Второй такт длительностью t,, заканчиваетс  при равенстве проинтегрированных напр жений 2 в первом и втором-тактах |(Uy +Uo)t + |(U/- Uo)t2 0, откуда врем  второго такта, т.е. врем  5, в течение которого интегрировалось -опорное напр жение отрицательной пол рности, равно UQ + Цх t о X Подставл   значение t 2 2U Результат измерени  выразитс  менным интервалом t + Окончательный результат измерепутем заполнени  временного ервала импульсами образцовой тоты можно выразить t Lk, Т &amp;t ,Uo дГц N - цифровой код измер емого напр жени ; 6tM - длительность импульсов образцовой частоты. Работа устройства дл  осуществлеспособа происходит в два такследующим образом. При поступлении на шину 22 старт импульса устанавливаетс  в ноль цифровой измеритель 24 временного интервала и запускает генератор 18 импульсов образцовой частоты блока управлени . Импульсы образцовой частоты поступают в устройство 17 формировани  периода интегрировани  измер емого напр жени , которое формирует интервал времени длительностью Т, равной целому числу периодов сигнала помехи переменного тока В реэультате этого измер емое напр жение с шины 10 через ключ 7 поступа ет на вход интегратора б, а опорное напр жение отрицательной пол рности источника 12 опорного напр жени  через ключ 13 - на вход формировател  14 развертывающего напр жени . По,сигналу старт также срабатывает блок 19 формировани  периода интегрировани  опорных напр жений, подключа  ко входу интегратора б через ключ 8 образцовое напр жение положительной пол рности источника 11. Происходит совместное интегрирование измер емого напр жени  и образ цового напр жени  положительной пол  ности. Напр жение формировател  14 развертывающего напр жени  удваивает с  блоком 15.. Первый такт заканчиваетс  при равенстве напр жений на выходе интегратора 6 и выходе удвоител  15. В. этот момент устройство 21 сравнени  вырабатывает импульс, по сигналу которого блок 19 формировани  периода интегрировани  опорных напр жений через ключ 8 отключает образцовое напр жение положительной пол рности источника 11 и через ключ 9 подключает ко входу интегратора б опорное напр жение отрицательной пол рноети источника 12. Происходит совместное интегрирование измер емого напр  жени  и опорного напр жени  отрицательной пол рности. Второй тактзаканчиваетс  при достижении напр жени  на выходе интегратора уровн  срабатывани  компаратора 20. В-этот момент на шине 23 образуетс  стоп импульс .по сигналу которого блок 19 формировани  опорных напр жений отключает опорное напр жение отри- . цательной пол рности источника 12 от входа интегратора 6. Так же отключаетс  измер емое напр жение от входа интегратора и опорное напр жение отрицательной пол рности от входа формировател  14 развертывающего во времени напр жени . Временной интервал, получаемый на выходе блока 19 формировани  Периода интегрировани  опорных напр жений, в цифровом измерителе 24 временного интервала заполн етс  импульсами генератора 18 импульсов образцовой частоты , в результате чего на выходах цифрового измерител  24 формируетс  цифровой код, пр мо пропорциональный измер емомунапр жению. Формула изобретени  1.Способ измерени  посто нных напр жений по авт. св. № 744978, отличающийс  тем, что, с целью преобразовани  разнопол рных напр жений, осуществл ют удвоение амплитуды развертывающего напр жение , а в первом такте интегрируют также опорное напр жение положительной пол рности.
2. 2.Устройство дл  осуществлени  способа по п. 1, отличающее с   тем, что введены дополнительный ключ, источник образцового положительного напр жени  и удвоитель напр жени , включенный между выходом формировател  развертывающего напр жени  и вторым входом устройства сравнени , причем выход дополнительного ключа соединен с выходом первого ключа, первый вход - с выходом источника образцового положительного напр жени , второй вход - с дополнительным выходом блока формировани  периода интегрировани  опорных напр жений , дополнительный вход которого соединен с шиной старт. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 744978, кл. Н 03 К 13/20, 25.05.78.