измерения напряжения в цепи постоянного тока

Для измерения напряжения в цепи постоянного тока использовался цифровой вольтметр (ЦВ) с времяимпульсным преобразованием. Времяимпульсный вольтметр с двойным интегрированием ...

7

Входное устройство – содержит делитель напряжения; в вольтметрах переменного тока он включает в себя также преобразователь переменного тока в постоянный.
АЦП – преобразует аналоговый сигнал в цифровой, представленный цифровым кодом. Использование в АЦП двоично-десятичного кода облегчает обратное преобразование цифрового кода в десятичное число.
Цифровое отсчетное устройство – отражает десятичное число. Для получения показаний в цифровой форме применяют знаковые индикаторы (сегментные и газоразрядные).
Управляющее устройство – все узлы схемы соединены с управляющим устройством.

Структурная схема цифрового вольтметра,
реализующего метод двухтактного интегрирования
SA1 SA2 SA3
ИнП
1 SA4
Ux 1 1 C
2 ВУ
2 2 SA5 R СУ
Uo а б
i
SA6

N


Измеряемое напряжение непосредственно (переключатели SA1, SA2 в позиции 1) или через делитель напряжения ДН (SA1, SA2 в позиции 2), с помощью которого выбирается нужный диапазон измерения, затем через фильтр Ф (SA3 в позиции 2) или непосредственно (SA3 в позиции 1) подается на ключ SA4. Система ключей SA4, SA5, SA6 предназначена для подачи на входной усилитель ВУ измеряемого или одного изопорных напряжений положительной или отрицательной полярности, последние вырабатываются источником опорных напряжений ИОН в виде высокостабильных одинаковых по абсолютной величине, но разных по знаку напряжения постоянного тока.
К выходу ВУ подключен интегрирующий преобразователь ИнП на основе операционного усилителя с конденсатором в цепи ООС. Резистор R преобразует входное напряжение ИнП в пропорциональное значение тока iх=UxКдКу/R, где Кд и Ку – коэффициенты передачи ДН и ВУ; для выключенного ДН (SA1, SA2 в позиции 1) Кд=1. Этот ток, если пренебречь входным током усилителя ИнП, протекает через конденсатор С и заряжает его, при этом выходное напряжение ИнП возрастает. В момент t=t1 ключ SA4 размыкается и замыкается SA5 или SA6. Теперь на вход ВУ подается опорное напряжение, полярность которого выбирается так, чтобы оно было противоположным полярности Ux и снимало заряд с конденсатора. С, накопленный за время замкнутого состояния SA4.
Ua Uo
t
Ux
Uб t
t1 t2
Диаграмма напряжений на входе и выходе интегрирующего преобразователя
На рисунке показана временная диаграмма напряжений в точках а и б. На диаграмме видно два такта в цикле работы преобразователя :первый такт длительностью t1 соответствует заряду конденсатора, во второй такт длительностью t2 – его разряду. Это и послужило основой для названия метода преобразования – двухтактное интегрирование.
Момент окончания интервала t2 соответствует моменту прохождения выходным напряжением ИнП через нулевой уровень, что фиксируется сравнивающим устройством СУ. Значение Uo постоянно и во времени не меняется, поэтому U2=(Ку/RC)Uot2/
Так как напряжение на выходе ИнП в начале и конце цикла измерения равно нулю, то справедливо равенство U1=U2, подставив в которое полученные выше выражения, после сокращения одноименных величин получим: КдUxcpt1=Uot2, откуда t2=(Кдt1/Uo) Uxcp.
Число N в виде кода подается на цифровое отсчетное устройство ЦОУ и через специальный разъем может быть выдано во внешние устройства (ЭВМ, память и т.п.).щим устройством СУ.
3.
Дано:
Частота генератора счетных импульсов f0=2,5МГц
Коэффициент скорости изменения напряжения на выходе к=7,5 В/с