Наибольшее распространение из времяимпульсных методов, реализуемых в цифровых вольтметрах, нашли различные варианты метода двойного интегрирования, обеспечивающего измерение среднего значения Ux.
Структурная схема ЦВ с двойным интегрированием дана на рисунке 2.9.
Рисунок 2.9 – Структурная схема ЦВ с двойным интегрированием
Измеряемое напряжение преобразуется в пропорциональное число счетных импульсов. Цикл преобразования Тц состоит из двух интервалов времени Т1 и Т2. В начале цикла устройство управления вырабатывает импульс калиброванной длительности Т1, который подается на один из входов электронного переключателя. Поэтому в течение интервала Т1 на вход интегратора через входное устройство и электронный переключатель поступает измеряемое напряжение постоянного тока. Начинается первый такт интегрирования «вверх», при котором выходное напряжение интегратора растет по линейному закону. Крутизна этого напряжения пропорциональна напряжению Ux.
Длительность первого такта интегрирования равна длительности Т1 управляющего импульса. В момент окончания импульса Т1 триггер перебрасывается из состояния «0» в состояние «1» и электронный
переключатель соединяет вход интегратора с источником опорного напряжения Uоп и, полярность которого противоположна полярности измеряемого напряжения. Начинается второй такт интегрирования «вниз», в течение которого напряжение на выходе интегратора линейно убывает. Скорость убывания этого напряжения пропорциональна значению опорного напряжения.
Момент Т2, когда напряжение на выходе интегратора становится равным нулю, определяет окончание второго такта интегрирования. При этом, срабатывает устройство сравнения, и триггер переводится из состояния «1» в состояние «0».
С выхода триггера на один из выходов временного селектора поступает прямоугольный импульс длительностью Тх = Т2 – Т1, который заполняется счетными импульсами, подсчитываемыми счетчиком. Их число пропорционально измеряемому значению напряжения. Цикл измерения закончен.
Структурная схема ЦВ с преобразованием напряжения в частоту дана на рисунке 2.10.
Рисунок 2.10 – Структурная схема ЦВ с преобразованием напряжения в частоту
ЦВ данного типа преобразует напряжение постоянного тока в частоту следования импульсов.
Данный ЦВ работает периодически. Длительность одного цикла измерения постоянна и определяется в основном длительностью эталонного интервала времени, в течение которого измеряется частота сигналов. Момент начала измерения устанавливается по управляющим сигналам, поступающим на задающий генератор со схемы запуска.
Работа ЦВ в течение одного цикла измерения осуществляется следующим образом. Перед началом измерения счетчик устанавливается в нулевое состояние. Управляющий импульс с выхода схемы запуска поступает на генератор образцовых «интервалов времени» с кварцевой стабилизацией частоты. Импульсы с эталонной длительностью поступают на вход делителя частоты, на выходе которого формируется импульс с эталонной длительностью Т0.
Измеряемое напряжение Uх через входной делитель и усилитель подается на вход преобразователя «напряжение - частота». Импульсы с выхода преобразователя «напряжение - частота» поступают на вход схемы «И». Число импульсов Nx с частотой Fx, прошедшее на выход схемы «И» за интервал Т0, фиксируется счетчиком и индицируется цифровым индикатором.
Структурная схема ЦВ поразрядного кодирования дана на рисунке 2.11.
Рисунок 2.11 – Структурная схема ЦВ поразрядного кодирования
ЦВ последовательно сравнивает измеряемое напряжение с рядом образцовых напряжений, значения которых задаются по определенному закону. Число, соответствующее набору образцовых напряжений, которым компенсируется измеряемое напряжение, представляет это значение в закодированной форме.
Данный ЦВ работает периодически. За один цикл измерений выполняется одно измерение. Время цикла измерения определяется выбранным алгоритмом формирования компенсационного напряжения.
Входное напряжение Uх поступает на вход делителя, а с его выхода через входной усилитель напряжения k*Uх поступает на вход схемы сравнения. По сигналу запуска начинает работать тактовый генератор. Импульсы с его входа поступают на вход схемы управления. Под действием каждого тактового импульса на выходе схемы управления формируются кодовые сигналы, которые поступают на входы ЦАП и одновременно на входы дешифратора. На выходе ЦАП формируется компенсирующее напряжение, которое поступает на другой вход схемы сравнения. Схема сравнения в зависимости от знака разности Uкомп - k*Uх подает соответствующий сигнал в схему управления. Данный сигнал воздействует на ЦАП таким образом, что в течение нескольких тактов происходит уравновешивание k*Uх напряжением Uкомп в соответствии с выбранным кодом.
В момент уравновешивания значение кода управления фиксируется в схеме управления и через дешифратор поступает на входы индикатора, где оно высвечивается в виде десятичных цифр.
19
Поможем написать любую работу на аналогичную тему