Сделай Сам Свою Работу на 5

Цифровой вольтметр с числоимпульсным преобразованием

Метод числоимпульсного преобразования выполняется с использованием развертывающего сигнала. Структурная схема цифрового вольтметра (ЦВ) представлена на рисунке 7.7. Измеряемое напряжение Ux уравновешивается образцовым напряжением Ux поступающем на генератор ступенчатого напряжения. Это напряжение изменяется на DUx. с приходом каждого импульса. Одновременно импульсы от генератора импульсов поступают на ключ и далее на счетчик импульсов. Этот процесс продолжается до момента равенства Uk и Ux, что фиксируется сравнивающим устройством. В момент равенства напряжений на выходе сравнивающего устройства появляется стоп - импульс, который через триггер закрывает ключ, прекращая тем самым доступ импульсов от генератора к счетчику.

Счетчик подсчитывает число импульсов от момента начала преобразования, задаваемого старт- импульсом, до момента появления стоп -импульса от сравнивающего устройства. Измеренное выходное напряжение равно Ux=Nx×DUx.

При использовании такого метода преобразования можно реализовать следящий режим работы. В этом случае вместо обычного счетчика импульсов необходимо применять реверсивный счетчик, состояние. которого изменяется в зависимости от сигнала «>» или «<» с выходного сравнивающего устройства.

 

Рисунок 7.7 – Структурная схема ЦВ с числоимпульсным преобразованием

 

DUк = const

 

Рисунок 7.8 – Временные диаграммы работы ЦВ с числоимпульсным преобразованием

 

Появление этих сигналов свидетельствует о том, что входное напряжение увеличилось либо уменьшилось по сравнению с первоначальным. Напряжение на выходе генератора ступенчатого напряжения также либо увеличилось, либо уменьшилось и при этом реверсивный счетчик работает в режиме суммирования либо режиме вычитания, вследствие чего показания либо увеличиваются, либо уменьшаются. Время преобразования таких ЦВ составляет 102 или 103 срабатываний в секунду. Погрешность 0,02–0,1 %.

В ЦВ частотно-импульсного преобразования, который также относится к устройству с числоимпульсным преобразованием, входная величина предварительно преобразуется в частоту импульсов, которая далее измеряется рассмотренным выше методом.



 

7.8 ЦВ с времяимпульсным преобразованием

 

Данные приборы делятся на приборы с преобразованием мгновенных и средних за определенное время значений входных сигналов. В тех и в других входная величина преобразуется во временной интервал, который затем преобразуется в цифровую форму. Структурная схема такого устройства имеет вид, приведенный на рисунке 7.9, временная диаграмма приведена на рисунке 7.10.

 

 

 

СУ- сравнивающее устройство; ГИСЧ- генератор импульсов стабильной частоты; ГЛН- генератор линейно изменяющегося напряжения; СИ-счетчик импульсов; СУ1, СУ2 -сравнивающие устройтсва

 

Рисунок 7.9 - Структурная схема ЦВ с времяимпульсным преобразованием

, но ,

где к – коэффициент нарастания Uk.

 

.

Выход ГЛН соединен со входами двух сравнивающих устройств с момента запуска t0, когда Uk начинает линейно нарастать, СУ поочередно срабатывают в моменты времени t1 и t2. В момент t1 срабатывает СУ1, в момент t2 –СУ2. При этом на выходах СУ1 и СУ2 появляются импульсы, переводящие триггер в два состояния. На протяжении tx = t2 - t1, ключ открыт и через него импульсы стабильной частоты от ГИСЧ поступают на СИ.

ЦВ времяимпульсного преобразования отличается простотой реализации, возможностью построения отдельных узлов и АЦП, и АЦП в целом виде интегральной МС. Эти ЦВ при основной приведенной погрешности от 0,05% до 0,15 % отличаются достаточно высоким быстродействием. Погрешность в основном обусловлена нелинейностью Uk, нестабильностью порогов срабатывания сравнивающих устройств, нестабильностью частоты f0 ГИ.

 

Рисунок 7.10 – Временные диаграммы ЦВ с времяимпульсным преобразованием

 

ЦВ времяимпульсного преобразования отличается простотой реализации, возможностью построения отдельных узлов и АЦП, и АЦП в целом виде интегральной МС. Эти ЦВ при основной приведенной погрешности от 0,05% до 0,15% отличаются достаточно высоким быстродействием. Погрешность в основном обусловлена нелинейностью Uk, нестабильностью порогов срабатывания сравнивающих устройств, нестабильностью частоты f0 ГИ. Недостатком таких приборов является их низкая помехоустойчивость. Для уменьшения погрешности и влияния помех применяют цифровое усреднение восьми и более результатов преобразования. При времени преобразования 0,02-0,10 сек. По такой схеме построены ЦВ: В7-16, В71-ВА и др.



©2015- 2019 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.