1. Яка різниця у будові та принципу дії цифрових вимірювальних приладів часового перетворення розгортаючої та інтегруючої дії? Цифрові вольтметри розгортаючого часового перетворення

В даних приладах вимірювана напруга U_x порівнюється з напругою розгортки U_Р(t), яка формується генератором пилоподібної напруги ГПН і змінюється за лінійним законом. Інтервал часу від початку процесу розгортки до моменту рівності напруг пропорційний напрузі U_x. Структурна схема ЦВР і часова діаграма його роботи наведені відповідно на рис. 6.6 і 6.7.

Рисунок 6.6 - Стуктурна схема ЦВР.

Рисунок 6.7 – Часова діаграма роботи ЦВР

Імпульси U_з , які виробляються генератором імпульсів ГІ і подільником частоти ПЧ, встановлюють трігер Тг в одиничний стан і запускають генератор пилоподібної напруги (ГПН), який формує напругу розгортки U_p. У момент рівності напруг U_x і U_p пристрій порівняння ПП виробляє імпульс, який повертає трігер Тг в нульовий стан. Тривалість цього імпульсу

=U_x/V_p, (6.9)

де V_p – швидкість розгортання напруги розгортки. Протягом часу T_x відкритий ключ К і імпульси U_N зразкової частоти f₀ з генератора ГІ поступають в лічильник Ліч, кількість яких пропорційна вимірюваній напрузі.

N=T_xf₀=U_xf₀/V_p. (6.10)

Джерелами похибок даних приладів є: похибка квантування, нестабільність порогу спрацювання ПП, нелінійність кута нахилу сигналу розгортки, зміщення початкового рівня напруги розгортки. Типи вольтметрів: В7-16, Ф4830 та ін.

6.3.2 Інтегруючі цифрові вольтметри часового перетворення

ЦВІ здійснюють аналогове інтегрування вимірюваної напруги. Особливо часто використовується метод двотактного інтегрування, який оснований на порівнянні інтегралів вимірюваної напруги U_x і зразкової напруги U₀.

Структурна схема ЦВ двотактового інтегрування наведена на рис. 6.7а, а часова діаграма його роботи на рис. 6.7б.

При поступленні імпульса запуску U_з трігер Тг1 встановлюється в одиничний стан. Сигнал U_Тг1 з його виходу відкриває ключ Кл2 і на вхід інтегратора Інт поступає вимірювана напруга U_x. Одночасно сигнал U_Тг1 відкриває ключ Кл3 і імпульси генератора імпульсів ГІ з частотою f₀ поступають на подільник частоти ПЧ. Якщо коефіцієнт поділу ПЧ рівний k₀, то за час T₀=t₂-t₁=k₀/f₀ на виході ПЧ появиться імпульс, який встановлює Тг1 в нульовий стан, а Тг2 – в одиничний. При цьому закривається ключ Кл2, інтегрування U_x припиняється, а відкривається ключ Кл1 і на вхід Інт подається зразкова (опорна) напруга U₀, полярність якої протилежна полярності U_x.

За час Т₀ напруга на виході Інт рівна

, (6.11)

де  - постійна часу інтегрування.

При t>t₂ на виході Інт формується напруга

(6.12)

В момент t₃, коли напруга на виході Інт досягає нульового значення, пристрій порівняння ПП подає сигнал на трігер Тг2, в результаті чого закривається ключ К1 і припиняється інтегрування. При цьому

д е - середнє за час Т₀=k/f₀ значення вимірюваної напруги. T_x=t₃-t₂ – тривалість прямокутного імпульса на виході Тг2.

Імпульс U_Тг2 на час T_x відкриває ключ Кл і імпульси ГІ з частотою f₀ подаються на вхід лічильника Ліч. Кількість імпульсів U_N(t), підрахована лічильником

N_x=T_xf₀ (6.14)

Переваги: висока завадостійкість, висока точність вимірювання (0.05-0.1%).

Типи вольтметрів: В7-22, В7-28, Щ68000, Щ68002.

Для зменшення похибки від завад сіткової мережі намагаються частоту f₀ робити кратною частоті завади (Т₀=20 мс = 1/50 Гц).