2.8 Блок автоматического выбора предела измерений

Современные средства измерений – например вольтметры, как правило, предназначены для измерения напряжения в широком диапазоне. Такие приборы обычно имеют несколько пределов измерений. Переключение пределов измерений при этом может осуществляться вручную (оператором) или автоматически. Второй способ является более предпочтительным.

В средствах измерения с ручным выбором предела измерения увеличивается времени измерения из-за необходимости выбора правильного предела. В средствах измерения с ручным выбором пределов измерения получение достоверного результата сводится к последовательному перебору пределов измерения от максимального к минимальному. При автоматическом выборе пределов (АВП) измерения, внутренняя схема анализа самостоятельно выбирает наиболее оптимальный с точки зрения погрешности предел измерения и это процесс проходит гораздо быстрее, чем в ручном режиме.

В основе всех схем выбора предела измерений лежит метод изменения чувствительности. Общая структурная схема для реализации АВП измерения приведена на рисунке 2.34.

ВУ – входное устройство с переменным коэффициентом передачи, УС – устройство сравнения, УУ – устройство управления, БПЭ – блок переключающих элементов, ИП – индикатор предела Рисунок 2.34 – Общая структурная схема АВП измерения

Рассмотрим принцип работы данной схемы. Входной сигнал, проходя через ВУ, изменяется в K раз. Коэффициент K может изменяться УУ с помощью БПЭ. Сигнал с выхода ВУ поступает на УС. В случае если этот сигнал больше порогового напряжения, УУ изменяет коэффициент преобразования. Это происходит до тех пор, пока сигнал с выхода ВУ не станет меньше порогового напряжения.

Существует следующие типа выбора предела:

• с постепенным увеличением чувствительности прибора,

• с постепенным уменьшением чувствительности прибора,

• с реверсивным изменением чувствительности прибора.

Структурная схема блока АВП измерений с постепенным увеличением чувствительности приведена на рисунке 2.35.

ВУ – входной усилитель, УС – устройство сравнения Рисунок 2.35 – Структурная схема блока АВП измерения с постепенным увеличением чувствительности

После приход сигнала RESET счетчик СТ сбрасывается в 0, на нулевом выходе дешифратора DC появляется управляющий сигнал, который включает контакт, выбирающий минимальный коэффициент передачи для ВУ. При этом на выходе ВУ присутствует минимально возможное напряжение. При этом если на выходе устройства сравнения появляется логическая 1. Логическая 1 разрешает прохождение частоты на вход счетчика. Счетчик считает на увеличение. После прихода одного импульса, значение счетчика увеличивается на единицу, а, следовательно, активное напряжение появляется на следующем выходе дешифратора и снимается с предыдущего. Таким образом, происходит изменение коэффициента передачи ВУ. И так продолжается до тех пор, пока не станет верным неравенство:

Недостатком метода АВП с постепенным увеличением чувствительности является нестабильное и относительно большое время нахождения предела измерения.

Метод АВП измерения с постепенным уменьшением чувствительности прибора аналогичен вышеописанному методу, но сравнение начинается с максимального значения коэффициента преобразования. Это достигается изменением порядка подключения выходов дешифратора к управляемым ключам и заменой УС, единица на выходе которого появляется в случае, если опорное напряжение меньше.

Реверсивный метод выбора предела позволяет уменьшить время нахождения предела измерения. Поиск ведется всегда от последнего предела измерения.

При реверсивном изменении чувствительности прибора в схеме используется реверсивный счетчик и два устройства сравнения (УС). Одно устройство сравнивает сигнал с выхода усилителя с верхним значением напряжения для предела, другое – с нижним значением напряжения для предела. Результаты работы УС выбирают направление счета счетчика, который считает до тех пор, пока не будет выполнено неравенство: , где - нижний предел, - верхний предел