6.2 Цифровые вольтметры постоянного тока с поразрядным кодированием (взвешиванием)

Цифровой вольтметр с поразрядным кодированием представляет собой прибор электромеханического типа с следящим уравновеши­ванием, в котором происходит последовательное сравнение значе­ний измеряемой величины с рядом дискретных значений образцовой величины. Схема такого вольтметра представлена на рис. 6.4, а. Измеряемое напряжение через аттенюатор (делитель напряже­ния) подается на устройство сравнения, на второй вход которого поступает дискретное компенсационное напряжение , создавае­мое источником образцового напряжения и дискретным компенса­тором. Последний состоит из трех декад (рис. 6.4, б), содержащих четыре резистора «весом» 2, 4, 2, 1, и из добавочной декады, содер­жащей один резистор «весом» 1. Значения сопротивлений резисто­ров каждой декады отличаются от значений сопротивлений резисто­ров следующей декады в 10 раз (на рис. 6.4, б показана одна декада резисторов).

Рисунок 6.4 - Структурная (а), электрическая (б) схемы цифрового вольтметра с по­разрядным кодированием и временные диаграммы (в) напряжений, поясняющие принцип компенсации

Сначала резисторы заземлены и компенсационное напря­жение равно нулю. Затем резистор подсоединяют к источ­нику опорного напряжения напряжением и компенсационное напряжение будет равно

где - проводимости соответствующих резисторов ; – коэффициент, равный 1 или 0 в зависимости от того, включен ли резистор на шину .

Устройство сравнения при дает необходимую команду Много—мало в устройство управления, пока напряжение разба­ланса не сделается равным нулю. Если измеряемое напря­жение больше компенсационного напряжения , то устройство сравнения дает команду Много, резистор остается включенным и параллельно к нему включается резистор и т. д. Если измеряемое напряжение , то устройство сравнения дает команду Мало, резистор отключается и включается рези­стор . Так по команде устройства сравнения переключаются ре­зисторы всех декад и в цепи остаются те резисторы, параллельное соединение которых дает значение, при котором равно . Ре­зультаты измерения в двоичном коде с устройства управления посту­пают в устройство цифрового отсчета, где преобразуются в деся­тичную систему счисления и выводятся на цифровое табло, либо на цифропечатающее устройство. Временные диаграммы напряже­ний (рис. 6.4, в) поясняют принцип компенсации.

Устройство управления состоит из коммутационной системы и датчика программы. В качестве коммутационной системы исполь­зуются электромагнитные реле. При помощи контактов этих реле переключаются резисторы дискретного компенсатора, зажигаются соответствующие лампочки в цифровом устройстве отсчета, вклю­чается цифропечатающее устройство.

В качестве датчика программы используется реле-искатель, с помощью которого по очереди принудительно срабатывают ком­мутационные реле. Выбор предела измерения и полярности проис­ходит автоматически. По данной схеме выполнен вольтметр ВК2-6.

Цифровые вольтметры с поразрядным кодированием позволяют измерять напряжение с наибольшей точностью, определяющим явля­ется погрешность компенсационного напряжения.