6

ЦИФРОВЫЕ МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЯ

Адаптивные измерительные устройства

Лабораторная работа № 45

Автоматический выбор диапазонов измерения в цифровых вольтметрах.

1. Цель работы:

1. Изучение цифровых интегрирующих методов измерения напряжения.

2. Изучение способов автоматического выбора диапазонов в цифровых вольтметрах.

3. Изучение особенностей принципиальной схемы вольтметра В 7-38.

4. Исследование технических характеристик автоматического выбора диапазонов в вольтметре В 7-38.

5. Освоение техники измерения напряжения цифровым вольтметром В 7-38.

2. Программа работы:

6. Изучение метода автоматического выбора диапазона измерения в цифровых вольтметрах В7-38.

7. Изучение помехоустойчивости интегрирующего метода аналого-цифрового преобразования.

8. Экспериментальное определение числа и границ диапазонов измерения напряжения в вольтметре В 7-38.

9. Экспериментальное определение параметров гистерезиса при автоматическом выборе диапазона измерения напряжения.

2. Описание универсального цифрового вольтметра в 7-38

   1. Назначение:

Вольтметр универсальный цифровой В 7-38 предназначен для измерения основных электрических величин: напряжения постоянного и переменного тока, сопротивления и силы тока.

2. Основные технические характеристики:

3.2.1. Прибор обеспечивает измерение напряжения, силы тока и сопротивления в нормальных условиях в соответствии с данными, приведенными в таблице 1.

Прибор измеряет средневыпрямленное значение переменного напряжения, а проградуирован в среднеквадратических значениях.

Таблица 1.

Измеряемая величина	Пределы измерения В, мА, кОм.	Максимальные пределы допускаемой основной погрешности, %
Напряжение постоянного тока	0,2; 2; 20; 200; 1000	0,07+0,02*Uп/Uх
Напряжения переменного тока 40Гц—100кГц	0,2; 2; 20; 200; 300	0,07+0,02*Uп/Uх
Сопротивление постоянному току	0,2; 2; 20; 200; 2000; 20000	0,5+0,1*Rп/Rх
Сила постоянного тока	0,2; 2; 20; 200; 2000	0,25+0,02*Iп/Iх
Сила переменного тока 40 Гц – 20кГц	0,2; 2; 20; 200; 2000	0,5+0,05*Iп/Iх

3.2.2. Входное активное сопротивление прибора:

• при измерении напряжения постоянного тока 10 МОм,

• при измерении напряжения переменного тока 1 МОм.

3.2.3. Входная емкость не превышает 100 пФ.

3.2.4. Выбор пределов измерения Uх,Rх, определение и индикация полярности и индикация выхода за предел измерения 20МОм при измерении сопротивления автоматические. При измерении силы тока выбор пределов измерения производится вручную.

3.2.5. Время измерения не превышает:

• 1 сек при измерении напряжения и силы постоянного тока и сопротивления постоянному току ( кроме пределов 2 и 20 МОм),

• 3 сек при измерении напряжения и силы переменного тока и сопротивления постоянному току на пределе 2 МОм,

• 15 сек при измерении сопротивления постоянному току на пределе 20 МОм.

3. Устройство и работа прибора и его составных частей.

3.3.1. Принцип действия прибора основан на преобразовании измеряемой величины в пропорциональный ей временной интервал по методу двухтактного интегрирования с последующим преобразованием временного интервала в цифровой код.

Измеряемая величина посредством делителя напряжения и соответствующих преобразователей трансформируется в нормированное постоянное аналоговое напряжение.

АЦП осуществляет основную функцию преобразования нормированного аналогового напряжения в цифровой код.

Преобразователь переменного тока в постоянный представляет собой линейный преобразователь средневыпрямленных значений, проградуированный в эффективных значениях.

Принцип действия преобразователя R/Uоснован на пропускании известного стабильного тока через измеряемое сопротивление.

Преобразование I/Uосуществляется путем выделения падения напряжения, созданного измеряемым током, на калибровочном сопротивлении шунта.

3.3.2. Структурная схема прибора приведена на рис. 1.

Измеряемый параметр Uпоступает на входной делитель ( ДелительUпост, ДелительUпер., Преобраз.R/Uпост.), коэффициент деления которого управляется от блока автоматического выбора пределов АВП. Нормированный уровень напряжения преобразуется в код в аналого-цифровом преобразователе АЦП и в цифровом виде отображается на Индикаторе.

5.3.3. Функциональная схема автоматического выбора диапазона напряжения в вольтметре В 7-38 на примере напряжения постоянного тока показана на рис. 2.

Согласование диапазона входного напряжения и диапазона работы АЦП осуществляется согласно Табл.2.

Таблица 2.

Предел измерения прибора в вольтах	Состояние реверсивного счетчика СТ2	Предел преобразования АЦП в вольтах	Коэффициент деления входного делителя
0,2	000	0,2	1/1
2	001	2	1/1
20	010	0,2	1/100
200	011	2	1/100
2000	100	2	1/1000

Согласно схеме рис. 2 входной делитель выполнен на резисторах, а коэффициент его деления выбирается с помощью реле Р1, Р2, Р3. Предел преобразования АЦП обеспечивается подачей опорного напряжения 0,2 или 2.0 вольта с помощью реле Р4, Р5.

В случае превышения кода АЦП величины 20000, на реверсивный счетчик СТ2 поступает импульс от генератора импульсов ГИ и прибор переходит на следующий старший диапазон, в случае понижения кода величины менее 1800, импульс поступает на вычитающий вход счетчика СТ2 и прибор переключается на более чувствительный диапазон. Дешифратор DCи декодерDKуправляют положениями всех реле Р1—Р5 в соответствии с Табл.2, а также управляют положением запятой на цифровом Индикаторе.

3.3.4. Принципиальная схема прибора представлена в Приложении 1.