12. Общая структурная схема цифрового вольтметра. Методы преобразования напряжения в цифровой вид.

Принцип работы цифровых измерительных приборов основан на дискретном и цифровом представлении непрерывных измеряемых физических величин. Упрощенная структурная схема цифрового вольтметра (рис. 2.12) состоит из входного устройства, АЦП, цифрового отсчетного устройства ЦОУ и управляющего устройства. Входное устройство содержит делитель напряжения; в вольтметрах переменного тока оно включает в себя также преобразователь переменного тока в постоянный.

    Рисунок 2.12 Упрощенная структурная схема цифрового вольтметра

  Аналого-цифровой преобразователь преобразует аналоговый сигнал в цифровой, представляемый цифровом кодом. Процесс аналого-цифрового преобразования составляет сущность любого цифрового прибора, в том числе и вольтметра. Использование в АЦП цифровых вольтметров двоичнодесятичного кода облегчает обратное преобразование кода в десятичное число, отражаемое цифровым отсчетным устройством. Цифровое отсчетное устройство регистрирует измеряемую величину. Управляющее устройство объединяет все узлы вольтметра. По типу АЦП цифровые вольтметры делят на две основные группы:

•      кодоимпульсные (с поразрядным уравновешиванием);

•      времяимпульсные.

Метод порязрядного кодирования (уравновешенному )

Предусматривает наличие нескольких эталонов пропорциональных по величине в степени числа 2 и сравнения этих эталонов с аналоговой величиной, сравнение осуществляется последовательно с каждым эталоном от больших к меньшему сравнивающим ус-вом, так происходит до тех пор, пока не будут доступна достаточно точное совпадение измеряемого напр с эталоном.

Времяимпульсный метод

При таком преобразовании напр соответсвующее измеряемому преобразуется в некоторый интервал времени, пропорциональный величине этого напр, после чего величина этого интервала контролируется подсчётом размещающихся в нём импульсов в строго определённой частоты.

13. Измерение напряжения при помощи цифрового вольтметра с времяимпульсным преобразованием. Назначение блоков и принцип действия прибора.

ВУ – входное устройство; СУ1, СУ2 – сравнивающие устройства; ГИОЧ – генератор импульсов образцовой частоты; ГЛН – генератор линейно-изменяющегося напряжения; Т – триггер; ВС – временной селектор; УУ – управляющее устройство; СИ – счетчик импульсов; УЦО – устройство цифрового отсчета.

 

Рисунок 4 – Структурная схема цифрового вольтметра с времяимпульсным преобразованием.

 

 

Измерение производится под воздействием некоторого запускающего напряжения, подаваемого на вход УУ. Запуск может быть ручным или автоматическим. U_x через малые интервалы времени поступает в ВУ. УУ воздействует своим импульсом на СИ, сбрасывая предыдущий результат измерения. СИ готов к приему новой информации. Вторым импульсом УУ воздействует на ГЛН, включая его. От ГЛН напряжение поступает на входы СУ1 и СУ2.

В некоторый момент, соответствующий началу измеряемого напряжения СУ1 выдает импульс, под действием которого срабатывает электронный ключ. Триггер Т переходит в состояние "1", выдавая стробирующий импульс, который открывает ВС (временной селектор). ВС начинает пропускать импульсы в СИ от непрерывно действующего генератора импульсов ГИОЧ. СИ считает до тех пор, пока измеряемое напряжение не сравняется по величине и знаку с опорным (U_x =U₀), U₀ – линейно-меняющееся опорное напряжение, поступающее от ГЛН. Когда U₀ - U_x = 0, срабатывает СУ2, который своим импульсом закрывает электронный ключ. В это время триггер Т переходит в состояние «0», снимает с ВС стробирующий импульс. ВС закрывается, на этом счет импульсов прекращается. На некотором числе n за промежуток времени Dt = t₂ – t₁ измеряемое напряжение определится как U_x= 10ⁿ× m, где (n = 0,1,2… - пределы измерений). m – число импульсов, умещающихся на промежутке Dt. Результат измерения прочитается по УЦО.