2 Цифровий вольтметр слідкуючого зрівноважування

Алгоритм слідкуючого зрівноваження полягає в постійному слідкуванні компенсуючої напруги за змінами вимірюваної (інформативного параметра).

Цифрові вольтметри слідкуючого зрівноважування працюють у режимі слідкування за змінами вимірюваної напруги. На рис.5 наведено структурну схему вольтметра слідкуючого зрівноваження, а на рис.6 – часові діаграми його роботи.

Рисунок 5

Рисунок 6

Особливістю побудови структурної схеми цифрового вольтметра слідкуючого зрівноважування є наявність реверсивного двійкового лічильника СТ2 і двох схем збігу SW1 і SW2, які керуються вихідними сигналами компаратора ПП. В залежності від співвідношення напруг u_x і u_k у такій структурі компаратор ПП може знаходитися в одному з трьох можливих станів, що визначаються різницею (u_x - u_k):

1. Напруга на обох виходах (1 і 2) компаратора дорівнює нулю при виконанні умови . У цьому стані обидві схеми збігу закриті і імпульси з виходу генератора не надходять на входи лічильника (рис.7).

Рисунок 7

2. При виконанні умови (рис.8) на першому виході компаратора формується одиничний рівень, який відкриває схему збігу , і імпульси зразкової частоти надходять на інкрементуючий вхід реверсивного лічильника СТ2. Схема збігу закрита нульовим рівнем.

Рисунок 8

3. Схема відкрита одиничним рівнем з другого виходу компаратора при виконанні умови . У цьому випадку (рис.9) працює декрементуючий вхід реверсивного лічильника, тому що схема закрита.

Рисунок 9

При роботі реверсивного лічильника в режимі підсумовування або віднімання напруга на виході цифро-аналогового перетворювача ЦАП відповідно збільшується або зменшується так, що різниця напруг (u_x - u_k) прямує до деякого мінімального значення, яке характеризується похибкою квантування _к. Крок квантування вибирається відповідно до ширини зони нечутливості компаратора.

3 Вимірювальні канали струму та напруги

Мікропроцесорні вольтметри та амперметри досить поширені в техніці вимірювання на постійному і змінному струмах. У них найбільше повно реалізовані переваги мікропроцесорних вимірювальних приладів: подальше підвищення точності, розширення вимірювальних можливостей, спрощення і полегшення керування, можливість одержання різних математичних функцій виміряних значень, статистична обробка результатів спостережень, самокалібрування і самодіагностика, підвищення надійності та економічності, можливість побудови програмувальних багатофункціональних приладів.

У самому загальному виді структурні схеми мікропроцесорних вольтметра та амперметра представлені на рис.10, а, б.

Вхідний блок містить аналогові перетворювачі — це насамперед аттенюатор і підсилювач, але в деяких приладах до складу блоку може входити також вимірювальний перетворювач напруги змінного струму в напругу постійного струму.

Як видно із рис.10, амперметр відрізняється від вольтметра лише наявністю перетворювача струму в напругу (вимірювального шунта R). Тому в подальшому будемо розглядати мікропроцесорний вольтметр.

Обов'язковим вузлом кожного мікропроцесорного вольтметра є аналого-цифровий перетворювач (АЦП). Сучасна мікроелектронна техніка надає розроблювачу вимірювальних приладів АЦП в інтегральному виконанні, що випускаються у вигляді інтегральних схем. Але не слід думати, що наявність АЦП і мікропроцесора цілком гарантують успішне створення приладу. Побудова мікропроцесорного вольтметра вимагає правильного вибору АЦП, що служить основним вимірювальним перетворювачем, раціонального вибору МП, здійснення їхнього сполучення, визначення необхідних характеристик інших модулів МПС, розробки програмного забезпечення.