 |
Цифровые вольтметры (постоянного -DC, переменного -AC напряжений)
|
|
|
|
Цифровые вольтметры (постоянного -DC, переменного -AC напряжений)
Различают:
-по назначению, т. е. виду измеряемого напряжения – постоянного (DC) или переменного напряжения (AC- среднего, действующего, амплитудного значений), для импульсного напряжения, универсального назначения;
-по устройству – вольтметры с фиксированной логикой и программируемые (с микропроцессором);
-по методу аналого-цифрового преобразования,
-время-импульсные,
-поразрядного уравновешивания,
-частотно-импульсные.
ЦИП с фиксированной (жесткой) логикой.
Упрощенный пример схемы вольтметра с время-импульсным преобразованием приведен на (рис. 11. 4). В вольтметре имеется генератор непрерывной периодической импульсной последовательности (ГИ), генератор линейно изменяющегося напряжения (ГЛИН), счетчик импульсов (СИ), компаратор (КМП), входное устройство (ВУ) и управляющее устройство (УУ). Периодически по сигналу УУ запускаются ГЛИН и СИ, образуется динейно - нарастающее напряжение uЛИН(t) и начинается подсчет импульсов. с периодом TИМП. Напряжение uЛИН(t) сравнивается в компараторе с измеряемым напряжением UX. В момент времени t, когда uЛИН(t) = UX, компаратор формирует импульс, который останавливает счетчик со значением K. Искомое напряжение оказывается равным UX= K* TИМП.
Рис. 11. 4. Упрощенная схема цифрового вольтметра с время-импульсным преобразованием.
Для измерения переменных напряжений вольтметр постоянного тока дополняется преобразователем переменного напряжения в постоянное напряжение. При этом схема преобразователя зависит от измеряемой величины. Как показано, возможны измерения действующих, амплитудных и средних по модулю значений напряжения.
|
|
|
Цифровые частотомеры и фазометры с фиксированной логикой.
Современные цифровые частотомеры многофункциональные, т. е. они могут работать в разных режимах измерения - частоты синусоидального или импульсного напряжения, интервала времени. Принцип действия цифрового частотомера заключается в следующем (ри. 11. 5). Из периодического сигнала u(FX), частота которого измеряется, во входном устройстве ВУ и формирователе импульсов ФИ создается непрерывная последовательность прямоугольных импульсов. Эти импульсы подаются на счетчик импульсов (СИ), который стартует и останавливается в интервале времени Δ t по команде устройства управления. Интервалзадается формирователем «Ф Δ t» как сумма K периодов генератора (ГИ) TИ: Δ t=K TИ. При показании счетчика (СИ) N получается TX = Δ t/N= K TИ /N и FX =1/TX. Для большей точности надо обеспечить TИ < < /TX.
Рис. 11. 5. К принципу действия цифрового частотомера.
Схема, поясняющая принцип действия цифрового фазометра, приведена на рис. 11. 6. Фазометр имеет два входа – канал 1 и канал 2. Из входных напряжений u1 и u2, имеющих одну частоту, формирователи импульсов ФИ1 и ФИ2 создают короткие импульсы в моменты времени, когда полярность напряжений меняется с плюса на минус. Далее импульс канала 1 устанавливает состояние триггера T сначала в 1, а потом импульс из канала 2 – в 0. Выходной сигнал триггера подается на вход элемента “& ”. На другой вход этого элемента подается непрерывная последовательность импульсов от генератора (ГИ). Частота этого генератора fГИ много больше частоты входных напряжений F. Таким образом, на выходе элемента “& ” импульсы проходят только в интервале времени Δ t, длительность которого зависит от сдвига фаз напряжений на каналах 1 и 2. Значение Δ t определяется количеством импульсов K генератора ГИ и его частотой Δ t= K / fГИ. Для расчета сдвига фаз Ψ по схеме, приведенной выше, производится определение периода T входных напряжений. В итоге
|
|
|
Ψ = 2π Δ t/ T=2π fГИ Δ t.
Рис. 11. 6. К принципу действия цифрового фазометра.
Особый класс ЦИП включает приборы с микропроцессорами (МП). Использование МП выводит ЦИП на верхний уровень по качеству и потребительским свойствам. Выходные устройства таких ЦИП унифицированы таким образом, чтобы эти приборы можно было подключить к компьютерам и использовать в системах измерения, контроля и управления.
|
|
|
