Цифровий вольтметр на основі вибірок миттєвих значень

Реферат: UA 102056 U UA 102056 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Корисна модель належить до галузі електровимірювальної техніки і може бути використана при точних вимірюваннях змінної напруги довільної форми. Відомим аналогом є універсальний вольтметр В7-27, що містить перетворювач імпедансу, атенюатор, широкосмуговий підсилювач, двоперіодний детектор, два фільтри нижніх частот, аналого-цифровий перетворювач (АЦП). Недоліком аналога є недостатня точність, викликана похибкою нелінійності перетворювача середньоквадратичної напруги [1]. Найближчим аналогом до корисної моделі є мультиметр фірми "HP" моделі 3458А, в режимі вимірювання змінної напруги, що містить підсилювач змінної напруги, АЦП, контролер та цифровий відліковий пристрій. Недоліком найближчого аналога є наявність адитивних і мультиплікативних складових похибок, де мультиплікативна похибка обумовлена дією підсилювача [2]. В основу корисної моделі поставлена задача зменшення похибки вимірювання, за рахунок зменшення похибки перетворювання змінної напруги в постійну шляхом використання структурно-алгоритмічних методів, а саме - адитивно-мультиплікативної корекції з введенням додаткових елементів у вольтметр. Поставлена задача вирішується тим, що цифровий вольтметр на основі вибірок миттєвих значень, який містить основний підсилювач, зворотну ланку, додатковий підсилювач, що розміщений після перемикача, один з входів якого з'єднаний зі зворотною ланкою, а другий - з каналом, по якому подається вхідний сигнал, та перемикач, вихід якого з'єднаний з аналогоцифровим перетворювачем (АЦП), один із входів перемикача з'єднаний з основним підсилювачем, а другий вхід - з додатковим підсилювачем, а також перемикач вхід якого з'єднаний з АЦП, а три виходи перемикача з'єднані з контролером, та цифровий відліковий пристрій, згідно з корисною моделлю, введено 3 перемикачі: перший - з'єднаний з виходом зворотної ланки, другий - з входом АЦП, третій - з виходом АЦП, зворотна ланка, вхід якої з'єднаний з виходом основного підсилювача, а також додатковий підсилювач, вхід якого з'єднаний з виходом перемикача. Корисна модель пояснюється кресленням, де зображена схема цифрового вольтметра на основі вибірок миттєвих значень: 1, 2, 3 - ключі для перемикання; 4, 5 - широкосмугові K10 (основний підсилювач), K11 відповідно; 6 - зворотна ланка  ; 7 0 мікропроцесорний блок; 8 - аналого-цифровий перетворювач K 2 ; 9, 10, 11 - блоки додаткових рівнянь, що зберігають значення сигналу після проходження різними шляхами N1 , N 2 , N 3 підсилювачі відповідно; 12 - чисельник для розрахування результату вимірювання; 13 - знаменник для розрахування результату вимірювання; 14 - цифровий відліковий пристрій. За допомогою перемикання ключів 1, 2, 3 сигнал має різні шляхи проходження через підсилювачі, зворотні ланки і АЦП, тому сигнал йде або в чисельник або в знаменник залежно від шляху сигналу, та після розрахунків отримуємо результат. Корисна модель працює наступним чином. В першому такті вхідний сигнал x подається на вхід основного підсилювача 4, далі подається на перемикач 2, що знаходиться в положенні "а", та подається на АЦП 8, що контактує з перемикачем 3, що знаходиться в положенні "а". Далі сигнал N1 зберігається в пам'яті контролера 7 (чисельник 12). В другому такті вхідний сигнал x подається на вхід основного підсилювача 4, далі подається на зворотну ланку 6, що контактує з перемикачем 1, що знаходиться в положенні "а", та подається на додатковий підсилювач 5, що контактує перемикачем 2, що знаходиться в положенні "б", далі подається на АЦП 8, що контактує з перемикачем 3, та знаходиться в положенні "б". Далі сигнал N 2 зберігається в пам'яті контролера 7 (знаменник 13). В третьому такті вхідний сигнал х подається на перемикач 1, що знаходиться в положенні "б", далі подається на додатковий підсилювач 5, що контактує з перемикачем 2, що знаходиться в положенні "б", та подається на АЦП 8, що контактує з перемикачем 3, що знаходиться в положенні "в". Далі сигнал N 3 зберігається в пам'яті контролера 7 (чисельник 12). В контролері обчислення результату вимірювання вихідного сигналу формулою: N N1  N 3 .(1) N2 1 N здійснюють за UA 102056 U Результат вимірювання вихідного сигналу N після підстановки значень в N1 , N 2 , N 3 наступний: 0 x  K 02   20 10  11  ,(2) 0 N  1   2  1    K 01  (1   ) 1     0 1 1 1 де  10 ,  11 ,  2 - адитивні приведені до входу похибки блоків K10 , K1 , K1 , відповідно; K 01 , 5 10 0 0 0 K 02 , номінальні (розрахункові) значення коефіцієнтів K11 , K 2 , відповідно;  2 - відносна 0 мультиплікативна похибка коефіцієнта K 2 . Така схема мультиплікативної корекції має переваги при створенні високочутливих вольтметрів змінного струму, тому що амплітудно-частотні похибки найбільш виражені в підсилювачах змінної напруги. Джерело інформації: 1. Авторське свідоцтво № 1406491, кл. G 01 R 13/02, опубл. 30.06.1988 p. 2. "HP" модель 3458А Reference Manuel (керівництво з експлуатації). ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 20 25 Цифровий вольтметр на основі вибірок миттєвих значень, що містить основний підсилювач, зворотну ланку, додатковий підсилювач, розміщений після перемикача, один з входів якого з'єднаний зі зворотною ланкою, а другий - з каналом, по якому подається вхідний сигнал, та перемикач, вихід якого з'єднаний з аналого-цифровим перетворювачем (АЦП), один із входів перемикача з'єднаний з основним підсилювачем, а другий вхід - з додатковим підсилювачем, а також перемикач, вхід якого з'єднаний з АЦП, а три виходи перемикача з'єднані з контроллером, та цифровий відліковий пристрій, який відрізняється тим, що додатково введено 3 перемикачі: перший - з'єднаний з виходом зворотної ланки, другий - з входом АЦП, третій - з виходом АЦП, зворотна ланка, вхід якої з'єднаний з виходом основного підсилювача, а також додатковий підсилювач, вхід якого з'єднаний з виходом перемикача. 2 UA 102056 U Комп’ютерна верстка О. Рябко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3