Измеряемое постоянное

Ознакомимся с работой ЦИП на примере электронного цифрового вольтметра с время-импульсным преобразованием, при котором измеряемое напряжение Ux вначале преобразуется

где и - измеряемое напряжение; гу - гк +

При помощи потенциометра RP?. можно изменять режим работы транзисторов. Если на вход вольтметра подано измеряемое напряжение U Ф 0, то равновесие моста нарушится и появится ток в диагонали моста.

Через интервал времени Д/ от начала запуска ГЛИН в работу напряжение на его выходе становится равным измеряемому напряжению, т. е. U = S&t, где S называется крутизной преобразования. В этот момент времени на выходе блока сравнения формируется положительный импульс напряжения и2 , который поступает на вход селектора и прекращает связь между выходом высокочастотного генератора и входом счетчика. Таким образом, в цифровом вольтметре измеряемое напряжение сначала преобразуется в пропорциональный интервал времени Д? = U^^/S, а з,атем этот интервал времени преобразуется в пропорциональное интервалу число импульсов

Величины /1Н, /2ш ?Aii» Uzn указывают на щитке (в паспорте) трансформатора. Измеряемое напряжение не должно превышать f/1H, а измерительный ток — /1Н.

Через ключ Ki измеряемое напряжение Ux подается на вход интегрирующего преобразователя ИП, состоящего из операционного уси-

Широко распространен также дифференциальный метод, в котором на измерительный прибор воздействует разность измеряемой величины и известной величины, воспроизводимой мерой. Он позволяет получить высокую точность измерения при использовании приборов сравнительно низких классов точности. На 16.1 представлена простейшая схема измерения дифференциальным методом напряжения источника путем сравнения с образцовой мерой U0. Пусть в качестве меры используется источник электрической энергии с напряжением (/„= 9 В, величина которого обеспечена с погрешностью ± 0,001 %. Встречное включение источников UK и U0 приводит к показанию вольтметра (с погрешностью ±1%), например, U\> = 1 В. Тогда погрешность показаний вольтметра составит + 0,01 В, и, следовательно, измеряемое напряжение Ux — 19 + (1 ± 0,01)] В = = 10 ± 0,01 В, т. е. погрешность измерения (см. ниже) будет лишь

На 16.4 приведена схема делителя напряжения. Измеряемое напряжение Ux подсчитывают по формуле

Принцип действия потенциометров переменного тока, так же как и потенциометров постоянного тока, заключается в том, что измеряемая э. д. с. (или измеряемое напряжение) уравновешивается известным напряжением, создаваемым рабочим током на резисторе с компенсирующим сопротивлением. Для уравновешивания двух напряжений переменного тока необходимо выполнить четыре условия: 1) равенство модулей; 2) противоположность фаз; 3) равенство частот; 4) идентичность форм кривых. Выполнение этих условий обеспечивается конструкцией потенциометра. В качестве нуль-индикаторов, так же как и в мостах переменного тока, применяются вибрационные гальванометры и электроннолучевые нуль-индикаторы.

Компараторы с ОУ. Компаратор (иначе схема сравнения) широко применяется в цифровых измерительных устройствах, преобразователях аналог — код, устройствах автоматики как чувствительный элемент, с помощью которого измеряемое напряжение сравнивается с эталонным. На 3.25, а приведена схема с ОУ для сравнения измеряемого напряжения ипаы с эталонным U3r. Напряжение на выходе достигает максимального значения (соответствующего «1»), когда изме-

В вольтметрах, выполненных по схеме 10.6, а, переменное входное напряжение преобразуется в постоянное (выпрямляется) детектором, усиливается с помощью УПТ и поступает на аналоговый индикатор. При использовании схемы 10.6, б переменное измеряемое напряжение поступает на входное устройство, которое содержит делитель, определяющий предел измерения, а также цепи согласования низкоомного делителя с высокоомным входом, после чего оно усиливается широкополосным усилителем переменного напряжения, детектируется и подается на аналоговый индикатор.

Измеряемое постоянное или выпрямленное напряжение Ux (графика а) подают на один вход сравнивающего устройства /. На другой вход подается пилообразное напряжение (график г) с генератора пилообразного (компенсирующего) напряжения 5, который запускается импульсами управляющего устройства 7 (график ж). Этот импульс одновременно определяет начало прямоугольного импульса (графика б) на выходе сравнивающего устройства, который откроет электронный ключ 2. Сигналы генератора импульсов образцовой частоты 6 (график д) проходят через электронный ключ и поступают на вход электронного счетчика 3 (график в) до тех пор, пока линейно нарастающее напряжение на станет равным измеряемому напряжению Ux. В этот момент заканчивается прямоугольный импульс на выходе сравнивающего устройства и электронный ключ запирается.

Если на измеряемое постоянное поле В_ наложить под углом 90° переменное поле В^, частоту которого можно плавно изменять, то при совпадении частоты прецессии с частотой переменного поля будет наблюдаться явление ядерного магнитного резонанса —

В начале цикла в момент t\ тактовый импульс от управляющего устройства запускает генератор образцового пилообразного напряжения ип ( 4.16,6). С ним сравнивается поступающее на вход измеряемое постоянное напряжение ?/вх. Сравнивающее устройство фиксирует момент равенства этих напряжений t2 появлением короткого им-

стоянного напряжения. Она построена по принципу уравновешивающего преобразования и работает в режиме неполного уравновешивания. Входное устройство А1 обычно содержит интегрирующий фильтр для уменьшения влияния переменной составляющей, присутствующей во входном сигнале. УПТ выполнен по схеме с конвертированием. Измеряемое постоянное напряжение преобразуется в переменное прямоугольной формы. Для этой цели на входе УПТ часто применяется последовательно-параллельный ключ на полевых транзисторах. Управляющее напряжение частотой обычно 400 Гц вырабатывается мультивибратором (G), собранным на интегральной схеме, и формируется с помощью дифференциальных усилителей.

Измеряемое постоянное напряжение подается на один вход компаратора 2, а пилообразное компенсирующее напряжение от генератора 3 — на второй вход компаратора.

ханизм. Электронный вольтметр, построенный по схеме 70, а, модает работать и в качестве вольтметра постоянного тока. В этом случае измеряемое постоянное напряжение подается непосредственно на вход усилителя (штриховая линия), минуя выпрямитель. В схеме 70, б измеряемое переменное напряжение сначала усиливается,

Если на измеряемое постоянное поле 5= (см. 195) наложить под углом 90° переменное поле Б^, частоту которого можно плавно изменять, то при совпадении частоты прецессии с частотой вспомогательного переменного поля будет наблюдаться явление ядерного магнитного резонанса — амплитуда прецессии возрастает и достигает максимального значения (угол прецессии ср = л/2). Увеличение амплитуды прецессии со- * •

Структурная схема такого вольтметра изображена на 5 8. С помощью вибропреобразователя UZ1 измеряемое постоянное напряжение преобразуется в переменное, усиливается усилителем переменного напряжения А1, выпрямляется синхронным детектором UZ2

Измеряемое постоянное напряжение Ux (или преобразованное с помощью преобразователя переменное ~- Ux) через соответствующий делитель подается на сравнивающее устройство СУ. В некоторой момент времени t-i управляющее устройство УУ посылает команду «Запуск» в виде короткого импульса, которым запускает генератор линейного пилообразного напряжения ГЛИН. Линейно нарастающее напряжение ил вместе с измеряемым напряжением поступает на сравнивающее устройство СУ. Последнее своим прямоугольным импульсом совместно с запускающим импульсом управляющего устройства УУ открывает электронный ключ /С. Начиная с этого момента времени импульсы образцовой частоты fg (например, 1 МГц) от генератора ГОЧ начинают проходить через ключ К. в счетчик импульсов СЧ, который также открыт запускающим импульсом управляющего устройства УУ.

На 73 показана упрощенная схема электронного автоматического потенциометра. Измеряемое постоянное напряжение Ux уравновешивается падением напряжения ?/бг, снимаемым с диагонали моста, образованного сопротивлениями г\ + г'\ г2 + г"; г3 я г4 и питаемого от вспомогательного источника постоянного тока Ua.

Измеряемое постоянное напряжение поступает во входное устройство /, где преобразуется динамическим конденсатором в переменное напряжение частотой 300 Гц, усиливается предварительным усилителем 2 и поступает через межкаскадный делитель напряжения 3 в основной усилитель 4, далее детектируется синхронным детектором 5, на выходе которого включен отсчетный прибор 6. Вся схема охвачена глубокой отрицательной обратной связью по постоянному напряжению. В цепи обратной связи включен делитель напряжения 7, с помо-