Главная Случайная страница Контакты | Мы поможем в написании вашей работы! | ||
|
Применение микропроцесора позволило, сохранив достоинства время-импульсного вольтметра с однократным интегрированием (§ 5.10), устранить присущие ему недостатки. Как отмечается в [94], аналого-цифровое преобразование с однократным интегрированием, модернизированное с помощью микропроцессора, используется во многих современных цифровых мультиметрах.
Рассмотрим работу такого вольтметра (рис. 5.26) [95].
По командам микропроцессора, подаваемым на управляющий вход мультиплексора, вход 1 компаратора может последовательно подключаться к входу 1, 2 или 3 мультиплексора. На вход 2 компаратора подается напряжение с выхода интегратора. Пока микропроцессор не получит сигнала команды преобразования, он находится в состоянии ожидания. В этом состоянии из него периодически поступают сигналы сброса на интегратор (рис. 5.26,аиб). После каждого сброса (разряда конденсатора) интегратор формирует пилообразный импульс напряжения (линейно-изменяющееся напряжение), значения длительности Тлин и размаха Up которого постоянны (например, Тлин = 50 мс, t/p =10 В), а паузы между импульсами достаточно велики для надежного разряда конденсатора (рис. 5.26, в).
С приходом на микропроцессор команды преобразования (момент t* на рис. 5.26,в) мультиплексор соединяет вход 1 компаратора со своим первым входом, т. е. с корпусом прибора. При этом потенциал на входе 1 равен нулю. Микропроцессор ждет начала очередного пилообразного импульса. Получив с выхода компаратора сигнал о моменте равенства пилообразного напряжения нулю, микропроцессор измеряет интервал времени Δt (рис. 5.26,в), причем роль счетных импульсов играют импульсы тактового генератора. Результат измерения А1 запоминается. После этого по команде микропроцессора соединяются вход 1 компаратора и вход 2 мультиплексора: на вход 1 компаратора подается измеряемое напряжение U изм. Оно сравнивается с линейно-изменяющимся напряжением, в момент их равенства компаратор посылает сигнал в микропроцессор и тот измеряет интервал времени Δt2 (рис. 5.26,е). Результат этого измерения A2 также запоминается. Затем по команде микропроцессора мультиплексор подключает к входу 1 компаратора свой вход 3, т. е. выход источника образцового напряжения.
Рис. 5.26
Значение последнего определяет верхний конечный предел измерения (полную шкалу). В момент равенства линейно-изменяющегося напряжения образцовому с выхода компаратора поступает импульс в микропроцессор, и он измеряет интервал времени Δt3 (рис. 5.26,в). Результат измерения A3 передается в память.
Микропроцессор вычисляет значение измеряемого напряжения и язи согласно формуле
где с — коэффициент, зависящий от характеристик прибора и единиц, в которых выражается результат измерения.
Из изложенного видно, что дрейф нуля практически не сказывается на результате измерения. Например, при частоте следования
Рис. 5.27
тактовых импульсов FСч=2 МГц и приведенных характеристиках Тлпн=50 мс и Up = 10 В значению напряжения 10 В соответствуют 100 000 импульсов и, следовательно, даже малые смещения нуля измеряются достаточно точно.
Убедиться в том, что при осуществляемом принципе измерений нестабильность наклона линейно-изменяющегося напряжения не влияет на результат измерения напряжения, можно, воспользовавшись графиками на рис. 5.27. С одной стороны, из подобия треугольников BFH и BCD получаются соотношения:
С другой стороны, из подобия треугольников LPR и LMN следует, что
Таким образом, независимо от угла наклона (α или ß) линии пилообразного напряжения к оси времени
Так как значения частоты следования счетных импульсов Fсч и напряжения верхнего предела Uпред характеризуются высокой стабильностью и все интервалы времени заполняются счетными импульсами от одного источника, то последнее выражение можно представить в виде
где А1, А2, А3 — соответственно результаты измерений смещения нуля, искомого и предельного значений напряжения.
Резюмируя, отметим основные достоинства рассмотренного вольтметра:
· постоянство размера шкалы, достигаемое коррекцией дрейфа нуля и верхнего конечного предела. На точность прибора не влияет нестабильность (во времени и при колебаниях температуры) параметров компонентов схемы. Основной фактор, определяющий точность, — стабильность источника образцового напряжения;
· относительно малое и постоянное значение погрешности, обусловленной диэлектрическим поглощением в конденсаторе интегратора. Это объясняется тем, что заряд конденсатора всегда изменяется в одном направлении. Указанная погрешность, проявляющаяся в виде смещения уровня напряжения, корректируется в результате автокалибровки, осуществляемой с помощью микропроцессора;
· хорошая повторяемость моментов переключения при наличии помех, а также при ограниченных значении коэффициента усиления и полосе пропускания компаратора, что обусловлено приближением линейно-нарастающего напряжения к точке срабатывания компаратора всегда с одной стороны и с одинаковой скоростью;
· недостаток описанной схемы по сравнению со схемой двукратного интегрирования — отсутствие механизма подавления помех. Однако имеются пути устранения этого недостатка или уменьшения влияния помех, к которым, в частности, относится усреднение результатов наблюдений.
Дата публикования: 2015-01-23; Прочитано: 859 | Нарушение авторского права страницы | Мы поможем в написании вашей работы!