2015-09-07
519
Цифровой вольтметр с поразрядным кодированием представляет собой прибор со следящим уравновешиванием, в котором происходит сравнение значений измеряемой величины с рядом дискретных значений образцовой величины. Схема такого вольтметра представлена на рис. 7, а.
Измеряемое напряжение Ux через аттенюатор (делитель напряжения), в котором напряжение приводится с помощью делителя к номинальному пределу, подается на устройство сравнения, на второй вход которого поступает дискретное компенсационное напряжение Uк, создаваемое источником образцового напряжения и дискретным компенсатором, последний состоит из трех декад (рис. 7, б), содержащих четыре резистора "весом" 8, 4, 2, 1. Значения сопротивлений резисторов каждой декады отличаются от значений сопротивлений резисторов следующей декады в 10 раз (на рис. 7, б показана только одна декада резисторов).
Перед началом измерений электронные ключи S 1 - S 4 разомкнуты, резисторы R 4 - R 7 заземлены и компенсационное напряжение Uк равно нулю. При запуске цифрового вольтметра устройство управления подсоединяет резистор наибольшего веса декады (старшего разряда) R 4 к источнику опорного напряжения U 0 и компенсационное напряжение Uк становится равным:
(3)
где g 1, g 2, g 3, g 4 - проводимости соответствующих резисторов R 1. k 1 - коэффициент, равный 1 или 0 в зависимости от того, включен ли резистор R 1 на шину с или на шину б.
Устройство сравнения при Ux ¹ U к дает необходимую команду много - мало в устройство управления, пока напряжение разбаланса Ux - U к не сделается равным нулю. Если измеряемое напряжение U x больше компенсационного напряжения U к (Ux > U к), то устройство сравнения дает команду много, резистор R4 остается включенным и параллельно к нему включается резистор R5. Если измеряемое напряжение Ux < U к, то устройство сравнения дает команду мало, резистор R4 выключается и включается резистор R5. Так по команде устройства сравнения переключаются резисторы всех декад и в цепи остаются те резисторы, параллельное соединение которых дает значение, при котором Ux равно U к. Результат измерения, представляющий собой двоичный код состояния ключей S 1 - S 4 с устройства управления поступает в устройство цифрового отсчета, где преобразуются в десятичную систему счисления и выводится на цифровое табло, либо на цифропечатающее устройство. Временные диаграммы напряжений (рис. 7, в) поясняют принцип компенсации.
 |
Устройство управления состоит из микропроцессора с соответствующим программным обеспечением. В качестве коммутационной системы используются цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП). При помощи ключей ЦАП переключаются резисторы дискретного компенсатора и образуются цифровые коды, которые высвечиваются на цифровом отсчетном устройстве и передаются на внешние устройства (ЭВМ, цифропечатающее устройство). Выбор предела измерения и полярности происходит автоматически.
Цифровые вольтметры с поразрядным кодированием позволяют измерять напряжения с наибольшей точностью, определяющим является погрешность компенсационного напряжения.
