Цифровые вольтметры с двойным интегрированием. Принцип работы, преимущества
Цикл измерения при этом методе состоит из двух интервалов времени Т1 и Т2, задаваемых соответственно длительностью импульса Т1 и паузой Т2 между импульсами. В начальный момент схема управления вырабатывает прямоугольный импульс Т1 с крутыми фронтом и срезом. В момент появления фронта электронный ключ К1 замыкается в положение 1 и на вход интегратора подается измеряемое постоянное напряжение. Начинается процесс интегрирования «вверх», при котором выходное напряжение интегратора растет по линейному закону. Крутизна этого напряжения (угол наклона α прямой 1 на рис. 44 б) пропорциональна значению измеряемого напряжения Uизм.
Продолжительность процесса интегрирования «вверх» равна длительности Т1 управляющего импульса. По окончании импульса Т1 триггер T перебрасывается из состояния 0 в состояние 1, одновременно схема управления переводит ключ К1 из положения 1 в положение 2. В результате вход интегратора подключается к источнику образцового напряжения , полярность которого противоположна полярности измеряемого напряжения . Начинается процесс интегрирования «вниз», при котором выходное напряжение интегратора линейно убывает. Крутизна этого напряжения (угол наклона β прямой 2 на рис. 44 б) прямо пропорциональна значению Uобр. В момент равенства 0 этого напряжения схема сравнения откликается выходным импульсом, который размыкает ключ К2 и возвращает триггер в исходное состояние. За время открытого триггера на его выходе формируется прямоугольный импульс длительностью ∆t. В результате через временной селектор с генератора счетных импульсов поступает определенное количество импульсов на счетное устройство. Число этих импульсов ограничивается длительностью импульса триггера, то есть интервалом ∆t, который прямо пропорционален измеряемому напряжению :
∆t = Uизм*T1/Uобр
Процесс преобразования интервала ∆t в пропорциональное ему число импульсов достигается следующим образом. Электронный счетчик отпирается и запирается с помощью временного селектора (см. рис. 41, рис. 43). Счетные импульсы, непрерывно поступающие на первый вход селектора, могут проходить в счетчик только тогда, когда на втором входе селектора действует положительный импульс триггера. Следовательно, поступление счетных импульсов в счетчик зависит от состояния триггера, так что фиксируемое цифровым счетчиком определенное количество m-импульсов однозначно соответствует интервалу ∆t, который определяется в этом случае формулой:
∆t = m*Tсч = m/fсч
Для получения прямого показания в секундах или ее долях значение частоты выбирают:
Fсч = 10k где k= 1,2,3…тогда интервал∆t=m*10k
Рассмотренный метод времяимпульсного преобразования с двойным интегрированием позволяет осуществить эффективную защиту от помех, измерять напряжения обеих полярностей, получать большое входное сопротивление прибора (не менее 10 МОМ), достаточно малую погрешность измерений ( младшего разряда счета). Существуют вольтметры трехтактного интегрирования, для которых характерно более высокое быстродействие.
13. Измерение мощности постоянного и переменного тока. Приборы и методы измерения
Из выражения для мощности на постоянном токе Р = IU видно, что ее можно измерить с помощью амперметра и вольтметра косвенным методом. Однако в этом случае необходимо производить одновременный отсчет по двум приборам и вычисления, усложняющие измерения и снижающие его точность.
Для измерения мощности в цепях постоянного и однофазного переменного тока применяют приборы, называемые ваттметрами, для которых используют электродинамические и ферродинамические измерительные механизмы.
Электродинамические ваттметры выпускают в виде переносных приборов высоких классов точности (0,1 - 0,5) и используют для точных измерений мощности постоянного и переменного тока на промышленной и повышенной частоте (до 5000 Гц).
Ферродинамические ваттметры чаще всего встречаются в виде щитовых приборов относительно низкого класса точности (1,5 -2,5). Применяют такие ваттметры главным образом на переменном токе промышленной частоты. На постоянном токе они имеют значительную погрешность, обусловленную гистерезисом сердечников.
Схема включения ваттметра:
При измерении мощности потребляемой нагрузкой, возможно две схемы включения ваттметра, отличающиеся включением его параллельной цепи.
