Структура цифрового вольтметра
Упрощенная структура ЦВпоказана на рис. 74. На вход прибора подается измеряемое напряжение U (постоянное или переменное, в частности, периодическое).
Рис. 74. Упрощенная структура цифрового вольтметра
Входные цепи ЦВ предназначены для преобразования входного напряжения в унифицированный сигнал, обычно - в небольшое напряжение постоянного тока, пропорциональное значению информативного параметра измеряемой величины (например, действующему значению периодического напряжения). В общем случае во входных цепях ЦВ выполняются функции усиления, ослабления, выпрямления, фильтрации, коммутации сигнала, защиты от перегрузки и др. Например, входное периодическое напряжение с помощью выпрямителя преобразуется в постоянное напряжение, сигнал малого уровня усиливается, сигнал большого уровня ослабляется и т.д. Основной узел прибора - аналого-цифровой преобразователь (АЦП), который автоматически реализует переход от аналоговой формы входной величины к цифровой форме выходной величины (т.е. к пропорциональному коду). В ЦВ для статических измерений применяются, как правило, интегрирующие АЦП. Результат этого преобразования временно хранится в запоминающем регистре. Контроллер управляет работой всех узлов прибора. Взаимодействие человека (оператора) сприбором осуществляется с помощью клавиатуры и индикатора. Клавиатура позволяет задавать режимы работы ЦВ. Цифровой индикатор показывает результаты измерения. В структуре прибора может быть предусмотрен интерфейс, позволяющий прибору общаться с внешними устройствами, в частности с компьютером.
Структура микропроцессорного ЦВсложнее, но и возможности его богаче. В отличие от предыдущей структуры, контролллер здесь более сложный. Он содержит микропроцессор (МП), являющийся основным элементом управления; постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), в котором хранятся программы работы прибора, и оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), в котором хранятся данные. Такой контроллер является своеобразным искусственным интеллектом, обеспечивающим разнообразные функциональные возможности по преобразованию, хранению, передаче и представлению информации.
Микропроцессорный прибор в состоянии, например, запомнив несколько сотен результатов (кодов) отдельных измерений входного напряжения, вычислить среднее, среднее квадратическое значения, найти максимальное и минимальное значения за время продолжительного эксперимента, найти необходимые производные величины и т.п. В ЦВ, имеющем несколько диапазонов измерений, МП может управлять автоматическим выбором диапазонов измерения (не говоря уже об автоматическом выборе полярности входного постоянного напряжения). Как правило, микропроцессорные приборы имеют узел стандартного интерфейсного обмена информацией с другими устройствами, что позволяет включать их в состав различных измерительных и управляющих систем.