Измеряемое напряжение оказывается пропорциональным количеству импульсов, зафиксированным счетчиком:
UX = (К1 К2 T0)-1 NX. ( 3 )
После формирования импульса с эталонной длительностью Т0 задающий генератор блокируется, а количество импульсов, зафиксированных на выходе счетчика, отображается на цифровом индикаторе.
Следующий цикл измерения повторится при повторном срабатывании схемы запуска.
Подбором К1, К2 и T0 добиваются, чтобы значение NX точно соответствовало измеряемому напряжению, то есть
К1 К2 T0 = 10-B, ( 4 )
где В = 1, 2, 3 … - целое число.
Цифровой вольтметр имеет четыре предела измерения: 100 мВ, 1 В, 10 В и 100 В. Основным пределом измерения является предел 100 мВ, для которого коэффициент передачи делителя напряжения равен 1. Коэффициент передачи усилителя напряжения принимаем равным 10. Тогда коэффициент передачи входной цепи цифрового вольтметра:
К1 = 10. ( 5 )
Точность измерения цифрового вольтметра составляет ± 0,2 %. Это приведенная погрешность, которая определяется по формуле:
d = D / UК 100, ( 6 )
где d - приведенная погрешность измерения, %; D - абсолютная погрешность измерения, В; UК – конечное напряжение предела измерения, В.
Определим из выражения ( 6 ) допустимую абсолютную погрешность измерения:
D = d UК / 100 = 0,2 0,1 / 100 = 0,0002 В. ( 7 )
Абсолютная погрешность измерения цифрового вольтметра должна составлять 0,2 мВ при работе на пределе 100 мВ. Исходя из этого, для цифрового индикатора вольтметра потребуется 4 десятичных знака. Младший знак U1 будет отображать десятые доли мВ. Старший разряд будет отображать только символ «1» и знак полярности входного напряжения цифрового вольтметра.
Положение десятичной точки определяется переключателем SA1.2. При работе на пределе 100 мВ показания индикатора должны иметь вид «ХХХ.Х». Поэтому десятичная точка включается после индикатора U2. При работе на пределе 1 В показания цифрового индикатора имеют вид «Х.ХХХ», то есть десятичная точка включается после старшего разряда, индикатора U4. Аналогично, при работе на пределах 10 и 100 В показания вольтметра должны иметь вид «ХХ.ХХ» и «ХХХ.Х», а десятичная точка должна включаться соответственно после индикатора U3 и U2.
При измерении входного напряжения 100 мВ цифровой индикатор должен отображать значение «100.0». То есть счетчик импульсов должен подсчитать за время Т0 1000 импульсов. Определим из выражения ( 3 ) требуемый коэффициент преобразования преобразователя «напряжение-частота»:
К2 = NX / (UX K1 T0) = 1000 / (0,1*10*1,0), ( 8 )
где NX = 1000 – количество импульсов, подсчитываемое счетчиком, при измерении напряжения UX = 0,1 В, К2 = 1000 Гц / В – коэффициент преобразования преобразователя «напряжение-частота».
Входное напряжение преобразователя «напряжение-частота» в соответствии с выбранным коэффициентом усиления входного усилителя может изменяться от 0 до 1 В.
Используем в составе цифрового вольтметра входной усилитель с фиксированным значением коэффициента усиления. Тогда при работе на пределе 1 В, при выбранном коэффициенте усиления усилителя, для формирования требуемого входного напряжения преобразователя «напряжение-частота» коэффициент передачи делителя напряжения должен быть равен 1 / 10. Аналогично, при работе на пределах измерения 10 и 100 В, коэффициент передачи входного делителя должен быть соответственно равен 1 / 100 и 1 / 1000.
Расчет входного делителя напряжения приведен в последующих разделах пояснительной записки.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.