42. Интегрирующий цифровой вольтметр (ицв) постоянного тока с аналоговым интегрированием
В (ИЦВ) с аналоговым интегрированием на каждом цикле измерения определяется значение измеряемого напряжения за определенный фиксированный интервал времени (т.н. интервал интегрирования). Благодаря этому в значительной степени ослабляется влияние на рез-т измерения различных помех и дестабилизирующих факторов. В ИЦВ с время-импульсным преобразованием можно реализовать следующие способы аналогового интегрирования:
двухтактное интегрирование;
двухтактное интегрирование с переменной крутизной;
нониусное измерение временного интервала;
применение широтно-импульсной модуляции (ШИМ).
В промышленных типах ИЦВ наиболее часто применяется двухтактное интегрирование, поэтому мы его реализацию и рассмотрим в качестве примера ИЦВ с аналоговым интегрированием.
Упрощенную структурную схему такого ИЦВ можно представить в следующем виде:
Т
актовый
импульс УУ («Старт») сбрасывает на ноль
предыдущее показание счетчика, через
триггер Тг1 (триггер начала и конца
счета) запускает ГСИ, а через триггер
Тг2 замыкает ключ Кл1. Временные диаграммы,
поясняющие принцип работы этой схемы,
приведены на рисунке.
В
результате этих коммутаций измеряемое
напряжение
поступает на вход интегратора (ИНТ) и
начинается разряд его интегрирующего
конденсатора от начального (опорного)
уровня
с постоянной времени разряда
(момент времени
).
Процесс разряда продолжается до момента
времени
,
который соответствует поступлению на
счетчик
-го
импульса ГСИ. Этот импульс (импульс
переполнения) возвращает счетчик в
исходное состояние, а через триггеры
Тг2 и ТгЗ размыкает ключ Кл1 и замыкает
ключ Кл2. Работа ИНТ в промежуток времени
(
),
который является первым тактом
интегрирования, может быть описана
уравнением
(2.36)
Число
зафиксированных счетчиком импульсов
равно 
(2.37)
В
момент времени
ко входу интегратора подключается
источник постоянного образцового
напряжения
,
которое имеет полярность обратную
полярности
.
Начинается заряд интегрирующего
конденсатора ИНТ от
с постоянной заряда опять же
.
Это второй такт интегрирования. Процесс
продолжается до момента времени
,
когда
и может быть описан уравнением:
(2.38)
В момент времени срабатывает компаратор К и образуется стоп-импульс, который через Тг1 останавливает ГСИ, а через ТгЗ размыкает ключ Кл2. Счетчик фиксирует число импульсов N, равное
, (2.39)
где – период следования импульсов ГСИ.
В результате из полученных уравнений (2.36)…(2.39) можем получить, что
, (2.40)
т.е.
при постоянных
и
и мы опять получаем прямоотсчетный ЦВ.
При
этом результат измерения, как видно из
последнего выражения (2.40), не зависит
от стабильности параметров интегратора,
а при (
),
равном целому числу периодов помехи
,
которой чаще всего является напряжение
сети или его гармоники, он будет свободен
от погрешности за счет
,
так как в этом случае
.
Этим и обеспечивается, наряду с высокой
точностью, высокая помехозащищенность
ИЦВ.
Диапазон измеряемых напряжений от долей микровольт до сотен вольт, входное сопротивление десятки мегаом, подавление помехи до 60 дБ.