книги / Цифровые измерительные приборы

Рациональная компоновка прибора обеспечивает легкий доступ к основ­ ным узлам и контрольным точкам схемы без его разборки.

Цифровой вольтметр Щ 1512 (рис. 2-80) основан на принципе поразряд­

ного уравновешивания и имеет блок-схему, аналогичную изображенной па рис. 2-75.

Это паиболео точный и чувствительный отечественный вольтметр, пред­ назначенный для измерения напряжений постоянного тока при температуре окружающего воздуха от + 1 0 до + 35° С и относительной влажности до 80%.

Пределы измерения прибора: 0,99999—9,9999—99,999—999,99 в, или условно: 1—10—100—1000 в. Предусмотрено расширение пределов на 10%.

Переключение	пределов осуществляется вручную, определение поляр­
ности — автоматически.
Разрешающая способность — 10 мкв.		(0,008 +
Основная погрешность вольтметра на пределе 1 в Составляет ±
+ 0,002 — )%,	где ип — предел измерения, а их — показание	прибора.
их}

На остальных пределах входной делитель прибора вносит погрешность, не

превышающую ±0,005% .		температур	от + 1 0 до	+35° С на
Погрешность	прибора в диапазоне
пределе 1 0 пе	превышает ± ^0,008 +	0,002 ^ +	0,0008Atj %;	дополни­

тельная температурная погрешность входного делителя не превышает

±0,0005 k t %, где Дt — разность		температур,		определяемая по формулам:
Д£ =	^оир *“	22 для	£окр ^	22° Cj
Д* =	18 - *0Кр для		*окР <	18е С,

где *сшр *— температура окружающего воздуха.

Входное сопротивление прибора на всех пределах составляет 10 М ом ±0,1% . Предусмотрена возможность измерения напряжений до 1,1 в с вход­ ным сопротивлением не менее 1000 М ом .

Входной фильтр на промышленную частоту 50 гц обеспечивает две сте­

пени затухания: 40 и 60 дб.

Время, необходимое для одного измерения при отключенном фильтре, составляет 500 мсек.

Отсчетное устройство прибора выполнено па цифровых лампах п содер­ жит 5 полных разрядов и шестой «перегрузочный» («0» или «1»). Кроме того, указывается полярность измеряемого напряжения и положение десятич­ ного знака.

Выход па цифропечатающее устройство осуществлен в параллельном несамодополняющемся коде 2-4-2-1. Состояние «1» на выходе передается напряжением достоянного тока —12±2,4 в, состояние «0» — напряжением от —1 в до 0 при токе не более 0,5 ма в обоих случаях.

Приборы имеют два режима работы, переключаемые вручную: реяшм разовых измерений от кнопки или дистанционно от внешнего сигнала + 2 4 в длительностью не менее 10 мксек; режим периодических измерений с плавной регулировкой выдержки между измерениями от 4 до 30 сек.

Калибровка прибора осуществляется от встроенного нормального эле­ мента. Предусмотрена возможность калибровки от внешнего нормального элемента класса 0,002. Время между очередными калибровками в течение первых двух часов работы — 30 мин, а в дальнейшем — 1ч.

Время, необходимое для предварительного прогрева прибора, не превы­ шает 1 ч. В приборе предусмотрен режим «прогрев», при котором такие эле­

менты схемы, как вибропреобразователи схемы сравнения л цифровые лампы отсчетпого устройства, отключаются от источника питания, в результате чего увеличивается срок эксплуатации прибора.

Питание прибора осуществляется от сети переменного тока напряжением 220 в ± 10% , частотой 50 гц ± 1 % . Изменение напряжения и частоты пита­

ния в указанных пределах не вызывает дополнительной погрешности^ при­ бора.

Здесь ы„ — предел пзмерепия, их — показание прибора. Входное сопро­ тивление прибора на пределах измерения 0,3 и 3 о не мопее 1000 М ом , на остальных пределах 10 М ом ±0,1% .

Входной фильтр на промышлепную частоту 50 гц обеспечивает две сте­ пени затухания: 40 и 60 дб.

Прибор имеет изолированный от земли вход, что обеспечивает ослабле­ ние помех общего вида по постоянному току пе менее 100 дб и по перемен­ ному току пе менее 80 дб.

Быстродействие прибора — 50 преобразований в секунду (синхронизи­ ровано с сетью). При включенном фильтре и максимальных изменениях изме­ ряемого напряжения измерения с гарантируемой погрешностью обеспечи­ ваются через 2 сек при положении переключателя фильтра «40 дб» и через 5 сек при положении «60 дб».

Прибор имеет 5 режимов работы: 1) разовых измерений; 2) периодических измерений, 3) измерений максимальных значений измеряемых величин; 4) измерений минимальных значений, 5) днстапционного запуска.

Отсчетпое устройство прибора выполнено на цифровых лампах п содер­ жит 5 разрядов. Выход па цнфропечатающее устройство осуществлен в парал­ лельном иесамодополшнощемся коде 2-4-2-1. Состояние «1)> на выходе пере­

дается напряжением постоянного тока —24 ± 4 ,8 в;			состояние «0» — напря­
жением ± 0 ,5 в при токе	не более 0,5 ма в	обоих	случаях.
Калибровка прибора	осуществляется от	встроенного нормального эле­

мента. Предусмотрена возможность калибровки от внешнего нормального элемента класса 0,002.

Время, необходимое для предварительного прогрева прибора, не пре­ вышает 1 ч.

Питание прибора осуществляется от сети переменного тока напряже­ нием 220 о ± 10% , частотой 50 гц ± 1% . Изменение напряжения и частоты

в указанных пределах не вызывает дополнительной погрешности прибора. Мощность, потребляемая прибором от сети, не превышает 80 еа.

Габариты прибора — 560x210x460 иие. Предусмотрена возможность размещения прибора (со снятым кожухом) в типовой стойке. При этом габа­ риты прибора не превышают 480x160x360 мм.

Вес прибора (в кожухе) не более 23 кГ.

Блок управления прибора выполнен по кольцевой схеме на полупровод­ никовых элементах. Управление резисторами дискретного делителя ДД осуществляется с помощью полупроводниковых ключей, объединенных в модули. В качестве ИОН в приборе используется параметрический стаби­ лизатор на высокостабпльном кремниевом стабилитроне, заключенном в актив­ ный термостат, и развязывающий операционный усилитель с пизкоомным

выходом.	Нуль-орган	вольтметра аналогичен по схеме и конструкции НО
прибора	Щ1512. По	конструкции основных узлов	прибор унифицирован
с приборами типов Щ1412 и Щ1512.			код предназначен для
Преобразователь		Ф706 напряжения (т ока) в

работы в измерительных информационных системах, системах автоматиче­ ского контроля и управления, для измерения быстродействующих процес­ сов, а также для работы в качество автономного цифрового вольтметра н миллиамперметра.

Пределы измерения: напряжения постоянного тока + 1 0 в; постоянного

тока + 1 0 ма.

Осповпая погрешность ±0,5% верхнего значения пределов изме­ рения.

Входное сопротивление прибора не менее 100. ком при измерении напря­ жения и 1 ком ±0,1% прн измерении тока.

Входная емкость без учета соединительного входного кабеля не бо­ лее 20 пф.

Прибор имеет внутренний и внешний запуски. При внутреннем запуске отклонение частоты от установленной не должно превышать ±10% . При внешпем запуске частота может изменяться не более чем па ±10% . Прн боль­ шем изменении частоты запуска прибор требует дерекалнбровки*

Рабочие условия эксплуатации: температура	окружающей	Среды от
—10 до .+50° С; относительная влажность до 98%	прп + 30° С;	изменение

напряжения питающей сети (+ 5 -f- —15)%, частоты питающей сети dz2%. Время бесподстроечной работы прибора — 8 ч. Время прогрева после

включения прибора в сеть не более 30 мин.

Мощность, потребляемая прибором от питающей сети, не более 170 еа. Габариты прибора — 440X370X400 лш; вес не более 28 кГ.

Прибор пмеет два сменных блока кодирования: двоичный и десятичный. Преобразователь с блоком двоичного кодирования позволяет снимать показания с отсчетного устройства визуально в десятичной системе счисления

и с выхода в виде параллельного кода 8-4-2-1.

Прибор выдает импульс окончания измерения. Предусмотрена подача внешнего импульса, дающего команду на считывание информации.

Преобразователь построен по время-импульспому методу. Блок-Схема преобразователя представлена на рис. 2-82.

Измеряемое напряжение их подается на вход катодного повторителя К П , Служащего для увеличения входного сопротивления прибора. С выхода К П

Рис. 2-82. Блок-схема преобразователя Ф706

измеряемое напряжение, сложенное с начальным выходным уровнем К П , подается на анод лампы генератора линейно падающего напряжения Г Л П Н , управляемого триггером Те. В момент поступления на триггер Те импульса запуска с формирователя запуска ФЗ последний выдает в свою очередь импульс запуска на Г Л П Н .

На формирователь запуска ФЗ импульсы подаются с мультивибратора вапуска М 3 при работе прибора от внутреннего запуска или от внешнего генератора при работе прибора от внешнего запуска. Импульс с Ф З посту­ пает одновременно и на лпншо задержки Л З , а с Л З па триггер ключа Т К , который переключается и открывает электронный ключ К . Ключ начинает пропускать счетные импульсы от генератора образцовой частоты Г О Ч в блок кодирования Б К . С момента запуска Г Л П Н его выходное напряжение начи­ нает изменяться и достигает величины, равной их . В этот момент срабаты­ вает сравнивающее устройство С У и своим выходным импульсом возвращает триггеры Те и Т К в исходное состояние. Ключ К закрывается и прекращает

поступление счетных импульсов в блок кодирования. Количество импуль­ сов, прошедших от Г О Ч через ключ К в Б К , пропорционально величине

измеряемого напряжения. После Считывания результата	измерения с Б К
схема оказывается подготовленной к новому циклу измерения.
Для измерения тока переключатель Л переводится	в положение	2.
При этомко входу прибора подключается прецизионное	сопротивление	R

и преобразователь фактически измеряет напряжение па указанном сопро­ тивлении.

Вся Схема прибора питается от блока питания Б П .

Преобразователь, выполненный па лампах и транзисторах с примене­ нием печатного монтажа, представляет собой настольный прибор, состоящий

из: блока питания Ф700/ВП, блока преобразования. Ф706/ПР, сменного блока кодирования, двоичного Ф706/ДВК или десятичного Ф706/ДК.

Все блоки прибора, помещенные и общий кожух, съемные. Соединения между блоками производятся с помощью штепсельных разъемов. Конструк­ ция преобразователя позволяет использовать его в виде автономного прибора или в качестве встраиваемого блока.

Преобразователь напряжения (тока) в код Ф707 предназначен для работы

в измерительных информационных системах и системах автоматического контроля и управления, измерения быстро протекающих процессов, а также для работы в качестве автопомпого цифрового вольтметра или миллиампер­ метра.

Пределы нзмереппя: напряжения постоянного тока Оч-----10 в\ постоян­ ного тока 0ч----- 5 ма. Возможно измерение тока до 10 ма.

	Основная погрешность прибора							пе превышает :±0,5% от верхнего зна­
чения предела измерения.
	Среднее зпаченпе входного тока в состоянии максимального разбаланса
не более 100 мка; в состоянии равновесия пе более 1 мка.
	Максимальное мгновенное значение входного тока в процессе уравно-
вешпвашш		пе более 500 мка.
	Входное		сопротивление при
измерении		тока		равно 1		ком ± :
± 0,1%.			может		работать		в
	Прибор
разовом и		периодическом				режи­
мах	работы.		Периодический				ре­
жим	работы		осуществляется				от
внутреннего или внешнего запус­
ка.	Внутренний			запуск		может
производиться с быстродействием
10, 50 или 100 измерении в секун­
ду, внешний — с				любым быстро­
действием до 100 измерений в се­								Ф707
кунду.			условия		эксплуата­
	Рабочие

ции: температура окружающей среды (—30 ч - +50)° С; относительная влаж­ ность до 98% при + 30° С; напряжение питающей сети 220 в + (+ 5 ч — 15)%f частота питающей сети 50 гц ± 2% .

Время прогрева прибора после включения его в сеть пе более 10 мин.

Максимальная мощность, потребляемая прибором от сети, не более

35 вт.

Габариты прибора — 390x330x300 лш; вес lie более 18,5 кГ .

Прибор имеет два сменных блока кодирования: двоичный п десятичный. Преобразователь с блоком двоичного кодирования позволяет снимать пока­ зания с отсчетного устройства впзуальпо в двоичной системе счисления и с выхода в виде параллельного двоичного кода. Преобразователь с блоком десятичного кодирования позволяет снимать показания визуально в десятич­ ной системе счисления п с выхода — в виде параллельного кода 2-4-2-1.

Прибор выдает импульсы начала и конца измерения. Преобразователь Ф707 построен по методу поразрядного уравновеши­

вания. Блок-схема преобразователя представлена на рис. 2-83.

В схеме на вход сравнивающего устройства СУ подаются измеряемое напряжение их и компенсирующее ик. Компенсирующее напряжение посту­ пает от источника образцового дискретного напряжения ИОДН последова­

тельно ступенями, находящимися в определенном «весовом» соотношении. Число разрядов (ступепси) определяется пределом и точностью измерения. Последовательное включение разрядов И 0 Д Н 1 начиная со старшего разряда, осуществляется распределителем Р .

В случае если включение очередного разряда вызвало перекомпенсацшо, т. е. | як | > | их |, то СУ вырабатывает сигнал на сброс данного разряда.

Если включение данного разряда не вызвало перекомпеисацищ то разряд

остается включенным. Таким образом, в процессе последовательного опроса всех разрядов И О Д Н в компенсации их будут участвовать только те разряды,

сумма напряжений которых равна измеряемому напряжению.

Устройство, управления У У определяет последовательность операций

в преобразователе н взаимодействие его блоков.

Питание схемы прибора производится от блока питапия Б П . Прибор не

требует калибровки и подстройки в процессе эксплуатации. Преобразователь Ф707, выполненный полностью но транзисторах с при­

менением печатного монтажа, представляет собой настольный переносный прибор, состоящий пз блока питания п управления Ф707/БПУ н сменного блока кодирования (двоичного Ф707/ДВК пли десятичного Ф707/ДК).

Блоки прибора съемные. Соединение блоков производится с помощью штепсельных разъемов.

Конструкция преобразователя позволяет использовать его в виде автокомпого прибора или в качестве встраиваемого блока.

Преобразователи Ф722/1^-4 напряжения (т ока) в код предназначены

для работы в качестве блока измерительных систем, систем автоматического управления и регулирования, а также в качестве автоломпого настольного прибора.

Диапазоп измеряемых сигналов, основная погрешность и виды выход­ ного кода для четырех модификаций преобразователя приведены в табл. 2-3.

Таблица 2-3

Технические характеристики преобразователей типа Ф722/1 -2- 4

	Пределы измеряемых			Основная
Модифика­		сигналов
				приведенная
ция преоб­					Выходной код
	напряжение		постоянный	погреш­
разователя				ность, %
	постоянного		ток, .на
	тока, в
Ф722/1	-10.235		-5,120	±0,1	Двоичный
Ф722/2	-	9,995	-5,000	±0,1	Двоично-десятичный
Ф722/3	±10.235		±5,120	±0,2	Двоичный
Ф722/4	±	9^995	±5,000	±0,2	Двоичыо-десятичпып

Вход прибора при измерении напряжения характеризуется следую­ щими параметрами.

Входной ток после окончания цикла преобразования не превышает

3,6 мка.

Входное сопротивление, определяемое изменением показаний преобра­ зователя при изменении внутреннего сопротивления источника измеряемого напряжения, не менее 3 М ом . При этом величина внутреннего сопротивле­ ния источника измеряемого напряжения не должна превышать 20 ком.

Входное сопротивление преобразователя при измерении тока равно 1 или 2 ком в зависимости от положения переключателя «код тока».

Входная емкость преобразователя пе превышает 100 пф. Время одного преобразования ие более 1 мсек.

Запуск прибора осуществляется либо от внешних сигналов, как перио­ дических с частотой до 1000 гц , так и непериодических с минимальным вре­

менем между запускающими сигналами, но превышающим времени одного преобразования, либо вручную от кнопки.

Преобразователь, в зависимости от типа, имеет потенциальный парал­ лельный l l -разрядный двоичный или двоично-десятичный код с весами 8-4-2-1 (три полные декады н один дополнительный разряд с весами 0 и 5).

При измерении тока па входном сопротивлении 2 ком выходной код

соответствует удвоенной величине измеряемого входного сигнала.

Условия		эксплуатации: напряжение питающей Сети 220	в +	(+10 -~
~ -----15)%,	частота 50 гц ±2% ; температура окружающей среды			от	—10
до + 50° G.
Время бесподстроечной работы преобразователя не менее 500 ч.
Мощность, потребляемая прибором от сети, не более 65 ва.			534X		244X
Габариты		прибора — в кожухе (настольное исполнение)
Х522 мм;	без	кожуха (стоечное исполнение) 520 x 218 X 420 мм.
Вес не	более 20 кГ.

Преобразователь построен по методу поразрядного уравновешивания, его блок-схема показана на рис. 2-84.

Измеряемое папряжепие их подается на один из входов СУ, К другому

	его входу		от	И О Д II				последовательно ступенями, находящимися в опреде-
	леппом	« B C C O D O M »				соотношении;				подво­
	дится папряжепие						и0.			опре­
	Число		разрядов					(ступеней)
	деляется		пределом					п	погрешностью
	измерения. Сравнивающим устройством
	выявляется			знак			разбаланса			между
	их и и0. Если при включении очеред­
	ного разряда выполняется соотношение
	I Wo | > |	их |,			то сравнивающее устрой­						Рис. 2-84. Блок-схема аналого-
	ство выдаст			сигнал				на	сброс данного
											цифрового преобразователя Ф722
	разряда.	Если			же	имеет			место соотно­
	шение | и0 | <				| их |, то				сигнал	сброса

от-СУ не выдастся и разряд остается включенным. Таким образом, в про­ цессе последовательного опроса всех разрядов И О Д Н в компенсации их участвуют только те разряды, сумма напряжений которых равна их.

После окончания цикла преобразования выходное устройство В У выдает

результат измерения в соответствующем коде.

Управление работой всех узлов прибора осуществляется устройством управления УУ.

Преобразователь имеет блочную конструкцию, выполнен полностью на транзисторах с применением типовых съемных модулей н печатного монтажа.

Аналого-цифровой преобразователь Ф733/1,2 (рпс. 2-85) предназначен

для преобразования постоянного напряжения или тока в цифровой код и использования в качестве автономного прибора или блока измерительных информационных систем, систем коптроля и управления производственными процессами.

Модификации преобразователя, диапазоны преобразуемых нм						сигналов
и значения	основной погрешности приведены в табл.				2-4.
					Таблица		2-4
Технические характеристики преобразователя типа Ф733/1,2
	Пределы преобразуемых				Входное сопроти­
			Основная	Время	вление
Модифика­	сигналов
			приведен­	преобра­	цепи на­	цепи
ция преоб­	напряженно	постоянный	ная по­	зования,			-
разователя			греш­	.писек	пряже­	тока,
	постоянного	ток, лta	ность, %		ния,	ЯОИ1
	тока, о				Моиi/o
Ф733/1	-10,235	±5,1175	0,2	100	0,5	1,0

Ф733/2

-10,235

±5,1175

0,4

50

0,2

1,0

постоянного тока с питанием, пе связанным б общей шиной прибора; истоп­ ник отрицательного образцового напряжения И О Н (—); псточпик положи­ тельного образцового напряжения И О Н (+ ); дискретный делитель Д Д ; устройство управления У У ; «разземлснпый» (пе связанный с общей шиной прибора) источник питания Р И Д усилителя С У ; выходное устройство В У,

предназначенное для выдачи кода, соответствующего величине измеряемого

напряжения; блок

питания

Б Д .

измеряемое напряжение их.

К одному из

выходов

С У

подключается

На другой

его

вход

подается

последовательно ступеням,

находящимися

в определенном

«весовом»

соот­

ношении,

образцовое напряжение

i/o, снимаемое с Д Д .

опреде­

Число

разрядов

Д Д

ляется пределом

и погрешностью

измерения

АЦП.

Сравнивающим

устройством

выявляется

знак

разбаланса между их п м0 при

включении очередного разряда.

Если

выполняется

соотноше­

ние и0 >

их , то С У вырабатывает

сигнал,

разрешающий

У У

сбро­

сить

данпый

разряд.

В

случае,

если и0 <

иХ1 сигнала сброса раз­

ряда

С У

не

вырабатывает и раз­

ряд остается включенным.

В процессе последовательного

«взвешивания» всех разрядов Д Д ,

начиная

со

старшего,

в компен­

Рис. 2-86. Блок-схема аналого-цифро­

сации

их

участвуют

только

те

вого

преобразователя Ф733

разряды,

сумма

напряжений

ко­

торых

равна

их .

С окончанием цикла преобразования выходное устройство выдает в коде

результат преобразования.

при измерении

напряжений

Источник И О Н (+ )

используется только

положительной полярности.

Преобразователь Ф733 выполнен полностью на транзисторах с приме­ нением печатного монтажа.

2-5. Цифровые вольтметры зарубежных фирм

Основные технические характеристики некоторых типов иностранных цифровых вольтметров приведены в табл. 2-5. В таблицу включены, в основ­ ном, приборы, имеющиеся в СССР в эксплуатации, сведения о которых в связи с этим могут представлять практический интерес.

При рассмотрении технических характеристик иностранных ЦВ сле­ дует иметь в виду, что некоторые фирмы используют не совсем обычную методику нормирования погрешности. Так, у отдельных моделей ЦВ фирмы «Солартроп» можно встретить формулу нормирования погрешности, в которой на первом месте стоит погрешность дискретности, а на втором погрешность измерения (например, у = 0,005% полной шкалы ±0,01% показания), что

может создать видимость более высокой точности прибора, чем это имеет место в действительности. Приведенные в таблице формулы по возможности унифицированы б методикой, принятой в Союзе, и потому могут не совпадать

(до виду) с формулами, предлагаемыми фирмами. При сравнительной оценке отечественных и зарубежных приборов следует учитывать, что в соответствии С принятыми в СССР нормами в основную погрешность входят как погреш­ ности, обусловленные собственно измерительной схемой п дискретностью, так и погрешности от калибровки (т. е. от образцового источника напряже­ ния) и временной нестабильности всех элементов* входящих в вольтметр

Типприбора	Фирма, страна	б	Пределиз­ меренияили' диапазон		Погрешпость
		я
		В
		8
		о
LM1420	«Солартрон»,	Иптсгри-	20—200Л1б —2-—	± (0,05%+
	Англия	рующая	20—200—2000 в	+ 1	suai;)
			1
LM1440	То	Кодо-	0,3-3-30-	±	(0,01+
		импульс-	300-2000 в	+ одазип/Нд.) %
		пая
ЫШ80		То же	0,3—3—30—	+ (0,005+
			300—2000 Û	+ 0,0033ип/их) %
LM1450	»	Время-	20—200 мв—-2—	;± (0,05+
		тшульс-	20—200—1000 о +0,05ип/нд;) %
		ная
LM1426	»	Интегри­	25—100 .«0—1—	±	(0,02+
		рующая	10-100-1000 в	+ 0,02 ^ /^ ) %
		-ч
LM18G7	1	Кодо-	1—10—100—	±	(0,003«|-
	а
LM18G7C		импульс­	1000 о	+0,001ип/их) %
		ная			(0,001+
				+0,001ип/ил) %

Числозпаотсчетаков	Разрешаю­ способ­щая ностьмкв	WÜ	Входноесо­ противление, MMO
		é §
		М
		о s
		Q , -
		H£
		о 5
		3 g
4	10	20-80 От		10
	(2,5)		до	500
5	10	20	От 10
			ДО
			20 000
5	10	20	От 10
			ДО
			20 000
4	10	30	От 10
			до 100
4(5)	2,5	30	От 10
			до 200
G	10	40	От 10
			Д о
			20 000

DM2022	«Дайиамко»,	То же	0,4 4—40		± (0,01+	5	10	20	От 10
	Англия		400-2000	в	+0,0025ип/ия) %				ДО
									25 000
DM2006	То же	Интегри­	0,1-1-10-		± (0,02+	4	10	50	От Ю
		рующая	100-1000	о	+ 0,01^ /^ ) %				ДО
									10 000
DM2010		Кодо-	1,1-11-110-’ ±0,001ип%			6	10	440	От 10
		пмпульс-	1100 в						ДО
		ная							25 000

DM2023	» »	То же	1-10-100-	± (0,01+	5	10	20 От 10
			1000 о	+0,001ип/М;с) %			ДО
							20 000