Электрорадиоизмерения (В. И. Винокуров), страница 10

д. Количество декад можно увеличить в соответствии с пределами измеряемой величины. Результат измерения, зафиксированный декадами счетчика, поразрядно воспроизводится в виде десятичных цифр на передней панели прибора. Переход от двоичной системы счисления к десятичной осуществляется дешифратор а ми (рис. 3.8, а), а управ- Я .М' У Еде д Гд' д ца рпдые бндпиппшрные ппмпы йиеушашпр ниушпшпр шьььнршашпр ипннушашьн пишрр шип ешпбипшпп ешпррпшпр ешишрппип Кпнандбь агпирбппь йаирыпьь ' Деипда ~ Р денара ~ Г,аеиада ~ ' И(еиада 1 единиц Г 1 датпипд г ь ернпен Г ~ ~пыеип — ь с . и с е Деиаднбрп счетчик Генерппьор епепгнбм пыпупбепд иььееишрпн нбш ипьоб Рис. 3.7.

Структурная схема отсчетного устройства цифровых нриооров ление индикаторными лампами — к о м м у т а т о р а м и (рис. 3.8, б). Коммутатор состоит из десяти транзисторов, работающих в ключевом режиме. Для высвечивания нужной цифры положительное напряжение с дешифратора поступает на базу транзистора. При этом сопротивление последнего резко уменьшается и между анодом и одним из катодов лампы появляется разность потенциалов, достаточная для ее зажигания. В результате фигурный катод начинает светиться, воспроизводя нужную цифру. В своьо очередь, работой коммутатора управляет дешифратор.

На рпс. 3.8, а. представлена схема дешифратора на логических элементах ИЛИ вЂ” НЕ с четырьмя входамп. Устройство работает следующим образом. Ячейки памяти на триггерах повторяют распределение высоких и низких потенциалов, установившееся в счетной декаде, соответственно перенося их на восемь шин, к которым в определенном порядке подключено десять схем ИЛИ вЂ” ' НЕ. В результате управляющее напояжение появляется на выходе только того элемента, у которого низкие потенциалы одновременно присутствуют на всех четырех входах. При этом каждый транзистор коммутатора окажется проводящим лишь при вполне определенной комбинации низких уровней, записанных в четырех оВоо катар сбт Рис 3,8.

Схемы дешифратора (а) и коммутатора (б) пифроаого прибора Детей отетная ячейках счетной декады. Для устойчивой индикации результата измерения между счетной декадой и дешифратором введены ячейки памяти. При этом индикация нового результата осуществляется лишь после того, как произойдет изменение измеряемой величины. Более распространены знаковые индикаторы на светодиодах. а) Рис. Зтк Отображение измерительной информации 7-сегментными цифровыми индикаторами: и — обпЧна прннцнп; 6 — структурная стена управления: Г— счетные нмпульсац 2 — импульсы переноса Напомним, что светодиод — это твердотельный прибор, п-р-переход которого под воздействием электрического поля излучает видимый свет.

Знаковый индикатор в этом случае представляет собой интегральную микросхему с диодными структурами (сегментами), выполненными на общей подложке. Сегменты расположены так, что при соответствующем их возбуждении возникает четкое изображение одной из десятичных цифр.

Таллгы 7 и 54 5 г т г гт а тп Рис. 3.10. Отображение иамерительной информации матричным индикатором: а — аременнйе диаграммы напряжений; У вЂ” импульсы вовбуждения строк; У вЂ” импульсы воабуждення столбцов: б — структура матрицы иа светоиеаучаыпцж диодов По числу сегментов, используемых для воспроизведения цифр, индикаторы делятся на 7 — 9-сегментные и Зб-элементные, а по числу разрядов в одном корпусе — на одноразрядные и многоразрядные.

Структурная схема устрбйства для отображения измерительной информации на 7-сегментном индикаторе показана на рис. 3.9, а. Результат измерения, представленный на выходе счетчика двоичным кодом, преобразуется дешифратором в сигналы 7-сегментного кода, которые затем используются для возбуждения индикатора Дешифраторы выпускаются промышленностью в виде интегральных микросхем. Функциональная схема устройства управления шестиразрядным 7-сегментным индикатором дана на рис.

3.9, б. В каждом временнбм такте дешифратор 1 формирует сигналы, необходимые для отображения очередной цифры. Одновременно дешифратор 2 создает импульс, который поступает только на тот разряд, на котором эта цифра должна быть воспроизведена. В очередном такте возбуждается цифра следующего разряда и т. д. При достаточной частоте повторения воспроизведения цифр создается слитное изо- бражение многоразрядного числа.

Существенным недостатком 7-сегментных индикаторов является то, что ошибка в управляющем коде исключает правильное прочтение цифры. Более надежны 35-элементиые индикаторы. Структура матрицы н принцип управления индикатором представлены на рис. 3.10. Первоначально информация вводится в семь сдвиговых регистров, а затем последовательно, потактно, поступает в строки. Одновременно при каждом такте на соответствующий столбец матрицы подается селекторный импульс. В результате при наличии сигнала высвечивается лишь один элемент строки.

После каждого такта происходит сдвиг информации в регистрах, а селекторный импульс в очередном такте поступает на следующий столбец. За пять тактов информация, введенная в регистры, полностью воспроизводится на индикаторе. Затем все повторяется вновь. На рис. 3.10, а в качестве примера показан процесс отображения цифры 4. Часть матрицы 35-элементного индикатора со светодиодами показана на рис. 3.10, б. В заключение отметим, что наличие в структурной схеме цифровых приборов (см. рнс.

3.5) предварительного преобразователя, преобразующего произвольную входную величину Х в пропорциональное напряжение и„„придает пм широкую универсальность. Подобные приборы позволяют измерять амплитудные и эффективные значения переменных напряжений и токов, сопротивления резисторов, частоту, мощность и другие фундаментальные физические величины. Промежуточное . представление измерительной информации двоично-десятичным кодоМ (8 — 4 — 2 — 1) облегчает возможность сопряжения цифровых приборов с автоматизированными измерительными системами. Для этой цели в приборах предусматривается интерфейс (см. гл. 15).

й 3А. Измерительные преобразователи Измерительными преобразователями называют средства измерения для выработки измерительной информации в форме, удобной для передачи, последующего преобразования, обработки и хранения, но не для непосредственного восприятия оператором. Преобразуемая величина называется в х о д н о й, а результат преобразования — в ы ход ной величиной. Основными типами преобразователей являются преобразователи переменного напряжения в постоянное и преобразователи аналоговых величин в цифровой код. 1. Преобразователи переменного напряжения в постоянное обладают высокой точностью преобразования, линейной зависимостшо выходной величины от входной, а также широкими частотным и динамическим диапазонами.

Преобразователи этого типа подразделяют на выпрямительные и термоэлектрические. Основным элементом выпрямительных преобразователей является прецизионная выпрямительная схема. На рис. 3.11, а, б представлены упрощенные схемы измерительных преобразователей, применяемых в цифровых вольтметрах. Выходное напряжение первой схемы равно амплитуде, а второй — 0,636 амплитуды синусоизтального напряжения. Первый преобразователь состоит из пикового выпрямителя (диод Дт, емкость С) и схемы компенсации прямого падения напряжения на диоде Дь Последняя состоит из однотипного диода Дул на котором создается компенсирующее напряжение, источника э. д.

с. Е (около 1,5 В) и резистора (с (около 10 кОм). д л А з7г + — — + и Е йзис.. З,11, Измерительные преобразователи переменного напряжения в посто- янное: а — вычрямятельный преобразователь амплвтудното значения; б — выпрямительные преобра° аователь с отрннательной обратной связью; в — термоэлентрнчесянй преобразователь с от- рнпательпой перв~ной сввзью Во втором преобразователе .входное напряжение после усиления поступает на двухполупериодный выпрямптель (диоды Дз и Дт) и затем, после сглаживания Отз-фильтрами, на симметричный выход. Расширение динамического диапазона и повышение точности преобразованвя достигается за счет применения дифференциального усилителя с большим коэффициентом усиления и цепи обратной связи на резисторах )ть Дт и )тз.

На резисторе Аз образуется напряжение, совпадающее по форме с выходным напряжением усилителя, которое затем в качестве напряжения отрицательной обратной связи поступает на вход дифференциального усили. теля. Частотный предел работы ' схемы определяется величинами паразитных емкостей. Прецизионные измерительные преобразователи, выходное напряжение которых пропорционально действующему значению входного напряжения, независимо от формы последнего можно создать на базе термоэлектрических преобразователей.

Термоэлектриче- 47 ский преобразователь состоит из нагревателя — проводника, по которому протекает измеряемый ток, и термопары, расположенной в непосредственной близости от нагревателя. Термопреобразователь помещается в стеклянный баллон, в котором создают сильное разрежение. Количество теплоты, выделяемой нагревателем, и значение э. д.

с., развиваемой термопарой, пропорциональны квадрату действующего значения тока. На рис. 3.11, в приведена упрощенная схема прецизионного термоэлектрического преобразователя„ собранного на дифференциальном усилителе. Наличие отрицательной обратной связи, введенной с помощью второго термопреобразователя, обеспечивает высокую точность преобразования напряжения произвольной формы, а также широкие частотный и динамический диапазоны работы.

Аналого-цифровые преобразователи подразделяют на преобразователи прямого преобразования и с отрицательной обратной связью. Преобразователи прямого преобразования бынают трех типов: а) преобразователи еременного преобразования. В устройствах этого типа измеряемое напряжение первоначально преобразуется во временной интервал, длительность которого фиксируется посредством заполнения его кратковременными импульсами со строго стабильной частотой; б) преобразователи частотного преобразования.