Устройство автоматического определения полярности напряжения

В цифровом вольтметре для автоматического опре­деления полярности сигнала можно применить устрой­ство, схема которого приведена на рис. 1. Оно состоит из генератора линейно уменьшающегося напряжения G1, узлов сравнения D1 и D2, узла несовпадения на микро­схемах D3 и D4, триггера D5, а также усилителей тока на транзисторах VIи V2, в коллекторные цепи которых включены индикаторные лампы HIи Н2 соответственно. Принцип работы устройства пояснен временными диа­граммами, изображенными на рис. 2. Линейно умень­шающееся напряжение U_лин с генератора G1 поступает одновременно на входы узлов сравнения D1 и D2.

Рис. 1. Функциональная схема устройства

На второй вход узла D1 поступает измеряемое напряже­ние U_x, а второй вход узла D2 заземлен.

Рис. 2. Временные диаграммы

Рассмотрим работу устройства в случае измерения, например положительного напряжения U_x1; в момент, когда напряжение и_лаястанет равным измеряемому на­пряжению Uxi, на выходе узла D1 формируется максимальный уровень — логическая 1. При этом на выходе узла D2 сохраняется логический 0 вплоть до момента достижения линейно уменьшающимся напряжением ну­левого уровня: как только напряжение U_ЛИН станет рав­ным нулю, на выходе узла D2 вырабатывается уровень логической 1. Таким образом, в интервале времени t_x1 между моментами срабатывания узлов D1 и D2 на вхо­ды инверторов D3.1 и D3.3 поступают уровни логиче­ской 1 и логического 0 соответственно. При этом на вы­ходе элемента D3.2 формируется уровень логической 1, на выходе D3.4 — логического 0 и, следовательно, на вы­ходе узла D4.1 вырабатывается уровень логической 1. При поступлении импульса опроса с генератора такто­вых импульсов вольтметра на выходе вентиля D4.2 по­явится логический 0, который инвертируется элемен­том D4.3. Логическая 1 управляет работой вентильного устройства D4.4, на второй вход которого поступают им­пульсы с генератора счетных импульсов цифрового вольтметра. Таким образом, интервал времени t_x1между моментами срабатывания узлов D1 и D2 оказывает­ся заполненным счетными импульсами, число которых подсчитывается счетчиком цифрового вольтметра.

Уровень логического 0 с выхода элемента D3.4 по­дан на вход Dтриггера D5, на вход С которого через дифференцирующую цепочку R1C1V1 поступает сигнал синхронизации.

При этом сигнал с инвертирующего выхода тригге­ра D5 отпирает ключевой каскад на транзисторе V2, и лампа Н2 высвечивает знак « + ».

При измерении отрицательного напряжения, напри­мер и_х2, вначале срабатывает узел D2, на выходе кото­рого формируется уровень логической 1, а затем,D1, на выходе которого уровень логической 1 формируется в момент равенства напряжений 11_ЛШ1и U_x2.

Таким образом, формируется интервал времени t_x2, заполняемый счетными импульсами. Уровень логиче­ской 1 с выхода элемента D3.4 поступает на информа­ционный вход триггера D5, синхронизируемого импуль­сом с выхода инвертора D4.3. При этом триггер D5 устанавливается в единичное состояние. Тогда сигнал с неинвертирующего выхода триггера D5 отпирает тран­зистор VI, в коллекторной цепи которого лампа HIвы­свечивает знак « — »,

Импульсы сброса, поступающие с генератора такто­вых импульсов цифрового вольтметра, устанавливают триггер D5 в исходное нулевое состояние. Начинается новый цикл работы устройства.

Исполнение генератора G1 и узлов сравнения D1 и D2 в данной статье не описывается.

Предлагаемое устройство построено на трех микро­схемах серии К155: D3 и D4 — ИМС К155ЛАЗ, aD5 — К155ТВ2.