Сандық өлшеуіш аспаптардың құрылысы және жұмыс істеу схемалары.

Цифрлық ө лшеуіш аспаптар (ЦӨ А) деп ө лшеудің нә тижесі сан тү рінде берілетін аспаптарды айтады. Олардың кө п тү рлілігіне қ арамай негізгі қ ұ рылыстары бірдей болып келеді (7.1 сурет).

КҚ – кіру қ ұ рылғ ысы; Тр₁, Тр₂, Тр₃ – бір шаманы басқ а шамағ а тү рленгіштер; АСТ – аналог-сандық тү рлендіргіш; ИС – импульсты санағ ыш; СИ – сандық индикация (дисплей); БҚ – басқ ару қ ұ рылғ ысы.

7.1 Сурет – Цифрлық аспаптың функциялық сұ лбасы

Кіру қ ұ рылғ ысы кернеуді не токты ө лшеу шегін кең ітуге арналғ ан. Ол ішіне кіру қ ұ рылғ ысы қ осымша резисторлар мен шунттардың жиынтығ ын қ олданады. Цифрлық ө лшеуіш аспап басты сигнал кө п рет келгеннен кейін ө лшей бастайды. Бұ л аспаптардың ө лшейтін сигналдарды тү рлендіретін бө лшектерін ө лшеуіш тү рлендіргіштер деп атайды. Егер аналогтық сигнал басқ а аналогтық сигналғ а ө згерсе, онда ө лшеуіш тү рлендіргіш аналогтық деп атайды, егер аналогтық сигналды сандық тү рге не керісінше ө згертсе, ө лшеуіш тү рлендіргішті аналог-сандық не сандық – аналогтық деп атайды.

Егер ақ параттық параметр бірнеше бекітілген шамада болса, бұ л сигналды дискреттелген не кванталғ ан деп атайды. Квантталу Тр₁ – тү рлендіргіштің арқ асында жасалады, сонда ө лшейтін сигнал t уақ ыт аралығ ында ә ртү рлі дең гейде дискреттеледі (7.2 сурет).

7.2 Сурет – Уақ ытпен кванттау жә не дең геймен дискреттеу

7.2 суретте кө рсетілгендей аналогтық сигнал U(t) уақ ыт бойынша бірінен кейін бірі болатын дискреттелген шамалармен U_i (t_i) ауыстырылады. Цифрлық ө лшеуіш аспап ақ паратты тек қ ана дискреттелген уақ ыт кезінде сезе алады. Бұ л уақ ыттың кезі басқ ару қ ұ рылғ ысы арқ ылы белгіленеді. Енді алынғ ан дискретті сигналды (тұ рақ ты кернеу) аралық (промежуточный) параметрге тү рлендіру керек. Бұ л параметр ретінде Т_жа уақ ыт аралығ ы алынғ ан, мұ ны жү йелік, аралық деп атайды. Бұ л аралық қ а қ оятын міндет, ол ә р уақ ытта ө лшейтін кернеуге пропорционал болу керек.

Бұ л тү рлендіру кернеу-уақ ыт аралығ ы (санайтын уақ ыт) Тр₂ екінші тү рлендіргіште жасалады. Санайтын аралық уақ ыт, салыстырмалы ә діспен, ө лшейтін кернеуді уақ ытпен бір келкі (пропорционал) ө сетін тіректі (калибрленген) кернеумен салыстыру арқ ылы табылады (7.3 сурет).

Салыстыру қ ұ рылғ ысы

СҚ

а) жұ мыс істеу сұ лбасы;

б) кернеулердің уақ ыттық диаграммасы

7.3 Сурет – кернеуді уақ ыт аралығ ына тү рлендіргіш аспаптың схемасы

Тіректі кернеу G1 генератормен жасалады. Бұ л генератордың шығ ыс кернеуі U ₀ (t) сызық шамен біркелкі ө седі. Ара тә різді кернеу уақ ытпен біркелкі ө седі, оның басқ ы бұ рышы . Тү рлендіру процесі басқ ару қ ұ рылғ ының (БҚ) арқ асында бір уақ ытта t₁ басталады. Егер U = U₀ болса, салыстыру қ ұ рылғ ы t₂ уақ ытында сигнал береді. Осыдан кейін екі кү йі бар триггер U _тр строб (тіректі) импульс жасайды, оның уақ ыт ұ зындығ ы санайтын уақ ытқ а тең

Т_си = t₂ – t₁.

Уақ ыттық диаграммадағ ы ү шбұ рыштан табатынымыз.

Т_си = U tga (7.1)

егер = const болса, онда tg = C₁, сондық тан

T_си = C₁ U. (7.2)

Ү шінші тү рлендіргіш ТР₃ Тси уақ ыт аралығ ын N санды импульстерге тү рлендіреді. Бұ л ү шін электрондық жү йелі ә діс қ олданады. Бұ л ә діс бойынша ө згеріп тұ ратын санайтын уақ ыт (Т_си) ү лгілі генератордан G₂ алынғ ан ү лкен жиілікті тө ртбұ рышты импульстермен толтырылады. (7.4 сурет).

а) Тү рлендірудің жұ мыс істеу сұ лбасы.

б) Кернеулердің уақ ыттық диаграммасы.

7.4 сурет – Кернеуді тү рлендірудің жұ мыс істеу сұ лбасы

ЦӨ А 220В электр желісіне қ осқ анда жиілігі 1мГц ү лгілі генератор жұ мыс істей бастайды. Генератордың импульстері электрондық кілтке келеді, оның ашық уақ ыты Т_си. Импульсті санағ ыш ИС импульстерді санап, оларды бірі-бірін қ оса бастайды

N = Т_си / Т_го. (7.3)

(7.2) ө рнекті қ олдансақ

U = NТ_го / С₁ (7.4)

егер Т_го = сonst, онда Т_го/С₁ = С₂

U = C₂ N (7.5)

Сө йтіп, ө лшейтін кернеу импульстың санына пропорционал болады. Бұ л импульстардың ИС тағ ы жиынтығ ы кодтарды тү рлендіргіште тү рлендіріп эпидтық -кристалдық, алфавиттік-сандық индикаторғ а кіреді, сонда ө лшеу нә тижесін сан жү зінде кө реміз.