專利名稱：定時(shí)校驗(yàn)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及定時(shí)裝置，更具體地涉及一種精密定時(shí)器，它能將某一交流或直流回路接通一段確切的時(shí)間，將被校的通電持續(xù)時(shí)間測(cè)量?jī)x器串聯(lián)在該回路中，其測(cè)量結(jié)果與定時(shí)值作比較，便可校驗(yàn)該通電持續(xù)時(shí)間測(cè)量?jī)x器的測(cè)量準(zhǔn)確度。
測(cè)量某個(gè)預(yù)期電流的持續(xù)時(shí)間，通常稱作通電持續(xù)時(shí)間，是電器技術(shù)的一個(gè)重要的專業(yè)計(jì)量。近年來(lái)出現(xiàn)了各種測(cè)量通電持續(xù)時(shí)間的電子儀器，這類儀器的測(cè)量原理是先將被測(cè)直流或交流電流經(jīng)過(guò)某個(gè)變換電路變換成一個(gè)邏輯信號(hào)，其寬度應(yīng)近似等于被測(cè)電流的持續(xù)時(shí)間，然后用時(shí)標(biāo)信號(hào)計(jì)數(shù)的辦法來(lái)測(cè)定該邏輯信號(hào)的寬度。所以測(cè)量通電時(shí)間的儀器的誤差由兩部分組成變換電路的誤差與計(jì)時(shí)部分的誤差。其中計(jì)時(shí)部分的誤差較易檢定，而變換電路的誤差卻較難檢定，越出了通用計(jì)量的范圍。本發(fā)明的目的在于提供一種檢定測(cè)量通電持續(xù)時(shí)間的儀器準(zhǔn)確度的裝置。
對(duì)于電器技術(shù)而言，通電持續(xù)時(shí)間的測(cè)量準(zhǔn)確度要求在1%以下，因而檢定該測(cè)量準(zhǔn)確度的儀器的準(zhǔn)確度應(yīng)在±0.3%以上，也即要求定時(shí)校驗(yàn)器的定時(shí)準(zhǔn)確度在±0.3%以上。為此，本發(fā)明利用晶振時(shí)標(biāo)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)的原理制成精密的電子定時(shí)電路，以便達(dá)到這樣高的定時(shí)準(zhǔn)確度，從而可用作計(jì)量檢定。所以本發(fā)明實(shí)質(zhì)上是一個(gè)精密定時(shí)器。
利用計(jì)數(shù)器原理制成的定時(shí)器，其電子線路包括時(shí)標(biāo)信號(hào)發(fā)生器，門控電路、計(jì)數(shù)器、定時(shí)值預(yù)置單元、控制定時(shí)電路接通和分?jǐn)嗟陌üΨ烹娐返膱?zhí)行元件，以及給電子線路供電的電源。這種定時(shí)器的誤差通常由三個(gè)方面組成。一是時(shí)標(biāo)信號(hào)的時(shí)標(biāo)誤差，通常采用晶振時(shí)標(biāo)發(fā)生器來(lái)產(chǎn)生時(shí)標(biāo)，從而使這部分誤差可做到很小。二是同步誤差，由于計(jì)時(shí)啟動(dòng)是隨機(jī)發(fā)出的，它與時(shí)標(biāo)信號(hào)的某個(gè)沿口，例如上升沿之間有一定的誤差，這就是同步誤差。本本發(fā)明采用兩個(gè)相連的D觸發(fā)器組成的同步電路代替一般定時(shí)器的門電路，其中第一D觸發(fā)器的輸出供給第二D觸發(fā)器，第二D觸發(fā)器的觸發(fā)信號(hào)由晶振時(shí)標(biāo)發(fā)生器輸入，其輸出用于打開計(jì)數(shù)器，并輸入到功率放大電路。本實(shí)用新型有二個(gè)計(jì)數(shù)器，其中第一計(jì)數(shù)器接收第二D觸發(fā)器的輸出信號(hào)及晶振時(shí)標(biāo)發(fā)生器的時(shí)標(biāo)脈沖信號(hào)，與第一計(jì)數(shù)器相連的第二計(jì)數(shù)器通過(guò)定時(shí)值預(yù)置單元選擇計(jì)數(shù)結(jié)束信號(hào)，并將它饋給第二D觸發(fā)器，使之復(fù)零。如此，不僅消除了啟動(dòng)時(shí)的同步誤差，而且取出信號(hào)的后沿也與時(shí)標(biāo)信號(hào)的后沿同步。簡(jiǎn)言之，本發(fā)明的同步電路與數(shù)字電路中常用的同步電路的不同點(diǎn)在于，它不是用門電路組成，而是用D觸發(fā)器組成，它不僅能起始同步，而且還能終點(diǎn)同步。另外，它還能輸出一個(gè)寬度嚴(yán)格等于同步脈沖周期乘以同步脈沖數(shù)的邏輯信號(hào)，因而消除了時(shí)標(biāo)分辨率引起的誤差。三是執(zhí)行元件引起的誤差，執(zhí)行元件包括功率放大電路和繼電器，由于繼電器的吸合及釋放時(shí)間分散性很大，不可避免地會(huì)帶來(lái)較大的誤差。本發(fā)明采用功率放大電路并通過(guò)其末級(jí)的大功率晶體管接成OC門，輸出直接接到直流回路輸出控制端，用以控制直流回路的接通和分?jǐn)啵⒔?jīng)橋堆輸出，接到交流回路輸出控制端，用以控制交流回路的接通和分?jǐn)?，如此可減小分?jǐn)鄷r(shí)可能產(chǎn)生的誤差。
考慮到電器試驗(yàn)中通電持續(xù)時(shí)間的測(cè)量準(zhǔn)確度達(dá)到±1%已經(jīng)足夠，而其最小量程不會(huì)小于20ms，因此，本本發(fā)明的晶振時(shí)標(biāo)發(fā)生器的準(zhǔn)確度達(dá)到±0.05%已足夠，對(duì)于這樣的準(zhǔn)確度可以不采取特殊措施，而且允許在較寬的溫度范圍內(nèi)使用。本發(fā)明的定時(shí)準(zhǔn)確度達(dá)±0.05%;50μs。其中50μs為驅(qū)動(dòng)部分的最大誤差。對(duì)最小量程20ms而言，其誤差為±0.3%，符合檢定±1%的測(cè)量準(zhǔn)確度的要求。另外，本發(fā)明結(jié)構(gòu)合理，使用方便，只需將它與被校通電持續(xù)時(shí)間測(cè)量?jī)x器一起串聯(lián)在交流或直流回路中便可校驗(yàn)該測(cè)量?jī)x器的測(cè)量準(zhǔn)確度。
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。


圖1是本發(fā)明的一種具體外形圖。
圖2是本發(fā)明的電路原理框圖。
圖3是本發(fā)明的電路的供電電源圖。
圖4是本發(fā)明電路工作的時(shí)間示意圖。
圖5是使用本發(fā)明校驗(yàn)通電持續(xù)時(shí)間測(cè)量?jī)x器的測(cè)量準(zhǔn)確度的校驗(yàn)線路圖。
如圖1所示，本發(fā)明的外形一般為一矩形殼體，為便于提攜，它可帶有手柄20。在其前面板2上有清零按鈕3和啟動(dòng)按鈕4，直流回路輸出控制端5a、5b，交流0.2A回路輸出控制端6a、6b、交流2A回路輸出控制端7a、7b，時(shí)標(biāo)信號(hào)輸出端8a、8b，預(yù)置定時(shí)值用的波段開關(guān)30a，電源開關(guān)9，以及電源指示燈10。從殼體1內(nèi)引出導(dǎo)線11，其端部有電源插座12。
圖2是安置在圖1所示殼體1內(nèi)部的本發(fā)明的電路的原理框圖。其中，第一D觸發(fā)器21與清零按鈕3、啟動(dòng)按鈕4和第二D觸發(fā)器22分別連接，第二D觸發(fā)器22由晶振時(shí)標(biāo)發(fā)生器23提供觸發(fā)信號(hào)，其輸出用于打開第一計(jì)數(shù)器24，并輸入到功率放大電路26。第一計(jì)數(shù)器24接收晶振時(shí)標(biāo)發(fā)生器23的時(shí)標(biāo)脈沖信號(hào)，與第一計(jì)數(shù)器24連接的第二計(jì)數(shù)器25通過(guò)定時(shí)值預(yù)置單元30選擇計(jì)數(shù)結(jié)束信號(hào)，并將該信號(hào)饋給第二D觸發(fā)器22。清零按鈕3還與兩個(gè)計(jì)數(shù)器連接。晶振時(shí)標(biāo)發(fā)生器23還輸出時(shí)標(biāo)信號(hào)f至位于殼體1的前面板2上的時(shí)標(biāo)信號(hào)輸出端8a、8b，見(jiàn)圖1，以供用戶定期校驗(yàn)時(shí)標(biāo)頻率之用。在功率放大電路26的末級(jí)由大功率晶體管27接成OC門，輸出到直流回路輸出控制端5a、5b，用以控制直流回路的接通和分?jǐn)唷Ａ硗?，還經(jīng)過(guò)橋堆28輸出到交流回路輸出控制端6a和6b，用以控制交流回路的接通和分?jǐn)唷?br> 如果要擴(kuò)大定時(shí)器的控制功率，例如，交流回路輸出控制端只能控制交流電流0.2A，而尚需控制交流電流2A，則可在原有功率放大器26的末級(jí)再設(shè)置一個(gè)功率放大器26a，在該功率放大器26a的末級(jí)由大功率晶體管27a同樣接成OC門，經(jīng)橋堆28a輸出到交流回路輸出控制端7a、7b。依次類推，可以再通過(guò)增加功率放大器和相應(yīng)地增加大功率晶體管和橋堆的數(shù)目，也就是說(shuō)，可以通過(guò)使用多組執(zhí)行元件來(lái)達(dá)到控制不同功率的目的。
圖2的電路的供電電源參見(jiàn)圖3，220 V市電經(jīng)變壓器31隔離和降壓，再經(jīng)電源開關(guān)9和整流濾波穩(wěn)壓電路32，輸出一組低壓直流電源，其高電平為VDD，低電平為VSS。在其輸出端接有電源指示燈10。
當(dāng)按下清零按鈕3時(shí)，第一D觸發(fā)器21清零后處于1狀態(tài)，其Q1輸出為低電平，因而第二D觸發(fā)器22不會(huì)動(dòng)作。第二D觸發(fā)器22的觸發(fā)信號(hào)由晶振時(shí)標(biāo)發(fā)生器23提供。當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕4后，第一D觸發(fā)器21翻轉(zhuǎn)到零狀態(tài)，Q1輸出為高電平，當(dāng)時(shí)標(biāo)信號(hào)的上升沿到來(lái)時(shí)，第二D觸發(fā)器22翻轉(zhuǎn)，輸出Q2為高電平，它去打開第一計(jì)數(shù)器24。第一計(jì)數(shù)器24要等待第二個(gè)時(shí)標(biāo)脈沖的上升沿到來(lái)時(shí)翻傳，開始計(jì)數(shù)。第一計(jì)數(shù)器24是十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器，其級(jí)數(shù)可由時(shí)標(biāo)頻率及最小定時(shí)量程來(lái)決定。第二計(jì)數(shù)器25可以是十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器，也可以是1/N計(jì)數(shù)器，前者用波段開關(guān)30a作為定時(shí)值預(yù)置單元來(lái)選擇計(jì)數(shù)結(jié)束信號(hào)，如圖1所示，后者用數(shù)碼撥盤預(yù)置定時(shí)值，顯然，前者只能取出較少幾個(gè)定時(shí)值，而后者可選擇更多的定時(shí)值，當(dāng)然前者電路的成本低于后者。
圖4所示是電路工作的時(shí)間示意圖，其中(a)所示為時(shí)標(biāo)信號(hào);在某個(gè)隨機(jī)時(shí)間按啟動(dòng)按鈕4，Q1即跳到高電平，如(b)所示;第一個(gè)時(shí)標(biāo)脈沖信號(hào)的上升沿使Q2跳到高電平，如(c)所示;第二個(gè)時(shí)標(biāo)脈沖信號(hào)的上升沿使計(jì)數(shù)器24翻轉(zhuǎn)開始計(jì)數(shù)，如(d)所示;計(jì)數(shù)結(jié)束信號(hào)與時(shí)標(biāo)脈沖上升沿也是同步的，它使Q2回到低電平，從而關(guān)閉計(jì)數(shù)器，如(e)所示。設(shè)定時(shí)值為T，時(shí)標(biāo)信號(hào)周期為△，則對(duì)應(yīng)的時(shí)標(biāo)脈沖數(shù)N＝T/△。從計(jì)數(shù)器的工作原理可知，從第一計(jì)數(shù)器24的第一次翻轉(zhuǎn)到最后一次翻轉(zhuǎn)之間的時(shí)間間隔為T′＝(N-1)△，所以Q2的寬度T＝N△，完全符合預(yù)定的要求。
使用本發(fā)明的裝置校驗(yàn)通電持續(xù)時(shí)間測(cè)量?jī)x器的測(cè)量準(zhǔn)確度的校驗(yàn)線路如圖5所示，其中33為回路電源。若被校儀器是測(cè)量直流通電持續(xù)時(shí)間的，則它應(yīng)選用直流電源;若是測(cè)量交流通電持續(xù)時(shí)間的，則應(yīng)選用交流電源?？烧{(diào)電阻R用于調(diào)節(jié)回路電流。被校儀器與本定時(shí)校驗(yàn)器串聯(lián)在回路之中，并根據(jù)回路電流的大小及性質(zhì)選擇定時(shí)器的相應(yīng)的輸出控制端5a、5b或6a、6b或7a、7b，例如圖4中對(duì)應(yīng)直流回路選擇5a、5b。調(diào)節(jié)好被校儀器的量程和回路電流以后，根據(jù)被校儀器的校驗(yàn)規(guī)程設(shè)置定時(shí)校驗(yàn)器的定時(shí)值。將被校儀器和定時(shí)校驗(yàn)器清零后，按定時(shí)校驗(yàn)器的起動(dòng)按鈕，接通校驗(yàn)回路開始校驗(yàn)。將被校儀器所測(cè)得的通電持續(xù)時(shí)間與定時(shí)值相比較即可檢定被校儀器的測(cè)量準(zhǔn)確度。
權(quán)利要求
1.一種校驗(yàn)通電持續(xù)時(shí)間測(cè)量準(zhǔn)確度的高精度定時(shí)裝置，它包括一殼體及安裝于其內(nèi)部的電路，上述電路包括晶振時(shí)標(biāo)發(fā)生器23、門控電路、計(jì)數(shù)器、定時(shí)值預(yù)置單元30，以及控制定時(shí)電路接通和分?jǐn)嗟陌üβ史糯箅娐?6的執(zhí)行元件，其特征在于，上述計(jì)數(shù)器有兩個(gè)，24、25，上述門控電路包括兩個(gè)D觸發(fā)器21、22，其中第一D觸發(fā)器21與位于殼體1前面板2上的清零按鈕3和啟動(dòng)按鈕4連接，其輸出送給第二D觸發(fā)器22，第二D觸發(fā)器22的觸發(fā)信號(hào)由晶振時(shí)標(biāo)發(fā)生器23供給，其輸出信號(hào)輸向第一計(jì)數(shù)器24和功率放大電路，第二計(jì)數(shù)器25與第一計(jì)數(shù)器24相連，它由定時(shí)值預(yù)置單元設(shè)定定時(shí)值，并將計(jì)數(shù)結(jié)束信號(hào)饋給第二D觸發(fā)器22，上述清零按鈕3還與兩個(gè)計(jì)數(shù)器24、25連接，上述執(zhí)行元件還包括大功率晶體管，它接成OC門，其輸出連接到直流回路輸出控制端5a、5b，并經(jīng)橋堆輸出到交流回路輸出控制端6a、6b，上述電路的電源來(lái)自220V市電經(jīng)變壓器31降壓，再經(jīng)整流濾波穩(wěn)壓電路32而輸出的一組低壓直流電源，其高電平為VDD，低電平為VSS。
2.按照權(quán)利要求1所述的定時(shí)裝置，其特征在于，上述執(zhí)行元件有多組，每一組的功率放大電路以前一組的功率放大電路的輸出作為其輸入。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的定時(shí)裝置，其特征在于，上述第二計(jì)數(shù)器是十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，與它配合的定時(shí)值預(yù)置單元為波段開關(guān)。
4.按照權(quán)利要求1或2所述的定時(shí)裝置，其特征在于，上述第二計(jì)數(shù)器是1/N計(jì)數(shù)器，與它配合的定時(shí)值預(yù)置單元為數(shù)碼撥盤。
全文摘要
本發(fā)明提供一種校驗(yàn)通電持續(xù)時(shí)間測(cè)量?jī)x器的準(zhǔn)確度的定時(shí)校驗(yàn)裝置，它包括兩個(gè)D觸發(fā)器，兩個(gè)計(jì)數(shù)器，提供給D觸發(fā)器和計(jì)數(shù)器時(shí)標(biāo)脈沖信號(hào)的晶振時(shí)標(biāo)發(fā)生器、放大D觸發(fā)器輸出信號(hào)的功率放大器及其末級(jí)的接成OC門的大功率晶體管，其輸出直接連接到串聯(lián)有待校通電持續(xù)時(shí)間測(cè)量?jī)x器的直流回路，或經(jīng)過(guò)橋堆連接到串聯(lián)有該測(cè)量?jī)x器的交流回路，以控制其接通和分?jǐn)?，將儀器測(cè)量結(jié)果與定時(shí)值比較，便能校驗(yàn)其測(cè)量準(zhǔn)確度。
文檔編號(hào)G04F10/04GK1045874SQ8910165
公開日1990年10月3日 申請(qǐng)日期1989年3月20日 優(yōu)先權(quán)日1989年3月20日
發(fā)明者奚永源, 袁衍, 沈明生 申請(qǐng)人:機(jī)械電子工業(yè)部上海電器科學(xué)研究所