Курсовая работа: Перетворювач СКЗ змінної напруги
Особливості вимірювань несинусоїдних струмів та напруг.
Для вимірювань несинусоїдних струмів і напруг слід користуватись приладами , робочий частотний діапазон яких охоплює всі ті гармонічні складові досліджуваного сигналу, нехтування якими може викликати недопустимо великі похибки вимірювання . таким чином найбільш раціонально застосовувати прилади , які мають широкий робочий діапазон частот. Зокрема , для вимірювання діючих значень несинусоїднихструмів і напруг найкраще користуватись термоелектричними та електростатичними приладами , для вимірювання середніх значень – спеціальними випрямними та електронними , шкали яких градуйовані в середніх значеннях, а для вимірювання амплітуди значень напруг – електронними піковими вольтметрами.
Переважна більшість випрямних та електронних (в тому числі цифрових) приладів
мають шкали , градуйовані в діючих значеннях змінного струму і напруги , хоча насправді їх покази пропорційні середнім або амплітудним значенням . Незважаючи на широкий робочий діапазон частот, такі прилади не слід застосовувати для вимірювання діючих значень несинусоїдних струмів і напруг , тому що вони градуюються лише строго для синусоїдної форми кривої і при вимірювання несинусоїдних струмів і напруг можуть давати значні похибки.
Наприклад , похибка спричинена відхиленням форми кривої досліджуваного сигналу від синусоїдної для приладів , покази яких пропорційні середнім значенням
d = ((1.11- Кф )/Кф )*100,
де 1.111 і Кф – відповідно коефіцієнти форми кривої для синусоїди та досліджуваного сигналу , а для приладів , покази яких пропорційні амплітудним значенням ,
dа = ((Ка -Ö2) / Ö2)*100,
де Ка – відношення амплітудного значення досліджуваного сигналу до діючого (коефіцієнт амплітуди , або пікфактор).
Враховуючи сказане , для вимірювань діючих значень несинусоїдних струмів і напруг слід використовувати лише ті випрямні й електронні прилади (в тому числі і цифрові) , які призначені для цього і покази яких не залежать від форми кривої досліджуваного сигналу.
Для спостереження та реєстрації миттєвих значень несинусоїдних струмів і напруг можна користуватись електронними та електростатичними осцилографами.
1.2 Прецизійний мікропроцесорний вольтметр .
Структурна схема мікропроцесорного вольтметра показана на рис. 1.2.6. Використання МП дозволило вмістити в одному пристрої функції декількох вимірювальних приладів : цифрового вольтметра постійного струму , автоматичного потенціометра ; диференціального компаратора напруги ; вимірювача відношення напруги ; вимірювача потужності ; вимірювача нестабільності . Співвідношення автоматичної корекції похибки з високо лінійним цифро аналоговим перетворювачем , який виконується на основі індуктивних подільників напруги , дозволило досягнути високих метрологічних характеристик . В приладі реалізований компенсаційний метод перетворювача
Мікропроцесор використовується як для виконання функцій управління і обробки вимірювальної інформації, так і для сервісних функцій.
Режими роботи приладу задаються або оператором або дистанційно від зовнішніх пристроїв через інтерфейс типу ЛКП. Мікропроцесор переводить прилад у відповідний режим роботи , який розшифровує стан органів управління . Органи управління мікропроцесорного вольтметра виконані у вигляді перемикачів кнопочних без фіксації стану.
В залежності від вибраної швидкодії (час вимірювання встановлюється 0.1; 1 і 10 с) в приладі передбачено забезпечення чутливості , яка відповідає 4.5 ; 6.5 і 7.5 десятковим розрядам в межах 100 мВ ; 1 В ; 10 В ; 100 В , при цьому вимірювання здійснюється або в два такти , або в три такти , або в три такти з усередненням.
Вхідні наруги через перемикач П поступають на АЦП. В першому такті визначається два старших значущих розрядів. Інформація з виходу АЦП через МП поступає на вхід ЦАП1 . На виході ЦАП1 формується різницевий сигнал , який через перемикач П поступає на вхід АЦП. В другому також відбувається перетворення отриманої різниці в код і визначення двох наступних значущих розрядів . Цей код поступає на ЦАП2. На виході ЦАП2 формується різниця між вихідними напругами ЦАП1 і ЦАП2. Отримана різниця в третьому такті через перемикач П перетворює АЦП в код , який поступає в МП . Мікропроцесор використовується як для управління АЦП і ЦАП, так і для отримання результативного коду. Для підвищення точності в приладі передбачено усереднення від 10 до 100 вимірювань.
Спрощена структурна схема програми вимірювання показана на рис.1.2.2 . Обчислення Nx – Nдр відповідає проведенню корекції адитивної похибки. Ця операція проводиться в будь-якому режимі вимірювання. При роботі приладу в три такти вимірювання (n1=1) або при роботі з усередненням (n2 = 10...100) , коли необхідно забезпечити відповідно 6.5 і 7.5 десяткових розрядів , передбачена корекція мультиплікативної похибки – операція (ХК).
|
ні так
ні так
2. Опис структурної схеми проектованого пристрою.
Структурна схема – це ряд елементів , кожний з яких можна представити як окремий пристрій , що виконує свої визначені функції.
Розроблений пристрій повинен містити наступні структурні блоки :
1 Вхідний блок. Призначений для перетворення вхідної напруги до нормалізованого , яке можна подавати на вхід схеми АЦП. Крім цього даний блок узгоджує вхідний і вихідний опір схеми.
2 Блок АЦП. З допомогою якого відбувається перетворення значень напруги що поступає з вхідного блоку в код. N - розрядний вихідний код АЦП через буферні схеми подається на системну шину даних (ШД)
3 Блок арифметичних операцій. На даному етапі відбувається обчислення діючого значення напруги. Обчислення СКЗ здійснюється послідовністю арифметичних операцій , що реалізуються формулою :
Uскз = Ö(1/M)SI=1 m *U1 2 (2.1)
Даний блок реалізується в МП програмно