Измерение токов высокой частоты

 

5.7  Выбор и обоснование  типа отсчетного устройства

В качестве индикатора был выбран двухстрочный буквенно-цифровой жидкокристаллический индикатор серии DV8412, состоящий из контроллера управления и ЖК панели. Модули отображают 2 строки по 16 символов, каждый символ представляет собой матрицу 5х8 точек. Расстояние между матрицами составляет одну точку. ЖК индикаторы работают в широком температурном диапазоне.

• модули работают по 8- и 4-битной шине данных

• принимают команды с шины данных

• запись данных в ОЗУ с шины данных

• чтение данных из ОЗУ на шину данных

• память до 8 изображений заданных символов

• управление контрастностью и подсветкой

• модули имеют встроенный знакогенератор.

Технические характеристики

• Напряжение питания: 4-5 В

• Ток потребления (5 В): 1 мА

• Ток потребления (4 В): 200 мкА

• Время цикла чтения/записи: 1200 нс

• Диапазон рабочих температур: -30…+50°С.

 

5.8 Устройство и работа блока питания

 

Питание прибора осуществляться от сети 220 В 50 Гц

Блок сетевого питания представлен на рисунке  5.11 .

Рисунок 5.11. Блок сетевого питания

 

Блок состоит из трех параллельных цепей, каждая из которых вырабатывает напряжение питания соответственно +5 В и -5В аналоговое, +5В цифровое. Входное сетевое напряжение ~220B понижается до 18 В понижающими трансформаторами TV1…TV3 типа BVEI3032039-230V/1,9WA-2 18V. Стабилизаторы напряжения DA4…DA6 (микросхемы типа MC78L12, ток стабилизации 1А), включенные на выходах трансформаторов вырабатывают напряжение ±15В. Эти стабилизаторы напряжением соответствующей полярности питают микросхемы DA7…DA9 (MC78L05).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6. Расчет погрешностей

 

Метрологическая модель высокочастотного амперметра представлена на рисунке 6.1.

Модель состоит из следующих элементов:

- ∆аи - аддитивная составляющая погрешности интегратора;

- ∆аацп - аддитивная составляющая погрешности аналого – цифрового преобразователя;

- ∆ау - аддитивная составляющая погрешности усилителя;

- ∆ни - нелинейная составляющая погрешности интегратора;

- ∆нацп - нелинейная составляющая погрешности аналого – цифрового преобразователя;

- ∆квацп - погрешность квантования аналого – цифрового преобразователя;

- dму – мультипликативная погрешность усилителя;

- dми - мультипликативная погрешность интегратора;

- dмацп - мультипликативная погрешность аналого – цифрового преобразователя;

- Sи – чувствительность интегратора;

- Sацп – чувствительность аналого – цифрового преобразователя;

- Sу– чувствительность усилителя.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Аддитивная составляющая погрешности канала, приведенная к входу, определяется формулой:

 

Мультипликативная составляющая погрешности канала рассчитывается по формуле:

dмк = dму + dми + dмацп .

Погрешность квантования аналого-цифрового преобразователя, приведенная к входу, вычисляется по формуле:

Нелинейная составляющая погрешности канала, приведенная к входу, определяется формулой:

Погрешность согласования в модели не учитывается, так как все компоненты канала выполнены на элементах (операционных усилителях, аналоговых коммутаторах), входное сопротивление которых более 1МОм, а выходное сопротивление датчика не более 5 Ом.

Предел изменения в измерительной обмотке датчика составляет ±200мВ, предел допускаемой основной относительной погрешности измерений напряжения ±3%. Тогда предел допускаемой основной абсолютной погрешности измерения напряжения D0 = 6мВ.

Распределим погрешность D0 между аддитивной, мультипликативной, нелинейной составляющими погрешности и погрешностью квантования с помощью метода равных влияний.

dмк = dму + dми + dмацп

Методом равных влияний произведем расчет аддитивной составляющей погрешности отдельных компонентов измерительного канала. Аддитивная составляющая погрешности усилителя определяется по формуле:

Чувствительность усилителя Sу  равна:

Расчет аддитивной составляющей погрешности интегратора:

Аддитивная составляющая погрешности АЦП определяется по формуле:

Пусть мультипликативные составляющие погрешности компонентов измерительного канала равны между собой:

dму = dми = dмацп =

Методом равных влияний произведем расчет нелинейной составляющей погрешности отдельных компонентов измерительного канала.

Нелинейная составляющая погрешности интегратора определяется по формуле:

.

Расчет нелинейной составляющей погрешности АЦП:

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы

 

1. Гутников В.С. Интегральная электроника в измерительных устройствах. — Л.: Энергоатомиздат, 1988.
2. Гусев В.Г. Гусев Ю.М. Электроника. — М.: высшая школа, 1982.
3. Граф Р., Шиитс В. Энциклопедия электронных схем. Том 7, Часть 3. — М.: ДМК, 2001.
4. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники. — М.: Мир, 1998.
5. Усотенко С.Т., Каченюк Т.К., Терехова М.В. Выполнение электрических схем по ЕСКД. — М.: Изд-во стандартов, 1992.
6. Цифровые и аналоговые интегральные микросхемы. Справочник. Под ред. Якубовского С.В. — М.: Радио и связь, 1989.
7. Станшин В.В., Урусов А.В., Мологонцева О.Ф. Проектирование цифровых устройств на однокристальных микроконтроллерах.  — М.: Энергоатомиздат, 1990.
8. Интегральные микросхемы. Справочник. Под ред. Тарабрина Б.В. –– М.: радио и связь, 1984.
9. Лисицын Б.Л. Отечественные приборы индикации и их зарубежные аналоги. — М.: радио и связь, 1993.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ПРИЛОЖЕНИЕ А

 

Схема электрическая принципиальная