11927

Автоматический выбор диапазонов измерения в цифровых вольтметрах

Лабораторная работа

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

ЦИФРОВЫЕ МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЯ Адаптивные измерительные устройства Лабораторная работа № 45 Автоматический выбор диапазонов измерения в цифровых вольтметрах. 1. Цель работы: Изучение цифровых интегрирующих методов измерения напряжения. ...

Русский

2013-04-14

85 KB

33 чел.

ЦИФРОВЫЕ МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЯ

Адаптивные измерительные устройства

Лабораторная работа № 45

Автоматический выбор диапазонов измерения в цифровых вольтметрах.

     1.  Цель работы:

  1.  Изучение цифровых интегрирующих методов измерения напряжения.
    1.  Изучение способов автоматического выбора диапазонов в цифровых вольтметрах.
    2.  Изучение особенностей принципиальной схемы вольтметра В 7-38.
    3.  Исследование технических характеристик автоматического выбора диапазонов в вольтметре В 7-38.
    4.  Освоение техники измерения напряжения цифровым вольтметром В 7-38.

  1.  Программа работы:
    1.  Изучение метода автоматического выбора диапазона измерения в цифровых вольтметрах В7-38.
    2.  Изучение помехоустойчивости интегрирующего метода аналого-цифрового преобразования.
    3.  Экспериментальное определение числа и границ диапазонов измерения напряжения в вольтметре В 7-38.
    4.  Экспериментальное определение параметров гистерезиса при автоматическом выборе диапазона измерения напряжения.

  1.  Описание универсального цифрового вольтметра В 7-38
    1.  Назначение:

Вольтметр универсальный цифровой В 7-38 предназначен для измерения основных электрических величин: напряжения постоянного и переменного тока, сопротивления и силы тока.

  1.  Основные технические характеристики:

3.2.1. Прибор обеспечивает измерение напряжения, силы тока и сопротивления в нормальных условиях в соответствии с данными, приведенными в таблице 1.

Прибор измеряет средневыпрямленное значение переменного напряжения, а проградуирован в среднеквадратических значениях.

Таблица 1.

   Измеряемая величина

    Пределы измерения

В,            мА,            кОм.

Максимальные пределы допускаемой основной погрешности, %

Напряжение постоянного тока

0,2; 2;  20; 200; 1000

     0,07+0,02*Uп/Uх

Напряжения переменного тока     40Гц—100кГц

0,2; 2;  20; 200; 300

0,07+0,02*Uп/Uх

Сопротивление постоянному току

0,2; 2;  20; 200; 2000; 20000

0,5+0,1*Rп/Rх

Сила постоянного тока

0,2; 2;  20; 200; 2000

0,25+0,02*Iп/Iх

Сила переменного тока

  40 Гц – 20кГц

0,2; 2;  20; 200; 2000

0,5+0,05*Iп/Iх

3.2.2. Входное активное сопротивление прибора:

  •  при измерении напряжения постоянного тока  10 МОм,
  •  при измерении напряжения переменного тока   1 МОм.

3.2.3. Входная емкость не превышает  100 пФ.

3.2.4. Выбор пределов измерения Uх, Rх, определение и индикация полярности и индикация выхода за предел измерения 20МОм при измерении   сопротивления автоматические. При измерении силы тока выбор пределов измерения производится вручную.

3.2.5. Время измерения не превышает:

  •  1 сек при измерении напряжения и силы постоянного тока и сопротивления постоянному току ( кроме пределов 2 и 20 МОм),
  •  3 сек при измерении напряжения и силы переменного тока и сопротивления постоянному току на пределе 2 МОм,
  •  15 сек при измерении сопротивления постоянному току на пределе 20 МОм.

  1.  Устройство и работа прибора и его составных частей.

3.3.1. Принцип действия прибора основан на преобразовании измеряемой величины в пропорциональный ей временной интервал по методу двухтактного интегрирования с последующим преобразованием  временного интервала в цифровой код.

 Измеряемая величина посредством делителя напряжения и соответствующих преобразователей трансформируется в нормированное постоянное аналоговое напряжение.

 АЦП осуществляет основную функцию преобразования  нормированного аналогового напряжения в цифровой код.

 Преобразователь переменного тока в постоянный представляет собой линейный преобразователь средневыпрямленных значений, проградуированный в эффективных значениях.

 Принцип действия преобразователя  R/U основан на пропускании известного стабильного тока через измеряемое сопротивление.

 Преобразование I/U осуществляется путем выделения падения напряжения, созданного измеряемым током, на калибровочном сопротивлении шунта.

3.3.2. Структурная схема прибора приведена на рис. 1.

Измеряемый параметр U поступает на входной делитель ( Делитель Uпост, Делитель Uпер., Преобраз. R/Uпост.),  коэффициент деления которого управляется от блока автоматического выбора пределов АВП. Нормированный уровень напряжения преобразуется в код в аналого-цифровом преобразователе АЦП и в цифровом виде отображается на Индикаторе.

5.3.3. Функциональная схема автоматического выбора диапазона напряжения в вольтметре В 7-38 на примере напряжения постоянного тока показана на рис. 2.

 

Согласование диапазона входного напряжения  и диапазона работы АЦП осуществляется согласно Табл.2.

Таблица 2.

Предел измерения прибора в вольтах

Состояние реверсивного счетчика СТ2

Предел преобразования АЦП в вольтах

Коэффициент деления входного делителя

    0,2

000

0,2

1/1

    2

001

2

1/1

   20

010

0,2

1/100

 200

011

2

1/100

2000

100

2

1/1000

 Согласно схеме рис. 2 входной делитель выполнен на резисторах, а коэффициент его деления выбирается с помощью реле Р1, Р2, Р3. Предел преобразования АЦП обеспечивается подачей опорного напряжения 0,2 или 2.0 вольта с помощью реле Р4, Р5.

 В случае превышения кода АЦП величины 20000, на реверсивный счетчик СТ2 поступает импульс от генератора импульсов ГИ и прибор переходит на следующий старший диапазон, в случае понижения кода величины менее 1800, импульс поступает на вычитающий вход счетчика СТ2 и прибор переключается на более чувствительный диапазон. Дешифратор DC и декодер DK управляют положениями всех реле Р1—Р5 в соответствии с Табл.2, а также управляют положением запятой на цифровом Индикаторе.

3.3.4. Принципиальная схема прибора представлена в Приложении 1.

4. Техника эксперимента.

4.1. Изучение помехоустойчивости интегрирующего метода аналого-цифрового преобразования.

 Собрать схему исследования согласно рис.3.

 Здесь ИНПТ— источник напряжения постоянного тока 0—8 в,

  Г3-109— измерительный генератор низкой частоты,

  В3-38 – исследуемый вольтметр.

 Включить приборы

 Установить частоту на выходе Г3-109  около 20Гц. и потенциометр выхода в крайнее левое положение.

 Установить напряжение на выходе ИНПТ около 5 в. (по показаниям В7-38 в режиме измерения напряжения постоянного тока.).

 По изменяющимся показаниям В7-38 зафиксировать минимальное и максимальное показания прибора и записать  в таблице 3.

 Переключить прибор В7-38 в режим измерения переменного напряжения и меняя выходное напряжение генератора Г3-109 установить по В7-38 выходной уровень около 5в. Переключить В7-38 в режим измерения напряжения постоянного тока и зафиксировать минимальное и максимальное показания прибора при этом. Занести результаты в таблицу.

 Аналогично провести измерения при напряжении на выходе Г3-109 около 10в.

 Переключить частоту генератора Г3-109 на величину 200КГц и провести аналогичные измерения с заполнением табл.3.

 Таблица 3.

Uпер.=0в.

F=20Гц.

Uпер.=5в.

F=20Гц.

Uпер.=10в.

F=20 Гц.

Uпер.=5в.

F=200кГц

Uпер.=10в.

F=200кГц.

Мах. Показ В7-38

Мин. Показ В7-38

Разность паказ.

 Объяснить полученные результаты.

4.2. Экспериментальное определение границ и числа диапазонов измерения напряжения в вольтметре В 7-38.

 Подключить вольтметр к выходу генератора Г3-109.

 Используя аттенюатор генератора и его потенциометр выхода, последовательно увеличивая напряжение на его выходе, пройдите все диапазоны измерения напряжения вольтметром В7-38 с фиксацией максимального из изме-ренных напряжений на каждом диапазоне. Заполните результатами таблицу 4.

Таблица 4.

1-ый предел

2-ой предел

3-ий предел

К-ый предел

Показ. В7-38

4.3. Экспериментальное определение параметров гистерезиса при автоматическом выборе диапазона измерения напряжения.

 Подключить вольтметр В7-38 к выходу источника напряжения 8в. на стенде. Установите показания вольтметра около 1,5в. Очень медленно увеличивая напряжение на выходе стенда,  следите за показаниями вольтметра. Зафиксируйте напряжение,  при котором произошел переход на следующий старший предел измерения. Так же медленно уменьшайте напряжение на выходе стенда и зафиксируйте напряжение, при котором произошел возврат на исходный предел измерения. Занесите результаты в таблицу 5.

 Подключить вольтметр В7-38 к выходу генератора Г3-109. Установите переменное напряжение на выходе генератора около 15 в.(по показаниям В7-38).

Очень медленно увеличивая напряжение на выходе генератора, следите за показаниями вольтметра. Зафиксируйте напряжение,  при котором произошел переход на следующий старший предел измерения. Так же медленно уменьшайте напряжение на выходе генератора и зафиксируйте напряжение, при котором произошел возврат на исходный предел измерения. Занесите результаты в таблицу 5.

Таблица 5.

Предел 2в.(Uпост.)

Предел 20в.(Uпер.)

Показания при переходе на старший

Показания при переходе на исходный

 Объясните необходимость гистерезиса при автоматическом выборе диапазона напряжения. .

5. Контрольные вопросы.

5.1. Какие существуют виды соотношения диапазонов измерения?

5.2. Какие существуют способы масштабирования напряжения?

5.3. Какие существуют методы автоматического выбора диапазонов напряжения?

5.4. Зачем нужен гистерезис при автоматическом переключении диапазонов измерения напряжения?

5.5. Почему переключение диапазонов измерения напряжения  за счет использования переключения опорного напряжения крайне ограничено?

5.6. Какой способ автоматического выбора диапазонов измерения, по-вашему, наиболее быстродействующий?

5.7. В каком формате лучше всего вводить информацию в ЭВМ с АЦП, имеющего автоматический выбор диапазонов измерения.

6. Литература.

  1.  Прошин Е.М. Цифровые адаптивные средства измерения., Рязань, 1985г. 80стр.
  2.  Прошин Е.М. Адаптивные средства измерения, Рязань, 1987г. 72стр.
  3.  Прошин Е.М. Цифровые методы и средства измерения, Рязань, 1992г. 76стр.
  4.  Коломиец О.М. Прошин Е.М. Автоматический выбор диапазона измерения в цифровых приборах.- М.: Энергия, 1980г. 85 стр.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

74118. Аппаратный состав и основные функции АСКУЭ Энергия+ 20.06 KB
  Основные функции Автоматический учет потерь электроэнергии от точки измерений до точки учета. Санкционированное автоматическое или ручное предоставление информации о результатах измерений и состоянии средств и объектов измерений в интегрированную автоматизированную систему управления коммерческим учетом ИАСУ КУ. Предоставление контрольного доступа к результатам измерений данным о состоянии объектов и средств измерений в СВК УСПД ЭСч по запросу со стороны ИАСУ КУ. Автоматическое формирование учетных показателей: сведение баланса учет...
74119. Порядок и основные элементы обработки информации в АСКУЭ Энергия+ 18.09 KB
  Основными источниками данных являются. Устройства сбора данных УСД могут иметь как счётноимпульсные вход так и аналоговые входы разного вида а также сигналы телесигнализации ТС. Переменные ПВ используются для ввода данных оператором с клавиатуры. Это позволяет учесть в расчётах различные редко изменяемые параметры не имеющие автоматического источника данных.
74120. Порядок хранения и получения информации из базы данных АСКУЭ Энергия+ 17.8 KB
  Для хранения информации в КТС Энергия используется SQLсервер. Хранимая в SQL инф подразделяется на две части: проектные данные содержащие описания состава и названий УСД электр счётчиков ед измерений и др параметры кот пользователь вводит при подготовке проектных Д в программе Редактор проекта . Эти Д формируются программой Ядро и при помощи программы Запись в базу помещаются в SQL. Для хранения и обработки указанной инф исп неск независ баз в SQL: проектная база eng6 используемая программой Редактор проекта для хранения всей...
74121. Структура и состав базового программного обеспечения АСКУЭ Энергия+ 21.72 KB
  Клиентская часть обеспечивает отображение пользователю Д, хранимых в серв части. Содержит разные приложения – потребители инф: разл документы, генераторы отчётов и т.п. С одной серв частью могут работать одна или более кл частей. При доступе к Д только через WEB-сервер на кл компе не требуется установка к-л программ – достаточно наличия WEB-браузера.
74122. SCADA – система TRACE MODE 45.95 KB
  SCD – система TRCE MODE. В 2005 г TRCE MODE – интегрированная SCD система для разработки АСУ ТП АСКУЭ и систем управления производством получила сертификат соответствия ГОСТ Р выданный ГОССТАНДАРТОМ России. По результатам испытаний в сертификационной лаборатории установлено соответствие интегрированной SCD TRCE MODE требованиям нормативных документов российских и международных стандартов. Это стало важным этапом в процессе повышения качества SCD системы TRCE MODE до уровня лучших мировых аналогов.
74123. Структура системы TRACE MODE 20.57 KB
  Монитор реального времени МРВ. Под управлением МРВ выполняются такие задачи как: запрос данных о состоянии технологического процесса с контроллеров нижнего уровня по любому из встроенных протоколов или через драйвер; передача на нижний уровень команд управления по любому из встроенных протоколов или через драйвер; обмен данными с платами УСО; сохранение данных в архивах; обмен по сети с удаленными МРВ; передача данных по сети на следующий уровень АСУ; обмен с базами данных через ODBC; представление оператору графической информации о...
74124. Автоматизированные информационные системы – общие понятия, структура 17.43 KB
  Автоматизированные информационные системы можно разделить на: Системы информационного обеспечения имеющие самостоятельное целевое назначение и область применения; Автоматизированные системы управления АСУ. Системы информационного обеспечения как правило содержат информационную базу используемую различными потребителями для удовлетворения информационных потребностей при принятии решений. Автоматизированные системы управления – человекомашинные системы обеспечивающие автоматический сбор и обработку информации с помощью различных...
74125. Программное обеспечение АСУ ТП. SCADA – системы 18.64 KB
  Программное обеспечение АСУ ТП принято делить на две категории: общее программное обеспечение включающее операционные системы SCDсистемы пакеты программ для программирования контроллеров компиляторы редакторы и т. К этой категории относятся программы для контроллеров реализующие определённые функциональные задачи обработки информации и управления; программы сгенерированные в среде SCDсистемы для визуализации. SCDсистемы супервизорное диспетчерское управление и получение данных – это программные продукты которые...
74126. Структура SCADA – систем 18.32 KB
  Специфика каждой конкретной системы управления определяется используемой на каждом уровне программно аппаратной платформой. Датчики поставляют информацию контроллерам которые могут выполнять следующие функции:с бор и обработка информации о параметрах технологического процесса; управление электроприводами и другими исполнительными механизмами; решение задач автоматического логического управления и др...