Канал вимірювання та індикації напруги 220 В у приладі «Якість-Е1»
В Інституті кібернетики імені В.М. Глушкова НАН України розроблено прилад визначення якості електроенергії «Якість-Е1» за відхиленням від номінальних значень усталених значень напруги та частоти. В приладі застосовані нові метод та структура пристрою визначення якості. Визначені вимоги до параметрі...
Збережено в:
| Дата: | 2020 |
|---|---|
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Ukrainian |
| Опубліковано: |
Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України
2020
|
| Назва видання: | Кібернетика та комп’ютерні технології |
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/168599 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Канал вимірювання та індикації напруги 220 В у приладі «Якість-Е1» / О.В. Багацький, В.О. Багацький // Кібернетика та комп’ютерні технології: Зб. наук. пр. — 2020. — № 1. — С. 93-98— Бібліогр.: 7 назв. — укр. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-168599 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1685992025-02-23T20:10:46Z Канал вимірювання та індикації напруги 220 В у приладі «Якість-Е1» Канал измерения и индикации напряжения 220 В в устройстве «Якість-Е1» Channel of measurement and indication of 220 voltage in the device "Quality-E1" Багацький, О.В. Багацький, В.О. Комп'ютерні системи: теорія та застосування В Інституті кібернетики імені В.М. Глушкова НАН України розроблено прилад визначення якості електроенергії «Якість-Е1» за відхиленням від номінальних значень усталених значень напруги та частоти. В приладі застосовані нові метод та структура пристрою визначення якості. Визначені вимоги до параметрів каналу. Досліджені характеристики трансформаторного давача напруги. Вибраний діапазон вхідних сигналів АЦП, для якого вихідні коди змінюються в межах одного байту, що дозволило обробляти їх однією командою. Це підвищило швидкодію каналу. Розроблено алгоритм та програму кусково-лінійної апроксимації передатної характеристики каналу, що дозволило регулювати похибки зміщення нуля, масштабу та нелінійності програмними засобами. В Институте кибернетики имени В.М. Глушкова НАН Украины разработан прибор определения качества электроэнергии «Якість-Е1» по отклонениям от номинальных значений установившихся значений напряжения и частоты. В приборе использованы новые метод и структура устройства определения качества. At the V.M. Glushkov Institute of Cybernetics the “Yakist-E1” – electric power quality measuring device, was developed. The device uses new method and structure of a quality determination, and is based on calculating the deviations from the nominal values of voltage and frequency values. 2020 Article Канал вимірювання та індикації напруги 220 В у приладі «Якість-Е1» / О.В. Багацький, В.О. Багацький // Кібернетика та комп’ютерні технології: Зб. наук. пр. — 2020. — № 1. — С. 93-98— Бібліогр.: 7 назв. — укр. 2707-4501 DOI:10.34229/2707-451X.20.1.10 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/168599 004.388 uk Кібернетика та комп’ютерні технології application/pdf Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Ukrainian |
| topic |
Комп'ютерні системи: теорія та застосування Комп'ютерні системи: теорія та застосування |
| spellingShingle |
Комп'ютерні системи: теорія та застосування Комп'ютерні системи: теорія та застосування Багацький, О.В. Багацький, В.О. Канал вимірювання та індикації напруги 220 В у приладі «Якість-Е1» Кібернетика та комп’ютерні технології |
| description |
В Інституті кібернетики імені В.М. Глушкова НАН України розроблено прилад визначення якості електроенергії «Якість-Е1» за відхиленням від номінальних значень усталених значень напруги та частоти. В приладі застосовані нові метод та структура пристрою визначення якості. Визначені вимоги до параметрів каналу. Досліджені характеристики трансформаторного давача напруги. Вибраний діапазон вхідних сигналів АЦП, для якого вихідні коди змінюються в межах одного байту, що дозволило обробляти їх однією командою. Це підвищило швидкодію каналу. Розроблено алгоритм та програму кусково-лінійної апроксимації передатної характеристики каналу, що дозволило регулювати похибки зміщення нуля, масштабу та нелінійності програмними засобами. |
| format |
Article |
| author |
Багацький, О.В. Багацький, В.О. |
| author_facet |
Багацький, О.В. Багацький, В.О. |
| author_sort |
Багацький, О.В. |
| title |
Канал вимірювання та індикації напруги 220 В у приладі «Якість-Е1» |
| title_short |
Канал вимірювання та індикації напруги 220 В у приладі «Якість-Е1» |
| title_full |
Канал вимірювання та індикації напруги 220 В у приладі «Якість-Е1» |
| title_fullStr |
Канал вимірювання та індикації напруги 220 В у приладі «Якість-Е1» |
| title_full_unstemmed |
Канал вимірювання та індикації напруги 220 В у приладі «Якість-Е1» |
| title_sort |
канал вимірювання та індикації напруги 220 в у приладі «якість-е1» |
| publisher |
Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України |
| publishDate |
2020 |
| topic_facet |
Комп'ютерні системи: теорія та застосування |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/168599 |
| citation_txt |
Канал вимірювання та індикації напруги 220 В у приладі «Якість-Е1» / О.В. Багацький, В.О. Багацький // Кібернетика та комп’ютерні технології: Зб. наук. пр. — 2020. — № 1. — С. 93-98— Бібліогр.: 7 назв. — укр. |
| series |
Кібернетика та комп’ютерні технології |
| work_keys_str_mv |
AT bagacʹkijov kanalvimírûvannâtaíndikacíínaprugi220vupriladíâkístʹe1 AT bagacʹkijvo kanalvimírûvannâtaíndikacíínaprugi220vupriladíâkístʹe1 AT bagacʹkijov kanalizmereniâiindikaciinaprâženiâ220vvustrojstveâkístʹe1 AT bagacʹkijvo kanalizmereniâiindikaciinaprâženiâ220vvustrojstveâkístʹe1 AT bagacʹkijov channelofmeasurementandindicationof220voltageinthedevicequalitye1 AT bagacʹkijvo channelofmeasurementandindicationof220voltageinthedevicequalitye1 |
| first_indexed |
2025-11-25T00:04:08Z |
| last_indexed |
2025-11-25T00:04:08Z |
| _version_ |
1849718523248508928 |
| fulltext |
КОМП’ЮТЕРНІ СИСТЕМИ: ТЕОРІЯ ТА ЗАСТОСУВАННЯ
ISSN 2707-4501. Cybernetics and Computer Technologies. 2020, No.1 93
КІБЕРНЕТИКА
та КОМП'ЮТЕРНІ
ТЕХНОЛОГІЇ
Визначені вимоги до параметрів каналу. Дос-
ліджені характеристики трансформатор-
ного давача напруги. Вибраний діапазон вхід-
них сигналів АЦП, для якого вихідні коди змі-
нюються в межах одного байту, що дозволи-
ло обробляти їх однією командою. Це підви-
щило швидкодію каналу. Розроблено алго-
ритм та програму кусково-лінійної апрок-
симації передатної характеристики каналу,
що дозволило регулювати похибки зміщення
нуля, масштабу та нелінійності програмни-
ми засобами.
Ключові слова: вимірювальний канал, давач,
передатні характеристики, похибки, апрок-
симація.
О.В. Багацький, В.О. Багацький, 2020
УДК 004.388 DOI:10.34229/2707-451X.20.1.10
О.В. БАГАЦЬКИЙ, В.О. БАГАЦЬКИЙ
КАНАЛ ВИМІРЮВАННЯ ТА ІНДИКАЦІЇ
НАПРУГИ 220 В У ПРИЛАДІ «ЯКІСТЬ-Е1»
Вступ. В Інституті кібернетики імені В.М. Глушкова
НАН України розроблено прилад визначення якості
електроенергії «Якість-Е1» за двома параметрами: ві-
дхилення від номінальних значень усталених значень
напруги та частоти. В приладі реалізовані нові метод
[1] та структура [2] для визначення якості
надання електроенергії з контролем споживання. За
частковим коефіцієнтом якості можливо визначити, чи
задовольняє електроенергія вимогам ГОСТ 13109-97
[3] за вказаними двома параметрами.
Вимоги до параметрів каналу. Відповідно до
ГОСТ 13109-97 максимально припустима приведена
похибка вимірювання діючого значення напруги 220 В –
γ ≤ ± 0,5 %.
Основні складові похибок вимірювання напруги за
допомогою АЦП – це методична похибка квантування
напруги за рівнем та похибка апроксимації синусоїда-
льного сигналу за часом біля максимального значення
синусоїди.
Методична похибка квантування за рівнем напруги
для 10-розрядного АЦП дорівнює ± 0,1 %.
Похибка апроксимації залежить від частоти дис-
кретизації. Біля амплітудного значення швидкість
зміни напруги близька до нуля, тобто похибка апрок-
симації невелика. Виберемо похибку апроксимації та-
кож не більшою, ніж ± 0,1 %. Далі будуть виконува-
тися такі рівняння:
cos0 cos( ) 0,001;
cos( ) cos0 0,001;
cos( ) 0,999;
arccos(0,999) 0,045.
x
x
x
x
Для частоти 50 Гц час одного напівперіоду дорів-
нює 10 мс. Звідси
10 0,045
143( ).xt мкс
Таким чином, для похибки апроксимації в 0,1 %,
частота дискретизації синусоїди біля значення амплі-
туди має бути не менше 7 кГц.
https://doi.org/10.34229/2707-451X.20.1.10
О.В. БАГАЦЬКИЙ, В.О. БАГАЦЬКИЙ
94 ISSN 2707-4501. Кібернетика та комп'ютерні технології. 2020, № 1
Структура каналу. Вимірювальний канал напруги у приладі складається з нормованого тран-
сформатора напруги, високоточного резистивного дільника (відхилення від номінального значення
не більше 0,1 %), який масштабує та зміщує вхідну напругу, та вбудованих у мікроконтролер дже-
рела опорної напруги (ДОН) та АЦП.
Резистивний дільник напруги. Схема резистивного дільника напруги показана на рис. 1.
Uзм
(з джерела
опорної напруги)
Uвих
(вихід каналу
до АЦП)
~ 220 B
R1
R2
R3Uвтор.А
РИС. 1. Резистивний дільник напруги
Напруга на виході такого дільника розраховується (згідно з принципом суперпозиції для стру-
мів [4] ) за формулою
,
322131
31
322131
32
.
RRRRRR
RR
U
RRRRRR
RR
UU змАвторвих
(1)
де Uвтор.А – амплітудне значення напруги вторинної обмотки трансформатора; Uзм – напруга змі-
щення сигналу в позитивну область; Uвих – вихідна напруга дільника, що масштабована до значень
вхідної напруги аналого-цифрового перетворювача.
При відомому значенні Uвтор.А, Uзм та Uвих можливо розрахувати такі номінали: R1, R2 та R3,
при яких значення напруги Uвтор.А після дільника, утвореного резисторами R1 і R3, повністю перей-
де у позитивну площину, а вихідна напруга буде коливатися у межах, дозволених для роботи АЦП.
Крім того, використання джерела опорної напруги АЦП спростило схему давача та підвищило ста-
більність результатів вимірювання. В загальному випадку можливо використовувати окрему мік-
росхему – ДОН, однак у приладі «Якість-Е1» ДОН та АЦП є внутрішніми блоками мікроконтро-
лера.
Дільник з трьох високоточних резисторів та джерела опорної напруги мікроконтролера розра-
хований таким чином, щоб пришвидшити обробку даних з АЦП. В приладі «Якстіь-Е1» застосова-
но 8-розрядний мікроконтролер типу C8051F320, який має вбудований 10-розрядний АЦП
з вхідним діапазоном сигналу від 0 до +2,5 В. Такий же діапазон повинен мати сигнал з давача
(позитивна та негативна півхвилі синусоїдального напруги). Максимальне припустиме значення
вхідної напруги приладу – 286 В, а мінімально припустиме – 156 В. Якщо вхідна напруга виходить
за вказані межі, то на індикаторі з’являються символи > 286 В або < 156 В. Для обробки даних
з АЦП забезпечені такі рівні напруг, при яких:
1) позитивна півхвиля синусоїдального сигналу має рівні від +1,25 до +2,5 В (10 старший роз-
ряд АЦП дорівнює 1), а негативна – від 0 до +1,25 В (10 старший розряд АЦП дорівнює 0);
2) у позитивній півхвилі амплітудне значення сигналу може бути більшим за +1,75 В, але
меншим, ніж +2,5 В, тобто значення, у яких 9 старший розряд АЦП не змінюється і дорівнює 1.
При виконанні цих вимог для визначення відхилень амплітудного значення сигналу від номі-
нального використовуються лише 8 молодших розрядів АЦП, які можуть бути оброблені однією
командою мікроконтролера, що збільшує швидкодію каналу.
КАНАЛ ВИМІРЮВАННЯ ТА ІНДИКАЦІЇ НАПРУГИ 220 В …
ISSN 2707-4501. Cybernetics and Computer Technologies. 2020, No.1 95
Дослідження давача. Як давач для приладу вимірювання якості електроенергії «Якість-Е1»
був використаний трансформатор ТПГ-1, у якого первинна обмотка розрахована на номінальну на-
пругу ~220 В. Для оцінювання величин похибок трансформатора як давача проведено вимірюван-
ня передатних та температурних характеристик трансформатора.
Вхідне та вихідне значення змінної напруги вимірювалися універсальними мультиметрами
UNI-T UT61E [5], а температура – блоком вимірювання температури DT-801 з максимальною по-
хибкою ±1 ºС на всьому діапазоні вимірювань [6].
Вимірювання передатних та температурних характеристик трансформаторів проводилося при
двох температурах таким чином. Спочатку була виміряна передатна характеристика давача при
температурі в кімнаті вимірювань T = 26,5 °C, причому характеристика вимірювалась при прямому
та зворотному проходах: з 160 В до 260 В (прямий хід) та з 260 В до 160 В (зворотній хід). Після
цього давач був переміщений у термошафу з температурою 52 ºС, де проводилися повторні вимі-
рювання. Результати вимірювань приведені в табл. 1.
Графіки похибок давача щодо лінійної передатної характеристики показано на рис. 2.
ТАБЛИЦЯ 1
T = 26,5 °C T = 51,7 °C
Uвх, В Uдат, В, пр.х. Uдат, В, зв.х. Uдат, В, пр.х. Uдат, В, зв.х.
160 6,75 6,762 6,744 6,763
170 7,17 7,186 7,154 7,16
180 7,605 7,602 7,575 7,585
190 8,012 8,002 8,022 7,99
200 8,422 8,438 8,414 8,426
210 8,81 8,657 8,817 8,745
220 9,263 9,154 9,24 9,169
230 9,555 9,58 9,533 9,54
240 9,964 9,97 9,936 9,925
250 10,362 10,361 10,322 10,327
260 10,739 10,739 10,688 10,688
РИС. 2. Похибки передатної характеристики трансформаторного давача
О.В. БАГАЦЬКИЙ, В.О. БАГАЦЬКИЙ
96 ISSN 2707-4501. Кібернетика та комп'ютерні технології. 2020, № 1
Як видно з рис. 2, похибки прямого та зворотного ходів відрізняються, що свідчить про наяв-
ність гістерезису в трансформаторному давачі. З табл. 1 випливає, що температурна похибка дуже
мала і тому температура практично не впливає на точність давача.
Алгоритм роботи каналу. Для пошуку максимального значення на позитивній півхвилі синусо-
їди біля амплітудного значення напруги АЦП виконує 25 вимірювань синусоїди з досить великим
часом між вимірюваннями, який дорівнює 175 мкс. З цих відліків мікроконтролер вибирає макси-
мальне значення, яке зберігається у пам’яті. Для зменшення впливу завад протягом однієї секунди
50 разів виконуються такі цикли, потім у процесорі аналого-цифрового контролера максимальні
значення усереднюються. Усереднене значення відображається на рідкокристалічному індикаторі з
контролером типу HD44780 розміром 8×2 та використовується в процедурі багатомежового порів-
няння для вибірки з пам’яті миттєвого коефіцієнта якості за напругою, що відповідає цьому
значенню.
Кусково-лінійна апроксимація результатів вимірювання. Вихідна напруга ДОН від мікро-
схеми до мікросхеми контролера може змінюватися від 2,38 В до 2,50 В, тобто на 5 %. Ця напруга
в схемі вхідного резистивного дільника формує зміщення у позитивну площину, тобто зміщення 0
передатної характеристики АЦП, а також зміщення масштабу для виходу ЦАП, який є складовою
частиною АЦП. Крім того, трансформаторні давачі від примірника до примірника також мають
різні передатні характеристики, які можуть бути нелінійними. Тому для індикації значень виміря-
ної напруги на рідкокристалічному індикаторі застосована кусково-лінійна апроксимація ( 14 від-
тинків) результатів вимірювання АЦП.
Для кусково-лінійної апроксимаціїї отриманий 8-розрядний код з АЦП перетворюються у пос-
лідовність трьох цифр, які будуть виводитися для індикації напруги. Дві старші цифри з трьох
визначаються простим порівнянням кодів, за табл. 2 і 3, та відповідності кодів цим цифрам. Прик-
лади таблиць приведені.
Отриманий код АЦП порівнюється із числом у другому стовпчику табл. 2. Число з таблиці ви-
бирається за допомогою зміщення відносно початку (або індексу), при цьому для порівняння ви-
користовується метод дихотомії, а індекси табл. 2 поставлені у відповідність індексам табл. 3.
ТАБЛИЦЯ 2 ТАБЛИЦЯ 3
Номінальне значення
амплітуди
Код АЦП Код для екрану Цифри
150 В 01h 8Ah «1», «5»
160 В 06h 86h «1», «6»
170 В 15h 8Eh «1», «7»
180 В 23h 81h «1», «8»
190 В 35h 89h «1», «9»
200 В 44h 40h «2», «0»
210 В 53h 48h «2», «1»
220 В 64h 44h «2», «2»
230 В 75h 4Ch «2», «3»
240 В 85h 42h «2», «4»
250 В 9Ah 4Ah «2», «5»
260 В 0AEh 46h «2», «6»
270 В 0C2h 4Eh «2», «7»
280 В 0D6h 41h «2», «8»
290 В 0E7h 49h «2», «9»
КАНАЛ ВИМІРЮВАННЯ ТА ІНДИКАЦІЇ НАПРУГИ 220 В …
ISSN 2707-4501. Cybernetics and Computer Technologies. 2020, No.1 97
Таким чином, отриманий індекс з табл. 2 визначає значення двох перших цифр з табл. 3. Перша
цифра передається на рідкокристалічний індикатор в першому такті, а друга – в другому такті.
Остання цифра вираховується за допомогою простої пропорції для перетворення чисел з однієї
системи числення в іншу [7]
,..
дес
шіст
таблвим Т
T
AA
x
(2)
де Атабл – значення з табл. 2, Авим. – виміряне значення, Тшіст та Тдес – основи системи числення (для
шістнадцятирічної системи це 16, для десяткової – 10). Отриманий результат (остання цифра)
кодується та передається на рідкокристалічний індикатор в третьому такті.
Висновки. 1. Запропоновано вибирати такий вхідний діапазон сигналу на вході каналу, щоб
обробка відхилень від номінального значення виконувалась над однобайтними числами за одну
команду мікроконтролера. Це дозволило пришвидшити обробку даних.
2. Розроблено алгоритм та програму кусково-лінійної апроксимації передатної характеристи-
ки каналу, що дозволило регулювати похибки зміщення нуля, масштабу та нелінійності програм-
ними засобами.
Список літератури
1. Пат. на винахід 82925, Україна: МПК (2006) G01R 11/00 G06Q 50/00. Спосіб контролю витрати і якості кому-
нальних послуг / Багацький В.О., Багацький О.В., Кривонос Ю.Г., Палагін О.В., заявник та патентовласник ІК
НАНУ. № а200607592; заявл. 07.07.2006; опубл. 26.05.2008, Бюл. № 10.
2. Пат. на винахід 82952, Україна: МПК G01R 19/165 (2011.01). Пристрій визначення якості комунальних послуг
/ Багацький В.О., Багацький О.В., Кривонос Ю.С., Палагін О.В., заявник та патентовласник ІК НАНУ. №
а200612878; заявл. 12.06.2006; опубл. 26.05.2008, Бюл. № 10.
3. ГОСТ 13109-97 (IEK,IEC). Норми якості електричної енергії в системах електропостачання загального призна-
чення. [Чинний від 1999-01-01]. Київ : ТК 30 ЕМС, 1999. 45 с.
4. Нейман Л.Р., Демирчян К.С. Теоретические основы электротехники, изд. 2-е, стереотип. Ленинград: «Энер-
гия», 1975. Т. 1. 523 c.
5. Інструкція до лінійки приладів UT61. Веб-сайт компанії «Uni-Trade Group Limited». URL: http://www.uni-
trend.com/ manual2/UT61English.pdf (дата звернення: 01.11.2012).
6. ТРМ-10. Веб-сайт компанії «Эвелен». URL: http://evelen.ru/product/01/03/tpm10.html (дата звернення:
01.02.2012).
7. Китов А.И., Криницкий Н.А. Электронные цифровые машины и программирование. М.: ГИФМЛ, 1959. 295 с.
Одержано 17.02.2020
Багацький Валентин Олексійович,
доктор технічних наук, провідний науковий співробітник
Інституту кібернетики імені В.М. Глушкова НАН України, Київ,
bagatskijva@gmail.com
Багацький Олексій Валентинович,
кандидат технічних наук, старший науковий співробітник
Інституту кібернетики імені В.М. Глушкова НАН України, Київ.
УДК 004.388
А.В. Багацкий, В.А. Багацкий
КАНАЛ ИЗМЕРЕНИЯ И ИНДИКАЦИИ НАПРЯЖЕНИЯ 220 В В УСТРОЙСТВЕ «ЯКІСТЬ-Е1»
Институт кибернетики имени В.М. Глушкова, Киев, Украина
Переписка: bagatskijva@gmail.com
В Институте кибернетики имени В.М. Глушкова НАН Украины разработан прибор определения
качества электроэнергии «Якість-Е1» по отклонениям от номинальных значений установившихся
http://www.uni-trend.com/%20manual2/UT61English.pdf
http://www.uni-trend.com/%20manual2/UT61English.pdf
http://evelen.ru/product/01/03/tpm10.html
mailto:bagatskijva@gmail.com
mailto:bagatskijva@gmail.com
О.В. БАГАЦЬКИЙ, В.О. БАГАЦЬКИЙ
98 ISSN 2707-4501. Кібернетика та комп'ютерні технології. 2020, № 1
значений напряжения и частоты. В приборе использованы новые метод и структура устройства опре-
деления качества. Определены требования к устройствам канала измерения напряжения 220 В, 50 Гц
по точности и быстродействию. Методическая погрешность квантования по уровню для 10-разрядного
АЦП равна ±0,1 %. Для достижения ошибки аппроксимации ±0,1 % необходимо измерять напряжение
около амплитудного значения через 170 мкс. Измерительный канал напряжения в приборе состоит из
трансформатора напряжения, высокоточного резистивного делителя, который масштабирует и смещает
входное напряжение, и встроенных в микроконтроллер источника опорного напряжения (ИОН)
и АЦП. В приборе «Якість-Е1» применен 8-разрядный микроконтроллер типа С8051F320, в котором
есть 10-разрядный АЦП с входным диапазоном сигнала от 0 до 2,5 В. Измерены передаточные и темпе-
ратурные характеристики трансформатора при прямом и обратном проходах, оценены его ошибки.
Температурная ошибка очень мала и практически не влияет на точность датчика. У датчика есть гистере-
зис, рассчитанные ошибки не превышают ±1 % . Для определения отклонения амплитудного значения от
номинального используется только 8 младших разрядов АЦП, которые могут обрабатываться одной
командой микроконтроллера, что повышает быстродействие канала. Выходное напряжение ИОН
от микросхемы до микросхемы контроллера может изменяться от 2,38 В до 2,5 В. Кроме этого, разные
трансформаторные датчики могут иметь разные передаточные характеристики, которые могут быть не-
линейными. Поэтому для индикации значений измеренного напряжения на цифробуквенном индикато-
ре применена кусочно-линейная аппроксимация результатов измерения АЦП.
Ключевые слова: измерительный канал, датчик, передаточные характеристики, ошибки, аппрок-
симация.
UDC 004.388
O. Bahatskji, V. Bahatskji
CHANNEL OF MEASUREMENT AND INDICATION OF 220 VOLTAGE IN THE DEVICE "QUALITY-E1"
V.M. Glushkov Institute of Cybernetics, Kyiv, Ukraine
Correspondence: bagatskijva@gmail.com
At the V.M. Glushkov Institute of Cybernetics the “Yakist-E1” – electric power quality measuring de-
vice, was developed. The device uses new method and structure of a quality determination, and is based on
calculating the deviations from the nominal values of voltage and frequency values. The methodical error of
level quantization for a 10-bit ADC is ± 0.1%. To achieve an approximation error of ± 0.1%, it is necessary to
measure the voltage near the amplitude value after 170 μs. The channel for voltage measuring in the device
consists of a voltage transformer, a high-precision resistive divider that scales and biases the input voltage, a
reference voltage source (VREF) and an ADC, which built into the microcontroller. The device “Yakist-E1”
uses an 8-bit microcontroller type C8051F320, which has a 10-bit ADC with an input signal range from 0 to
2.5 V. The output voltage of the VREF from the chip to the controller chip can vary from 2.38 V to 2.5 V. In
addition, different transformer sensors may have different transfer characteristics, which may be non-linear.
Therefore, to indicate the values of the measured voltage on the alphanumeric indicator, a piecewise linear ap-
proximation of the results of measuring the ADC is used. The transfer and temperature characteristics of the
voltage transformer were measured for forward and reverse passages, and, according to the results, was discov-
ered that the temperature error is very small and practically does not affect the accuracy of the sensor and the
sensor has hysteresis, the calculated errors do not exceed ± 1%. All this errors were corrected. To determine the
deviation of the amplitude value from the nominal value, only 8 low-order bits of the ADC are used. This trick
grants that ADC result can be processed by a single command of the microcontroller, which increases pro-
cessing speed of the channel.
Keywords: measuring channel, sensor, transfer characteristics, errors, approximation.
|