Методы измерения отношения
Разносный метод нахождения отношения напряжения
Дифференциальные каскады
РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПОВ ПОСТРОЕНИЯ ИЗМЕРИТЕЛЯ ОТНОШЕНИЙ
Выбор типа микропроцессора
ТЕХНИКО–ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ
Формирование цены
Определение экономической эффективности
Шум и вибрация
Эргономика и техническая эстетика
Заземлители расположены в черноземе
Навигация
Выбор типа микропроцессора
Устройство измерения отношения двух напряжений
83278
знаков
20
таблиц
0
изображений
2.2 Выбор типа микропроцессора
В настоящее время разработано и выпускается отечественной и зарубежной промышленностью множество микропроцессоров, которые имеют различные возможности. Разрабатываемое устройство требует от центрального процессора обеспечение выполнения требуемых операций за короткий промежуток времени. А именно цифровую фильтрацию, дискретное преобразование Фурье, операцию деления двух чисел. Кроме того, центральный процессор должен формировать управляющие сигналы для коммутатора, АЦП и для схемы индикации. Поэтому необходим быстродействующий процессор с высокой производительностью. Выберем микроконтроллер фирмы Texas Instruments TMS320VC5409A. Этот микроконтроллер обладает шестнадцатиразрядной шиной данных, имеет два вывода общего назначения (для управления коммутатором), три многоканальных последовательных порт, которые также могут быть запрограммированы как вывода общего назначения (для управления АЦП, схемой индикации). Кроме того, TMS320VC5409A снабжен встроенной оперативной памятью объемом 32 x 16 бит, которая состоит из четырех блоков объемом 8 x 16 бит каждый. Тактовая частота микроконтроллера 160 МГц. Питается от двух источников напряжения, а именно 3,3 В и 1,6 В, которые формируются специализированной микросхемой фирмы Texas Instruments - TPS70445. Данный микроконтроллер построен по улучшенной гарвардской архитектуре и имеет одну шину программной памяти и три шины памяти данных. Раздельные пространства программной памяти и памяти данных обеспечивает одновременный доступ к программным командам и данным. Для работы микроконтроллеру необходима внешняя ПЗУ. Выберем микросхему Am29LV200B объемом 256 x 8 бит, которую выпускает фирма AMD.
2.3 Оценка погрешности измерения отношения
Важнейшим показателем качества любого измерительного прибора является его точность. Поэтому при разработке измерителя отношения напряжений необходимо оценить погрешность измерения. Очевидно, что погрешность измерения отношения двух напряжений будет в первую очередь определяться погрешностью измерения самих напряжений. Так абсолютную погрешность измерения отношения можно найти по формуле
. (2.7)
Так как отношение двух напряжений определяется выражением
, (2.8)
то относительную погрешность измерения отношения двух напряжений можно записать так:
. (2.9)
Определим частные производные для выражения (2.9).
, (2.10)
. (2.11)
Подставим формулы (2.10) и (2.11) в выражение (2.9) и проделаем несложные преобразования. В результате получим
. (2.12)
Из выражения (2.12) заметим, что относительная погрешность измерения отношения равна разности относительных погрешностей напряжений, отношение которых необходимо определить. То есть мультиплексивная погрешность будет вычитаться. Однако нам необходимо оценить предельную погрешность, поэтому рассмотрим случай, когда ΔU1 и ΔU2 будут иметь различные знаки. При этом максимальная относительная погрешность измерения отношения двух напряжений равна
. (2.13)
Для оценки относительной погрешности измерения напряжений проанализируем причины её возникновения. Так основными источниками погрешности измерения напряжений являются погрешность возникающая при квантовании сигнала, погрешность, связанная с нелинейностью тракта усиления и погрешность, причиной которой являются шумы. Первая была оценена выше, при разработке функциональной схемы. Ее максимальное значение составляет 0,1%. Погрешность связанная с нелинейностью тракта усиления при питании операционных усилителей ±5 В и максимальной амплитуде сигнала 2 В, она составляет менее 0,01% [4]. Она мала по сравнению с погрешностью возникающей при квантовании сигнала, поэтому ее учитывать не будем. Погрешность, причиной которой являются шумы учитывать не будем ввиду сложности методики ее оценки. Тогда ΔU1/U1= ΔU2/U2=0.1%. А максимальная относительная погрешность измерения отношения двух напряжений, в соответствии с (2.13) будет равна (ΔK/K)MAX=0.2%.
Следует также учесть погрешность цифровой индикации. При работе схемы индикации в режиме плавающей запятой она будет оставаться неизменной во всем диапазоне измеряемых напряжений, и равна единице младшего цифрового разряда. Относительную погрешность цифровой индикации оценим при максимальном измеряемом отношении КMAX=1000. При этом вес единицы младшего цифрового разряда равен ΔЦИ=1. Тогда погрешность равна
. (2.14)
Таким образом δЦИ=0,1%. Суммарная погрешность разрабатываемого прибора будет равна
, (2.15)
и равна δИЗМ=0,3%. То есть разрабатываемый прибор способен измерять отношения двух напряжений во всем диапазоне изменения отношений с погрешностью 0,3%.
Похожие работы
... с полезным сигналом помехам.. Итак, ЦИП наиболее полно удовлетворяют основным требованиям предъявляемым в настоящее время к измерительной аппаратуре, — высокая точность и быстродействие, автоматизация процессов измерения и обработки информации. Обобщенная структурная схема ЦИП показана на рис.25 Рис.25. Обобщенная структурная схема ЦИП В цифровом приборе измеряемая величина х ...
... может быть определена в результате решения матричного уравнения Y = 2(K - Ko ) , (16) где -1 - знак обращения матриц К и Ко. 3.4 Методика измерения двух- и четырехполюсных радиоэлементов Для случая двухполюсника n = 1 (17) имеем i = 1; j = 0. (18) Очевидно, что при условиях (17) - (18) имеем: 1) коэффициенты матриц Ко и К с ...
... , внешнее магнитное поле, частота измеряемого переменного тока. Электромагнитные приборы благодаря простоте, дешевизне и надежности широко применяют для измерения токов и напряжений в сильноточных цепях постоянного и переменного тока промышленной частоты (50 и 400 Гц). Большинство электромагнитных амерметров и вольтметров выпускают в виде щитовых приборов различных класса 1,5 и 2,5. Имеются ...
... (от передвижения источников загрязнения) 1180,48 Всего за год: 211845,25 10. Совершенствование системы электроснабжения подземных потребителей шахты Расчет схемы электроснабжения ЦПП до участка и выбор фазокомпенсирующих устройств Основными задачами эксплуатации современных систем электроснабжения горных предприятий являются правильное определение электриче ...
0 комментариев