[SashaBe 0]

Здравствуйте.

 

Прошу подсказать способ и/или литературу, в которой он может быть описан для определения погрешности измерений.

Работаю над программным обеспечением измерителя переменного напряжения.

 

Вопросы знатокам метрологии:

Вопрос1. Какую погрешность вносит каждый из факторов описанных ниже в общую погрешность измерения напряжения?

Вопрос2. Какая потребуется калибровка, как её реализовать, чтобы точность измерения действующего напряжения была хотя бы в пределах вольта?

 

 

Разработчик железа заложил такую схему:

1. На вход подаётся переменное напряжение 220 В (есть линия фазы и нейтральная), отрицательная полуволна отрезается диодом

2. После фильтрации RC-фильтром напряжение попадает на делитель, состоящий из следующих резисторов: два последовательно соединенных резистора 255кОм, точка соединения с АЦП, 2 последовательно соединенных резистора 2,15кОм, общий провод. Точность всех резисторов 1%.

3. Встроенный 10битный АЦП мироконтроллера LPC13xx

4. Частота дискретизации составляет 2кГц

5. По измеренным значениям в разрядности double вычисляется среднеквадратичное значение напряжения (естественно по замерам попадающим на положительную полуволну).

 

Я так понимаю, что наибольшее влияние в аппаратной части оказывает разброс номиналов резисторов. Тогда если, например, на вход подать постоянное напряжение 100В или 200В, получить код АЦП и посчитать по нему реальное значение коэффициента делителя на резисторах, то потом достаточно будет его использовать в расчетах. Но такой подход мне самому кажется сомнительным. Да и где взять такое напряжение для калибровки (чтобы и точность была высокая, и пульсаций не было).

 

Если же использовать на этом делителе доступные напряжения порядка 24В, то при самых крайних разбросах номиналов резисторов разница будет в 1-2 дискрета АЦП, на уровне шумов.

Есть мысль параллельно с 255k+255k поставить небольшой резистор и с его помощью откалибровать прибор напряжением порядка 20В и как-то учесть при этом влияние бОльшего сопротивления. Можно ли сделать как-то так?

 

Также прошу оценить такую идею: если серии изготовления изделия будут небольшими, почему бы просто не измерять перед пайкой реальное сопротивление резисторов с помощью поверенного мультиметра (типа Agilent-a), и забивать их через программку в контроллер. Чем грозит такой способ? Насколько может влиять старение элементов?

 

Спасибо за терпение в прочтении этого сообщения, буду рад вашим ответам и рекомендациям.

Изменено 20 мая, 2011 пользователем SashaBe

[Tanya 4]

Разработчик железа заложил такую схему:

1. На вход подаётся переменное напряжение 220 В (есть линия фазы и нейтральная), отрицательная полуволна отрезается диодом

После этого Вы как разработчик софта смело можете всю обработку свести к генератору случайных чисел дающих какое-нибудь распределение с максимумом 222 вольта для правдоподобности.

[SashaBe 0]

После этого Вы как разработчик софта смело можете всю обработку свести к генератору случайных чисел дающих какое-нибудь распределение с максимумом 222 вольта для правдоподобности.

 

Спасибо за ответ.

А в чем конкретно проблема?

Разве нельзя сделать допущение, что напряжение более или менее симметрично и использовать измерения только по положительной полуволне?

[xemul 0]

А в чем конкретно проблема?

Разве нельзя сделать допущение, что напряжение более или менее симметрично и использовать измерения только по положительной полуволне?

То Вам погрешность в 1 В нужно вписать (это чуть меньше 0.5 % в Вашем случае), то такие смелые допущения...

[SashaBe 0]

То Вам погрешность в 1 В нужно вписать (это чуть меньше 0.5 % в Вашем случае), то такие смелые допущения...

 

Положим, это чрезмерно смелые допущения.

На какую тогда можно расчитывать точность при использовании данной схемотехники, насколько её можно увеличить с помощью калибровки и т.п.?

[_3m 7]

А в чем конкретно проблема?

Разве нельзя сделать допущение, что напряжение более или менее симметрично и использовать измерения только по положительной полуволне?

В реальной сети оно не симметричное.

С такой схемой можете не париться над софтом. А слово "метрология" в вашем случае вообще пустой набор звуков.

 

[xemul 0]

Положим, это чрезмерно смелые допущения.

На какую тогда можно расчитывать точность при использовании данной схемотехники, насколько её можно увеличить с помощью калибровки и т.п.?

Затрудняюсь ответить, не влезая в частности и даташиты.

У разработчика схемотехники, наверняка, уже есть ответы и про точность, и про способы калибровки - иначе не понятно, на кой ляд он всё это придумывал.

Если правильно понимаю, изобретать какой-то тех. процесс - это не Ваша головная боль. Вот и оставьте её кому попало, пока Вам не дадут алгоритм выполнения калибровки, который Вы блестяще реализуете.

[SashaBe 0]

В реальной сети оно не симметричное.

 

Что с ним делать, с реальным сетевым напряжением?

Выпрямлять мостом, например, уже лучше?

[_3m 7]

Что с ним делать, с реальным сетевым напряжением?

Выпрямлять мостом, например, уже лучше?

Посмотрите например структурную схему ADE7763 или аналогичных чипов.

Дальше думайте что из этого вы можете выкинуть и как это согласуется с вашим тз.

 

Для измерения сети следует понимать что:

* полуволны не симметричны

* форма сигнала не синусоидальная и может быть не стабильной, вплоть до того что каждый следующий полупериод отличается от предыдущего

 

[Ruslan1 17]

Отвечаю на первый вопрос. Максимальная вносимая погрешность каждым из факторов:

1. На вход подаётся переменное напряжение 220 В (есть линия фазы и нейтральная), отрицательная полуволна отрезается диодом

до 50.5% (50% потому что одна полуволна не рассматривается, плюс 0.5% потому что диод еще и от положительной полуволны оттяпает скажем 1Вольт)

 

2. После фильтрации RC-фильтром напряжение попадает на делитель, состоящий из следующих резисторов: два последовательно соединенных резистора 255кОм, точка соединения с АЦП, 2 последовательно соединенных резистора 2,15кОм, общий провод. Точность всех резисторов 1%.

количество резисторов * точность резисторов. В случае четырех 1%-резисторов это будет 4%

 

3. Встроенный 10битный АЦП мироконтроллера LPC13xx

0.1% если АЦП и его референс идеальны.

 

4. Частота дискретизации составляет 2кГц

Вот тут лениво считать. Поищите скорость нарастания синусоиды и представьте что вы пропустили максимум между двумя отчетами. сможете сами посчитать насколько измеренная величина отличается от теоретического максимума

 

5. По измеренным значениям в разрядности double вычисляется среднеквадратичное значение напряжения (естественно по замерам попадающим на положительную полуволну).

double он разный бывает, это только char у всех одинаковый.:)

на фоне остальных ужасов- пренебречь, то есть 0%.

 

 

Что с ним делать, с реальным сетевым напряжением?

Выпрямлять мостом, например, уже лучше?

Только разделить до подходящей величины и сразу в АЦП!

Никаких выпрямлений и прочей нелинейщины!

[xemul 0]

количество резисторов * точность резисторов. В случае четырех 1%-резисторов это будет 4%

Ну уж так-то не пугайте. В зависимости от интересующей погрешности, при нормальном распределении и прочих тяжких от 4-х 1% резисторов в делителе или 2% получим, или 1% так и останется.

(перед делителем, правда, ещё какой-то RC фильтр поминался...)

[vvs157 0]

Ну уж так-то не пугайте. В зависимости от интересующей погрешности, при нормальном распределении и прочих тяжких от 4-х 1% резисторов в делителе или 2% получим, или 1% так и останется.

(перед делителем, правда, ещё какой-то RC фильтр поминался...)

Распределение может быть совсем не нормальным. Бывает, что вся партия в "минусе" или "плюсе", но в пределах заявленной погрешности. В этом случае получается почти суммирование погрешности.

[xemul 0]

Распределение может быть совсем не нормальным. Бывает, что вся партия в "минусе" или "плюсе", но в пределах заявленной погрешности. В этом случае получается почти суммирование погрешности.

Формализованный расчёт погрешностей таки уживается со свинцовыми мерзостями жизни, даже выпадающими из нормального поведения и распределения, а введение калибровки сводит погрешности к методическим и долгоиграющим. Ой, ещё погрешности калибровки забыл :)

[SashaBe 0]

Только разделить до подходящей величины и сразу в АЦП!

Никаких выпрямлений и прочей нелинейщины!

 

Спасибо за развернутый ответ вам и всем ответившим!

Понял, что дизайн по моему описанию выглядит соверешенно несовместимым с понятием метрологии.

 

Выходит, что нужно использовать биполярное АЦП для измерения поделенного напряжения?

 

Вопрос ко всем:

Как решить задачу-минимум по калибровке: компенсирование разброса номиналов резисторов.

[Tanya 4]

Как решить задачу-минимум по калибровке: компенсирование разброса номиналов резисторов.

Для калибровки должен быть эталон. Нужно еще конструктивно обеспечить долговременную стабильность.