RU181763U1

RU181763U1 - CURRENT AND VOLTAGE METER CORRECTIVE AND REGULATING (ITCR)

Info

Publication number: RU181763U1
Application number: RU2017130035U
Authority: RU
Inventors: Татьяна Геннадиевна Карпова; Геннадий Николаевич Кирюшин; Антон Александрович Красников; Владимир Анатольевич Хохлович; Дмитрий Владимирович Хохлович
Original assignee: Татьяна Геннадиевна Карпова; Геннадий Николаевич Кирюшин; Антон Александрович Красников; Владимир Анатольевич Хохлович; Дмитрий Владимирович Хохлович
Priority date: 2017-08-24
Filing date: 2017-08-24
Publication date: 2018-07-26

Abstract

Заявляемое техническое решение (далее «заявляемое устройство») относится к области измерения выходных величин различных измерительных устройств, в частности постоянного тока и напряжения, и может быть использовано в системах управления технологическими процессами.Сущность заявленного решения заключается в том, что измеритель тока цифровой корректирующий и регулирующий содержит аналого-цифровой преобразователь, микроконтроллер и буквенно-цифровой индикатор и осуществляющий коррекцию погрешности с применением кусочно-линейной аппроксимации, при этом с целью уменьшения погрешности входного тока или напряжения сформированный микроконтроллером пропорционально погрешности этого тока или напряжения сигнал широтно-импульсного модулятора подключается на вход выпрямителя, который через фильтр постоянной составляющей и схему двуполярного источника тока корректирует на требуемую величину измеряемый входной ток или напряжениеТехническим результатом, наблюдаемым при реализации заявленного решения, является уменьшение погрешности измерений. 1 ил.The claimed technical solution (hereinafter “the claimed device”) relates to the field of measuring the output values of various measuring devices, in particular direct current and voltage, and can be used in process control systems. The essence of the claimed solution lies in the fact that the current meter is digital corrective and the regulating one contains an analog-to-digital converter, a microcontroller and an alphanumeric indicator and performing error correction using a piecewise-linear app in order to reduce the error of the input current or voltage generated by the microcontroller in proportion to the error of this current or voltage, the pulse-width modulator signal is connected to the input of the rectifier, which corrects the measured input current or voltage through the DC filter and the circuit of the bipolar current source observed during the implementation of the claimed solution is to reduce the measurement error. 1 ill.

Description

Заявляемое техническое решение (далее «заявляемое устройство») относится к области измерения выходного тока и напряжения датчиков различных физических параметров, например, давления, веса и т.п. (далее датчиков) и может быть использовано в системах управления технологическими процессами.The claimed technical solution (hereinafter “the claimed device”) relates to the field of measuring the output current and voltage of sensors of various physical parameters, for example, pressure, weight, etc. (further sensors) and can be used in process control systems.

Известно большое количество устройств такого назначения, например, цифровые индикаторы, преобразователи, измерители напряжений и токов, мультиметры, цифровые амперметры, вольтметры и т.п. В их числе имеются устройства, использующие для повышения точности различные способы коррекции входного сигнала, такие, как линеаризация, сдвиг и наклон характеристики и т.п. Одним из таких устройств может быть, например, измеритель «Метакон-1005», предназначенный для измерения в том числе унифицированного сигнала постоянного тока 0-20 мА и напряжения 0-10 В, в котором используется линеаризация характеристик первичных преобразователей и коррекция результатов измерения путем смещения на фиксированную величину.A large number of devices for this purpose are known, for example, digital indicators, converters, voltage and current meters, multimeters, digital ammeters, voltmeters, etc. Among them, there are devices that use various methods of correction of the input signal to increase accuracy, such as linearization, shift and slope of the characteristic, etc. One of such devices can be, for example, a Metacon-1005 meter designed to measure, among other things, a unified DC signal 0-20 mA and voltage 0-10 V, which uses linearization of the characteristics of primary transducers and correction of measurement results by bias by a fixed amount.

Это устройство принято за отдаленный прототип.This device is taken as a remote prototype.

В состав измерителя «Метакон-1005», так же, как и заявляемого устройства, входят аналого-цифровой преобразователь (далее АЦП) входного сигнала в двоичное число, микроконтроллер, принимающий это число и обеспечивающий функционирование устройства, и буквенно-цифровой индикатор для визуализации этого числа.The Metacon-1005 meter, as well as the claimed device, includes an analog-to-digital converter (hereinafter ADC) of the input signal into a binary number, a microcontroller that receives this number and ensures the functioning of the device, and an alphanumeric indicator to visualize this numbers.

Недостатками его является отсутствие коррекции выходного сигнала, в данном случае тока датчика, протекающего последовательно через нагрузку и вход измерителя «Метакон-1005, т.е. сохраняются погрешности датчика, а также недостаточность коррекции при линеаризации по границам диапазона сигнала.Its disadvantages are the lack of correction of the output signal, in this case, the sensor current flowing sequentially through the load and the input of the Metacon-1005 meter, i.e. the sensor errors are retained, as well as the lack of correction during linearization along the boundaries of the signal range.

Более близким к заявляемому устройству является устройство для измерения давления, представленное в патенте РФ №2196970, авторы Бобровников Н.Р., Яркий С.В., Гридин Ю.Н., Бугаенко А.И., Туленко А.В., Стрыгин В.Д., Чертов Е.Д., которое принято за прототип. Здесь, как и в заявляемом устройстве, и по сравнению с отдаленным прототипом имеет место повышение точности измерения за счет кусочно-линейной аппроксимации характеристики входного параметра и коррекции ее путем ввода погрешности с обратным знаком, измеренной в точках аппроксимации при калибровке устройства, с линеаризацией между точками аппроксимации, причем коррекция вводится не только на входной параметр (ток, напряжение), но и на температуру по тому же принципу.Closer to the claimed device is a device for measuring pressure, presented in the patent of the Russian Federation No. 2196970, authors Bobrovnikov N.R., Yarkiy S.V., Gridin Yu.N., Bugaenko A.I., Tulenko A.V., Strygin V.D., Devil E.D., which is taken as a prototype. Here, as in the claimed device, and compared with the remote prototype, there is an increase in the measurement accuracy due to the piecewise-linear approximation of the input parameter characteristics and its correction by entering the error with the opposite sign, measured at the approximation points during calibration of the device, with linearization between the points approximations, and correction is introduced not only on the input parameter (current, voltage), but also on the temperature according to the same principle.

Недостатком прототипа является так же, как и в отдаленном прототипе, отсутствие коррекции выходного сигнала датчика, т.е. сохраняются погрешности датчика.The disadvantage of the prototype is the same as in the remote prototype, the lack of correction of the output signal of the sensor, i.e. sensor errors are saved.

Целью заявляемого устройства является устранение указанного недостатка.The purpose of the claimed device is to eliminate this drawback.

Это осуществляется при помощи схемы заявляемого устройства, представленной на фиг. 1.This is done using the circuit of the inventive device shown in FIG. one.

В состав заявляемого устройства 1 (фиг. 1) входят:The composition of the claimed device 1 (Fig. 1) includes:

- плата источника питания и коррекции 2,- power supply and correction board 2,

- датчик измеряемого параметра 3,- sensor of the measured parameter 3,

- датчик температуры 4,- temperature sensor 4,

- плата индикации и управления 5.- display and control board 5.

В состав платы индикации и управления 5 входят:The display and control board 5 includes:

- АЦП 6 сигналов датчиков 3 и 4,- ADC 6 signals of sensors 3 and 4,

- микроконтроллер 7, управляющий работой заявляемого устройства,- microcontroller 7, which controls the operation of the claimed device,

- индикатор 8 для визуализации режимов и измеряемых параметров.- indicator 8 for visualization of modes and measured parameters.

В состав платы источника питания и коррекции 2 входят:The power supply board and correction 2 include:

- источник питания 9,- power source 9,

- схема коррекции измеряемого параметра - выходного сигнала датчика 3 (тока или напряжения) с элементами 10…19, работа которой описана ниже.- correction circuit of the measured parameter - the output signal of the sensor 3 (current or voltage) with elements 10 ... 19, the operation of which is described below.

Выход схемы коррекции включен на сопротивление нагрузки 20, включенное в свою очередь последовательно со входом АЦП 6. На входах АЦП 6 резисторы 21, 22 обеспечивают необходимую величину напряжения на АЦП 6.The output of the correction circuit is connected to the load resistance 20, which is in turn connected in series with the input of the ADC 6. At the inputs of the ADC 6, the resistors 21, 22 provide the necessary voltage value for the ADC 6.

Заявляемое устройство работает следующим образом.The inventive device operates as follows.

При калибровке устройства аналогично прототипу определяются и запоминаются погрешности в точках кусочно-линейной аппроксимации давления при различных заранее выбранных точках аппроксимации температуры. При работе рассчитанная аналогично прототипу погрешность вводится как коррекция с обратным знаком с учетом линеаризации между точками аппроксимации как по давлению, так и по температуре. Сигнал широтно-импульсного модулятора ШИМ микроконтроллера 7, скважность и соответственно постоянная составляющая которого пропорциональна величине и знаку коррекции, поступает на однополупериодный выпрямитель на резисторах 10, 11 и транзисторе 12, с него на фильтр постоянной составляющей 13, 14 и далее на двуполярный источник тока на транзисторах 15, 16 и резисторах 17, 18, выход которого через резистор 19 подключен к сопротивлению нагрузки 20, корректируя ток нагрузки (входной ток заявляемого устройства).When calibrating the device, similarly to the prototype, errors are determined and stored in the points of piecewise linear approximation of pressure at various pre-selected points of temperature approximation. When working, the error calculated similarly to the prototype is introduced as a correction with the opposite sign, taking into account the linearization between the approximation points, both in pressure and in temperature. The signal of the pulse-width modulator PWM of the microcontroller 7, the duty cycle and accordingly the constant component of which is proportional to the magnitude and sign of the correction, is fed to a half-wave rectifier on resistors 10, 11 and transistor 12, from it to a DC filter 13, 14 and then to a bipolar current source on transistors 15, 16 and resistors 17, 18, the output of which through a resistor 19 is connected to the load resistance 20, adjusting the load current (input current of the inventive device).

Claims

Digital Corrective and Regulating Current Meter (ITCR), containing an analog-to-digital converter, a microcontroller and an alphanumeric indicator and performing error correction using piecewise linear approximation, characterized in that, in order to reduce the input current or voltage error, the microcontroller is generated proportionally the error of this current or voltage, the pulse-width modulator (PWM) signal is connected to the input of the rectifier, which through the DC component filter bipolar current source circuit corrects the desired amount the measured input current or voltage.