Строительные исследования
страница - 0
ЦИФРОВАЯ АВТОМАТИЧЕСКАЯ КОРРЕКЦИЯ ПОГРЕШНОСТЕЙ МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ СИСТЕМ УЧЕТА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ
Андрианова Л.П. (andr@astu.astranet.ru), Воеводин И.Г. (voevodin@astu.astranet.ru)
Астраханский государственный технический университет
Одним из наиболее ответственных узлов, определяющих качество работы микропроцессорной системы учета электроэнергии, является блок, осуществляющий преобразование информации из аналоговой формы представления в цифровую и реализуемый аналого-цифровыми преобразователями (АЦП).
В связи с тем, что АЦП имеют достаточно сложную схему с набором таких элементов, как операционные усилители, компараторы напряжения, аналоговые переключатели и др., то всегда присутствуют следующие погрешности преобразования:
-погрешность квантования;
-погрешность смещения нуля;
-погрешность коэффициента передачи;
-абсолютная погрешность преобразования в конечной точке шкалы;
-интегральная и дифференциальная нелинейности;
-температурная погрешность;
-временная нестабильность.
По характеру зависимости от значения входного сигнала (измеряемой величины) эти погрешности можно разделить на три группы:
-аддитивные погрешности, не зависящие от значения входного сигнала;
-мультипликативные погрешности, значения которых прямо пропорциональны входному сигналу;
-нелинейные погрешности, значения которых связаны со значением входного сигнала нелинейной зависимостью.
Наличие этих погрешностей неизбежно приводит к потере информации при учете электроэнергии. Для уменьшения потерь и
повышения достоверности получаемой информации возникает необходимость применения аппаратной или программной коррекции погрешностей АЦП.
В связи с тем, что аппаратная компенсация погрешностей АЦП приводит к значительному усложнению аппаратуры, то целесообразно использование в современных микропроцессорных системах учета электроэнергии программно-алгоритмических методов автоматической коррекции погрешностей (АКП).
В данной статье рассматривается универсальный программно-алгоритмический метод цифровой автоматической коррекции погрешностей АЦП, позволяющий осуществлять коррекцию всех видов погрешностей с заданной точностью [1].
При цифровой автоматической коррекции погрешностей АЦП ставится задача определения значений измеряемой величины Х по результатам преобразования Y при неизвестной характеристике преобразования y = F(x), которая может быть искажена различными видами погрешности, описанными выше.
Для поиска решения и исключения влияния погрешностей выбирают аппроксимирующую функцию, которая может быть аддитивной, мультипликативной, аддитивно-мультипликативной и функцией в виде степенного полинома.
На практике чаще всего берут линейную аппроксимирующую функцию вида
ya = Fa(x) = b + a x .
Точная компенсация погрешностей в этом случае возможна лишь для таких АЦП, у которых погрешности нелинейности отсутствуют. Коэффициенты а и b аппроксимирующей функции определяются на основе метода эталонных сигналов [2].
-> | К | АЦП | В | - | ||
U32 > |
Рис. 1. Упрощенная схема реализации метода эталонных сигналов для коррекции аддитивной и мультипликативной погрешностей АЦП. Реализуя с помощью схемы три измерения, получим систему уравнений:
a x + b = y1 < a + b = У2
a иэ2 + b = yз,
где У1, У2, У3 - значения выходного кода АЦП при подаче на его вход соответственно величин x, иэ1, иэ2. Искомыми переменными являются a, b, x.
Физическая реализуемость алгоритма имеет место при неравенстве определителя системы V нулю, то есть при неравных значениях эталонных сигналов иэ1 и иэ2.
Расчетные значения xp, ap, bp переменных x, a, b будут равны:
= y1 -bр= y2 -y3b = tj
рэ1 э2
Из изложенного следует, что в рассмотренном аддитивно-мультипликативном алгоритме коррекция погрешностей линейных АЦП осуществляется за один цикл, который содержит три такта. В первом такте через коммутатор пропускается входной сигнал, а во втором и третьем тактах пропускаются эталоны t э1 и t э2 (рис. 2).
Упрощенная схема реализации метода эталонных сигналов для коррекции аддитивной и мультипликативной погрешностей АЦП представлена на рис. 1 и состоит из измерительного коммутатора (К), подключающего измеряемую величину (x) и эталонные величины (иэ1, иэ2), аналого-цифрового преобразователя (АЦП) и вычислителя (В).
содержание:
[стр.Введение] [стр.1] [стр.2] [стр.3]