Определение действующего значения напряжения

Цифровые методы

Аналоговые методы

а) получить из входного сигнала с помощью различных аналоговых модулей требуемый выходной сигнал.

б) по величине выходного сигнала принять решение

а) ввести массив величин значений сигнала (отсчетов).

б) провести математическую обработку отсчетов.

в) сформировать числовую величину и принять по ней решение.

Методами аналоговой схемотехники можно легко производить интегрирование аналоговых сигналов. Имея входной сигнал y(t) можно сравнительно просто на операционном усилителе реализовать интегратор, выполняющий преобразование сигнала по закону

<y(t)> =∫y(t)dt (3)

Такой интегратор можно запускать и сбрасывать в нужные моменты времени. Однако методами аналоговой схемотехники практически невозможно осуществить:

а)операцию возведения сигнала в квадрат, т.е реализовать такой узел, в котором бы осуществлялось преобразование

x(t) → y(t) = x²(t)

б) операцию извлечения квадратного корня

x(t) → y(t) =√x(t)

Реализация таких операций требует применения сложных и дорогих узлов, выполненых на специализированных аналоговых микросхемах. Такие аналоговые преобразователи сигналов выполняются на нелинейных элементах, отличаются низкой температурной стабильностью, уходом параметров и нуждаются в периодической подстройке характеристик.

Можно утверждать, что ни в одном из аналоговых реле по настоящему не определяется действующее значение напряжения. Как правило, сигнал выпрямляется и усредняется

<x(t)>=∫|x(t)|dt (4)

и полученная таким образом величина используется вместо действующего значения для принятия решений в аналоговых реле.

С помощью современных микроконтроллеров, имеющих встроенные АЦП (аналогово-цифровые преобразователи) можно определять действующее значение сигнала с высокой точностью.

Для дискретных сигналов или при дискретном вводе непрерывного сигнала вместо x(t) известны значения x i
сигнал заменяется отсчетами x(t) → xi,

интеграл заменяется суммой (5)

Входное сетевое напряжение через резистивный делитель подается на аналоговый вход микроконтроллера. Микроконтроллер вводит с частотой 10 кН z мгновенные отсчеты напряжения Ui.

По мгновенным отсчетам производится

слежение за периодом сигнала (напряжения).

определение действующего значения.

Для определения действующего значения сигнала производится накопление за период суммы квадратов мгновенных отсчетов SU_i². Величины отсчетов возводятся в квадрат и суммируются. Накопленная за период сумма нормируется на количество взятых отсчетов SU_i²/ n, из полученной величины извлекается квадратный корень

(6)

Вычисленная величина U линейно пропорциональна действующему значению сетевого напряжения. Коэффициент пропорциональности определяется

а) делителем входного напряжения

б) разрядностью внутреннего АЦП.

в) опорным напряжением АЦП.

Для каждого прибора автоматически подбирается и записывается в память переводной множитель X, такой чтобы величина V= U*X соответствовала величине действующего значения напряжения в вольтах.

Таким образом только применение микроконтроллеров позволяет создавать массовые, дешевые устройства, с высокой точностью измеряющие действующие значения напряжений.

Особенностью измерения действующего значения напряжений сети является

а) большая величина входного сигнала. Сигнал ослабляется входным делителем, в нем отсутствуют шумы электроники.

б) малый диапазон изменения сигнала. Для принятия решений по сети ~ 220 V достаточно измерять с высокой точностью напряжение в диапазоне 150-300 Вольт, т.е диапазон изменений входного сигнала всего 2 раза.

Для напряжения метод цифрового накопления суммы квадратов отсчетов позволяет с высокой точностью производить измерение действующего значения.

Дата добавления: 2015-05-10