Метрология и калибровка измерителя напряжения сети, Как калибровать измеритель сетевого напряжения? Опции

[SashaBe]

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.

Сообщение отредактировал SashaBe - May 20 2011, 05:09

[Пушкарев Михаил]

Здравствуйте.

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?

Не озвучено главное - диапазон измеряемого напряжения и требования к точности. Что на выходе RC-фильтра? Возможно его постоянная времени настолько велика, что на выходе постоянное напряжение. Тогда многие из выше приведенных рекомендаций не годятся.

[SashaBe]

Не озвучено главное - диапазон измеряемого напряжения и требования к точности. Что на выходе RC-фильтра? Возможно его постоянная времени настолько велика, что на выходе постоянное напряжение. Тогда многие из выше приведенных рекомендаций не годятся.

Значение действующего напряжение на входе от 0 до 280В, надо будет реагировать на провалы ниже порога и перенапряжение выше соотв. порога.
Требования к точности: хотя бы в пределах 5 В действующего напряжения. Лучше - 1В.
Если я совсем не разучился рассчитывать частоту среза RC-фильтра, то здесь она составляет 219 Гц. Я ещё не видел, во что превратится сигнал на осциллографе. Подскажите, к чему готовиться.

Наконец смог прицепить кусок схемы и вспомнить, что RC-фильтр стоит после делителя.

Попробуйте подойти революционно: взять внешний АЦП. Аргументация: у вас функция измерения есть основная функция прибора, не стоить реализовывать ее по остаточному принципу, как можно дешевле, то есть на встроенном в контроллер АЦП.

Спасибо за ответ.
Пока остановимся на том, что главная функция - контролировать от перенапряжения и провалов, и опустим планку требований к точности до 5В действующего напряжения.

Сообщение отредактировал SashaBe - May 20 2011, 14:37

[Пушкарев Михаил]

Значение действующего напряжение на входе от 0 до 280В, надо будет реагировать на провалы ниже порога и перенапряжение выше соотв. порога.
Требования к точности: хотя бы в пределах 5 В действующего напряжения. Лучше - 1В.
Если я совсем не разучился рассчитывать частоту среза RC-фильтра, то здесь она составляет 219 Гц. Я ещё не видел, во что превратится сигнал на осциллографе. Подскажите, к чему готовиться.

Увидите примерно это. А зачем измерять сетевое напряжение в таких пределах, или это что-то иное?

[SashaBe]

Увидите примерно это. А зачем измерять сетевое напряжение в таких пределах, или это что-то иное?

Прибор должен реагировать на перенапряжение или провал напряжения выше/ниже определенных пользователем порогов.
При этом, например, он должен будет отключить чувствительную нагрузку, но при этом продолжать журналировать событие в виде: время, величина отклонения, продолжительность.