Розділ 3 автоматизований метод калібровки лічильників електричних індуктивних активної та реактивної енергії

3.1 Причини автоматизованого процесу регулювання

Винахід відноситься до вимірювальної техніки і може бути використано для автоматизації процесу регулювання похибки електронних вимірювальних пристроїв. Технічний результат - підвищення швидкодії. Здійснюють автоматичний аналіз похибки електронного вимірювального пристрою і перетворення її в калібрувальний код, який передається в вимірювальний пристрій для калібрування похибки. При цьому здійснюється послідовне формування імпульсу струму для видалення перемичок регулювального поля (запис калибровочного коду за допомогою видалення РСВ провідників) на платі. Калібрувальний код передається по шинному інтерфейсу з паралельною передачею. В результаті включення і виключення відповідних компонентів регулювального поля проводиться калібрування.

Винахід відноситься до вимірювальної техніки і може бути використано для автоматизації процесу регулювання похибки електронних вимірювальних пристроїв, в яких для регулювання похибки застосовується дискретне підібране поле, що складається з відповідних компонентів, призначених для калібрування вимірювання.

Відомий ручний спосіб калібрування вимірювальних пристроїв, заснований на визначенні відносної або абсолютної похибки вимірювання фізичної величини в порівнянні зі значенням еталонного вимірювального пристрою. У аналогу зміна регулювального елемента калібрування вимірювального пристрою проводиться оператором. Далі проводиться повторне вимірювання похибки і при необхідності підгонка регулювального елемента. Дані операції повторюються до тих пір, поки похибка вимірювання фізичної величини не досягне необхідного рівня точності.

Недоліками такого методу є великі витрати часу на виконання калібрування, безпосередню участь людини, а також можливість одночасної роботи з калібрування однією людиною тільки одного пристрою.

Відомо пристрій для регулювання електролічильників, в основу якого покладено принцип електромеханічного впливу на регулювальний елемент вимірювального пристрою (електролічильника). Принцип роботи даного пристрою заснований на визначенні відносної похибки вимірювання фізичної величини (енергії) в порівнянні зі значенням еталонного вимірювального пристрою, наступним формуванням керуючого сигналу на реверсивний привід, який за допомогою вузла механічної передачі, сполученим з органом регулювання вимірювального пристрою (електролічильника), виробляє зміна рівня похибки. Метод заснований на послідовному наближенні значення похибки до заданого рівня точності вимірювання.

Недоліками даного методу є необхідність використання складного електромеханічного пристрою і значні витрати часу, пов'язані з необхідністю повторних вимірів.

3.2. Автоматизований метод калібровки електричних лічильників

З відомих аналогів найближчим прототипом є спосіб автоматичного регулювання вимірювальних пристроїв (електронних лічильників електричної енергії), побудованих на мікроконтролері серії MSP430 виробництва фірми Texas Instruments, США [3]. Спосіб реалізований на визначенні відносної або абсолютної похибки вимірювання фізичної величини в порівнянні зі значенням еталонного вимірювального пристрою. Потім ця величина перетворюється спеціальним програмним забезпеченням електронної обчислювальної машини (ЕОМ) в калибровочную команду, яка по інтерфейсу UART передається в мікроконтролер вимірювального пристрою типу MSP430, аргумент цієї команди зберігається в незалежній пам'яті і використовується програмою мікроконтролера в якості поправочного коефіцієнта при обробці результатів вимірювання.

Недоліком способу є необхідність застосування в вимірювальному пристрої дорогих електронних компонентів (мікроконтролера, незалежній пам'яті і т.д.), а також відсутність автоматизованої операції остаточної калібрування вимірювальних пристроїв.

Мета винаходу - автоматизація процесу калібрування електронних вимірювальних пристроїв, а також зниження собівартості вимірювального пристрою за рахунок виключення дорогих електронних компонентів з схеми і зниження витрат часу на реалізацію способу при масовому виробництві електронних вимірювальних пристроїв.

Зазначена мета досягається тим, що спосіб автоматизованої калібрування електронних вимірювальних пристроїв заснований на вимірюванні значень похибки вимірювального пристрою по заданих точках вимірювання. Потім здійснюється автоматичний аналіз похибки електричного вимірювального пристрою і перетворення її в калібрувальний код, який передається в вимірювальний пристрій для калібрування похибки.

При цьому здійснюється послідовне формування імпульсу струму для видалення перемичок регулювального поля (запис калибровочного коду за допомогою видалення РСВ провідників) на платі. Калібрувальний код передається по шинному інтерфейсу з паралельною передачею. В результаті включення і виключення відповідних компонентів регулювального поля проводиться калібрування електричних вимірювальних пристроїв в автоматизованому режимі.

Приклад реалізації запропонованого способу заснований на визначенні похибки - відносної похибки вимірювання фізичної величини в порівнянні зі значенням еталонного вимірювального пристрою, наступним формуванням калибровочного коду, що визначає розмикання відповідних перемичок регулювального поля з метою компенсації похибки вимірювального пристрою. Під регулювальним полем розуміється набір пасивних електронних компонентів (резисторів, конденсаторів, індуктивностей і т.д.), з'єднаних в послідовний або паралельний ланцюг, і має контактні площадки на друкованій платі для підключення контакту пристрою. При послідовному підключенні компонентів регулювального поля контактні площадки включені паралельно компоненту, а при паралельному підключенні компонентів регулювального поля - послідовно. У початковому стані (перед початком калібрування) контактні площадки замкнуті. На основі калібрувального коду послідовно формується імпульс струму на відповідний контакт контактного пристрою. Під дією даного імпульсу струму віддаляється перемичка регулювального поля, включаючи або вимикаючи відповідний електронний компонент. Для формування імпульсу струму пропонується використовувати ємнісний накопичувач енергії, який дозволить при використанні електронного або електромеханічного ключа сформувати імпульс з миттєвим наростанням фронту і за рахунок значно більшої інерційності підвищення температури в підвідних до регулювального полю ланцюгах, ніж у перемички, забезпечити її видалення. Послідовним включенням відповідних калібрувальному коду електронних або електромеханічних ключів, тобто подачею імпульсів струму на перемички регулювального поля проводиться остаточна калібрування вимірювального пристрою.

Таким чином, пропонований спосіб повністю забезпечує автоматизацію всього процесу калібрування електричних вимірювальних пристроїв і знижує час на його виконання, а також не вимагає значних матеріальних витрат, що включаються в сам вимірювальний пристрій, що відіграє вирішальну роль в умовах серійного і масового виробництва.