No abstract

Запропоновано вдосконалення переносного обладнання для контролювання каналів вимірювання напруги постійного струму кібер-фізичних систем на місці експлуатації. Адитивні зміщення та дрейфи вносять домінуючий вклад в похибку переносних калібраторів напруги постійного струму. Автоматичне коригування на основі методу подвійного комутаційного інвертування дає можливість підвищення продуктивності обслуговування системних вимірювачів напруги багатоканальних на місці експлуатації. Показано, що адитивні зміщення під час відтворення напруги постійного струму окрім еквівалентних напруг зміщення операційних підсилювачів, АЦП або ЦАП, обумовлені завадами спільного виду та струмами витоку через ізоляцію блоків живлення. В розробленій структурі калібратора напруги постійного струму запропоновано використовувати метод подвійного комутаційного інвертування з подальшим аналоговим усередненням вихідного сигналу для автоматичного коригування адитивних зміщень. Проведений аналіз похибок та імітаційне моделювання показали принципову можливість коригування адитивних зміщень калібратора до значень, обмежених неідентичністю параметрів замкнених пар ключів. Аналіз результатів експериментальних досліджень макету калібратора напруги показав інваріантність відтворюваних напруг від значення напруги та від місця розташування імітатора адитивної складової похибки в структурі макету. Нескориговане значення похибки в режимі ручного керування не перевищувало ±1 мкВ для всіх відтворюваних значень вихідної напруги макету. Експериментально показано, що мінімальне значення нескоригованої похибки знаходиться на частоті комутації біля 1,2 кГц в межах ±5 мкВ. Розроблена схема може бути реалізована в базисі програмованих систем на чіпі, що суттєво покращує метрологічні характеристики, зменшує вартість реалізації і уніфікує переносні калібратори напруги та імітатори опору постійного струму Ключові слова: переносний калібратор напруги, автоматичне коригування похибок, адитивне зміщення, калібрування приладів на місці експлуатації

It is shown that, it is expedient to use a DC voltage calibrator with automatic error correction by double switching inverting method and averaging the output voltage with a low frequency filter for operational monitoring and remote calibration of measuring channels was shown in this paper (Figre 1). A comparison of the dynamic and metrological characteristics of DC voltage calibrators with single- and two-period demodulation has been carried out and operator and time mathematical models have been proposed (Figure 2). Computer simulation of both structures of voltage calibrators in manual and automatic control modes was carried out. The results of experimental studies of a DC voltage calibrator model with single-phase demodulation and averaging by an active low frequency filter are described (Figure 3). Conclusions about the good convergence of experimental results with theoretical assumptions were made; the unadjusted value of the additive displacements in the manual control mode did not exceed ±1 μV. A certain frequency dependence of the additive displacements unadjusted value of the made model has been established and it is determined that its minimum value is at a frequency near 1.2 kHz. Conditions of practical realization of a DC voltage calibrator with automatic correction of additive displacements by the proposed method of switching inverting in the basis of programmable systems on a chip are discussed. Emphasized that in the future it will also adjust the multiplier and additional errors during the reproduction of DC voltage small values in working conditions. The scientific results, presented in this article, were obtained in the frame of research project number 0115U000446, 01.01.2015 - 31.12.2017, financially supported by the Ministry of Education and Science of Ukraine.

Проведено дослідження параметрів калібраторів напруги постійного струму з коригуванням адитивної складової похибки методом подвійної інверсії та усередненням вихідного сигналу активними фільтрами низької частоти. З урахуванням еквівалентної схеми операційних підсилювачів отримані аналітичні і графічні залежності перехідних процесів вихідної напруги активних фільтрів низької частоти при різних значеннях параметрів підсилювачів. Проведено дослідження двокаскадного активного фільтра низьких частот за допомогою комп'ютерного моделювання та отримано залежності значень коефіцієнта послаблення змінної складової вихідної напруги активного фільтру низьких частот від частоти модуляції при різних значеннях опорів прохідних резисторів.Ключові слова: калібратор напруги постійного струму, комутаційне інвертування, активний фільтр, послаблення завад, адитивна складова похибки.