В СЗН реализован метод бинарного поиска, который является одним из самых быстродействующих.
График примера установки сраниваемого напряжения методом бинарного поиска:
|
Рисунок 2 - График установки сравниваемого напряжения |
При каждом такте учитывается сигнал с УС и в соответствии с ним устанавливается бит. Потом происходит переход к более младшему биту и это происходит до тех пор, пока не будет достигнута требуемая точность. Далее полученный результат копируется на ЗУ, триггеры обнуляются, подаётся сигнал на регистр и процесс измерения повторяется заново.
2 Расчет основных параметров вольтметра
К основным техническим характеристикам ЦВ постоянного тока относят: диапазон измерения, чувствительность, разрешающую способность, входное сопротивление, погрешность измерения, быстродействие и помехоустойчивость.
Диапазон измерения - область значений измеряемой величины, для которой нормированы допускаемые погрешности прибора. Под порогом чувствительности ЦВ понимается наименьшее изменение измеряемой величины, вызывающее изменение показания приборам. На разных диапазонах ЦВ имеет различную чувствительность. Разрешающая способность ЦВ - значение ( цена ) одной единицы младшего разряда счётного устройства. Входное сопротивление ЦВ характеризует его потребление мощности от источника измеряемого напряжения. Быстродействие ЦВ характеризуется длительностью одного цикла измерений или количеством измерений в секунду.
В данном проекте диапазон измерения согласно заданию есть от 0 до 1 В. При использовании компаратора К521СА3 его диапазон допустимых входных сигналов с соответствии с [5] составляет от -30 до +30 В. Именно по этой причине в схему можно не включать делитель и усилитель напряжений.
Порог чувствительности и разрешающая способность ясны из расчёта погрешности измерения(см. ниже), при чём на всём диапазоне ЦВ имеет одну и ту же чувствительность.
Оценка погрешности данного цифрового вольтметра:
Т.к. данный ЦВ имеет конечное число состояний, то из этого вытекает погрешность преобразования аналогового типа информации в цифровой. Разрядность счётчика N=8, счётчик двоичный и следовательно в нём 2^8 состояний. Это 256. Но фактически используется только 250(1000 / 4 = 500 согласно построению). В результате истинное значение измеряемой величины лежит в пределах X<Y<X+0.04 В, т.к. 10 / 500 = 0.02. Здесь X - показание ЦВ, Y - измеряемая величина. Для повышения точности к выходному цифровому значению прибавляется 0.01 и в результате ЦВ показывает X±0.01 В. Что соответствует погрешности в 0.01 %.
Погрешность аналоговых приборов состоит в погрешности преобразования ЦАП’а и погрешности сравнения компаратора.
В [5] можно найти такую информацию насчёт K521CA3: максимальное напряжение сдвига K521CA3 не превышает 3 мВ. Т.е. при использовании этого компаратора мы имеем дополнительную погрешность в 0.003 В, что составляет 0.03 %.
ЦАП построен на основе резистивной матрицы с резисторами, созданными в едином технологическом процессе, что говорит о высокой точности преобразования и о практически равном их номинальном значении. Поэтому погрешность из-за этого не может превышать более 0.05%. Вся погрешность сводится к погрешности установки опорного напряжения, которое устанавливается с помощью настроечного резистора. Устанавливая соответствующее опорное напряжение погрешность резистивной матрицы можно свести практически к нулю.
Итоговая погрешность будет равна сумме погрешностей, что составит 0.03 + 0.01 + 0.05 = 0.08%. Т.к. эта погрешность меньше заданной точности, то такой вольтметр можно разрабатывать.
Оценка времени измерения:
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
