Разработка устройства, измеряющего реактивную составляющую полной мощности, страница 5

Цепочка R₂, C₂ осуществляет формирование сигналов на входы КА, КС, необходимые для установления счётчика в исходное состояние. Для выполнения операции загрузки требуется время равное трём периодам тактовой частоты.

3.9 Разработка блока цифровой индикации.

Структурная схема блока индикатора представлена на рисунке 4.8.1, в неё входят следующие элементы: Схема деления на десять, дешифратор семисегментного кода, тактовый генератор семисегментного жидкокристаллического индикатора.

Рисунок 16. Структурная схема блока индикации.

Необходимо обеспечить индикацию шести декад. Выбираем шестиразрядный жидкокристаллический индикатор ИЖКЦ4-6/17.

Основные параметры индикатора: напряжение управления 9 В;

ток индикации 70 мкА; частота управляющего напряжения 64 Гц.

Предельно допустимый электрический режим: напряжение управления 4..10 В;

частота управляющего напряжения 30…300 Гц.

Исходя из предельно допустимых параметров ЖКИ в качестве генератора управляющего напряжения будем использовать тактовый генератор на логических элементах НЕ.

Рисунок 17. Принципиальная схема тактового генератора.

Для КМОП генераторов рекомендуется применять сопротивление     R = 10 кОм – 100 мОм.

Пусть R = 100 кОм, тогда

Выбираем по ряду: R: МЛТ-0,125 – 100 кОм ±5%   С: К10-17 – 0,1 мкФ ±5%

В качестве счётчика применим двоично-десятичный четырёхразрядный счётчик К564ИЕ14.

CI	+/-	PE	2/10	Функция
1	Х	0	Х	Запрет счёта
0	1	0	1	Сложение 2
0	1	0	0	Сложение 2/10
Х	Х	1	Х	Установка

Таблица 1. Режимы работы счётчика К564ИЕ14.

С₀ – выход переноса

Параметры микросхемы К564ИЕ14: U_ПИТ = 5 В; I_{0 ВЫХ} < 0,4 мА;

I_ПОТ < 100 мкА;  I_{1 ВЫХ} < 0,12 мА;

 I_ВХ < 0,3 мкА; f = 2 мГц;

Рисунок 18. Принципиальная схема включения К564ИЕ14.

В качестве дешифратора двоичного кода в семисегментный код для управления индикатором ЖКИ используем микросхему К564ИД4.

Рисунок 19. Принципиальная схема включения К564ИД4 и ЖКИ.

4. Расчёт погрешностей прибора.

Погрешность может возникнуть из за не идеальности микросхем и погрешности самого способа измерения.

В данном приборе используется для вычисления мощности естественный сдвиг между напряжениями и токами в трёхфазной цепи на девяносто градусов. Этот сдвиг возможен только в симметричной цепи. Но, как правило, сеть, особенно промышленная, в некоторой степени асимметрична, то есть, вместо нужных девяноста градусов в ней будет несколько иной сдвиг. Это может значительно исказить результат измерения. Так как по заданию асимметрия не задана, то в расчёте её влияние на результат измерения учитывать не будем.

Погрешности от неидеальности элементов в данном приборе следующие: фазовые сдвиги вносимые трансформаторами тока и напряжения; напряжения смещения и входные токи операционных усилителей; нелинейность перемножителя сигналов; разброс параметров пассивных элементов.

Погрешность от разброса параметров пассивных элементов,  напряжения смещения и входных токов можно устранить регулировкой. Разброс параметров пассивных элементов изменяет коэффициент передачи узлов. Для устранения этого эффекта введены регулирующие элементы в перемножителе сигналов и преобразователе напряжения в частоту. Погрешности от напряжений смещения и входных токов операционных усилителей устраняются подключением балансировочного резистора по штатным входам ИУПТ. Для устранения погрешности такого рода достаточно включить один регулировочный элемент в интегратор.

Из сказанного выше погрешность прибора определяется только фазовым сдвигом трансформаторов тока и напряжения и нелинейностью перемножителя сигналов.