ИЗМЕРИТЕЛЬ ТОКА И НАПРЯЖЕНИЯ КОРРЕКТИРУЮЩИЙ И РЕГУЛИРУЮЩИЙ (ИТЦКР)

Заявляемое техническое решение (далее «заявляемое устройство») относится к области измерения выходного тока и напряжения датчиков различных физических параметров, например, давления, веса и т.п. (далее датчиков) и может быть использовано в системах управления технологическими процессами.
Известно большое количество устройств такого назначения, например, цифровые индикаторы, преобразователи, измерители напряжений и токов, мультиметры, цифровые амперметры, вольтметры и т.п. В их числе имеются устройства, использующие для повышения точности различные способы коррекции входного сигнала, такие, как линеаризация, сдвиг и наклон характеристики и т.п. Одним из таких устройств может быть, например, измеритель «Метакон-1005», предназначенный для измерения в том числе унифицированного сигнала постоянного тока 0-20 мА и напряжения 0-10 В, в котором используется линеаризация характеристик первичных преобразователей и коррекция результатов измерения путем смещения на фиксированную величину.
Это устройство принято за отдаленный прототип.
В состав измерителя «Метакон-1005», так же, как и заявляемого устройства, входят аналого-цифровой преобразователь (далее АЦП) входного сигнала в двоичное число, микроконтроллер, принимающий это число и обеспечивающий функционирование устройства, и буквенно-цифровой индикатор для визуализации этого числа.
Недостатками его является отсутствие коррекции выходного сигнала, в данном случае тока датчика, протекающего последовательно через нагрузку и вход измерителя «Метакон-1005, т.е. сохраняются погрешности датчика, а также недостаточность коррекции при линеаризации по границам диапазона сигнала.
Более близким к заявляемому устройству является устройство для измерения давления, представленное в патенте РФ №2196970, авторы Бобровников Н.Р., Яркий С.В., Гридин Ю.Н., Бугаенко А.И., Туленко А.В., Стрыгин В.Д., Чертов Е.Д., которое принято за прототип. Здесь, как и в заявляемом устройстве, и по сравнению с отдаленным прототипом имеет место повышение точности измерения за счет кусочно-линейной аппроксимации характеристики входного параметра и коррекции ее путем ввода погрешности с обратным знаком, измеренной в точках аппроксимации при калибровке устройства, с линеаризацией между точками аппроксимации, причем коррекция вводится не только на входной параметр (ток, напряжение), но и на температуру по тому же принципу.
Недостатком прототипа является так же, как и в отдаленном прототипе, отсутствие коррекции выходного сигнала датчика, т.е. сохраняются погрешности датчика.
Целью заявляемого устройства является устранение указанного недостатка.
Это осуществляется при помощи схемы заявляемого устройства, представленной на фиг. 1.
В состав заявляемого устройства 1 (фиг. 1) входят:
- плата источника питания и коррекции 2,
- датчик измеряемого параметра 3,
- датчик температуры 4,
- плата индикации и управления 5.
В состав платы индикации и управления 5 входят:
- АЦП 6 сигналов датчиков 3 и 4,
- микроконтроллер 7, управляющий работой заявляемого устройства,
- индикатор 8 для визуализации режимов и измеряемых параметров.
В состав платы источника питания и коррекции 2 входят:
- источник питания 9,
- схема коррекции измеряемого параметра - выходного сигнала датчика 3 (тока или напряжения) с элементами 10…19, работа которой описана ниже.
Выход схемы коррекции включен на сопротивление нагрузки 20, включенное в свою очередь последовательно со входом АЦП 6. На входах АЦП 6 резисторы 21, 22 обеспечивают необходимую величину напряжения на АЦП 6.
Заявляемое устройство работает следующим образом.
При калибровке устройства аналогично прототипу определяются и запоминаются погрешности в точках кусочно-линейной аппроксимации давления при различных заранее выбранных точках аппроксимации температуры. При работе рассчитанная аналогично прототипу погрешность вводится как коррекция с обратным знаком с учетом линеаризации между точками аппроксимации как по давлению, так и по температуре. Сигнал широтно-импульсного модулятора ШИМ микроконтроллера 7, скважность и соответственно постоянная составляющая которого пропорциональна величине и знаку коррекции, поступает на однополупериодный выпрямитель на резисторах 10, 11 и транзисторе 12, с него на фильтр постоянной составляющей 13, 14 и далее на двуполярный источник тока на транзисторах 15, 16 и резисторах 17, 18, выход которого через резистор 19 подключен к сопротивлению нагрузки 20, корректируя ток нагрузки (входной ток заявляемого устройства).