Розробка переносних калібраторів напруги постійного струму з коригуванням адитивних зміщень

Автор(и)

  • Roman Matviiv Національний університет «Львівська політехніка» вул. С. Бандери, 12, м. Львів, Україна, 79013, Україна https://orcid.org/0000-0002-0011-2702
  • Yurii Yatsuk Національний університет «Львівська політехніка» вул. С. Бандери, 12, м. Львів, Україна, 79013, Україна
  • Vasyl Yatsuk Національний університет «Львівська політехніка» вул. С. Бандери, 12, м. Львів, Україна, 79013, Україна https://orcid.org/0000-0002-4213-4862

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.141515

Ключові слова:

переносний калібратор напруги, автоматичне коригування похибок, адитивне зміщення, калібрування приладів на місці експлуатації

Анотація

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

Біографії авторів

Roman Matviiv, Національний університет «Львівська політехніка» вул. С. Бандери, 12, м. Львів, Україна, 79013

Аспірант

Кафедра інформаційно-вимірювальних технологій

Yurii Yatsuk, Національний університет «Львівська політехніка» вул. С. Бандери, 12, м. Львів, Україна, 79013

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра комп’ютеризованих систем автоматики

Vasyl Yatsuk, Національний університет «Львівська політехніка» вул. С. Бандери, 12, м. Львів, Україна, 79013

Доктор технічних наук, професор

Кафедра інформаційно-вимірювальних технологій

Посилання

  1. Meijer, G. C. M. (Ed.) (2008). Smart Sensor Systems. John Wiley & Sons, Ltd. doi: https://doi.org/10.1002/9780470866931
  2. Data Acquisition Handbook, A Reference for DAQ and Analog & Digital Signal Conditioning (2012). Measurement Computing Corporation.
  3. ISO 10012:2003 (2003). Measurement management system. Requirements for measurement processes and measuring equipment. International Organization for Standardization, 19.
  4. Yatsyshyn, S., Stadnyk, B. (Eds.) (2016). Cyber-Physical Systems: Metrological Issues. International Frequency Sensor Association Publishing, S.L., Barcelona, 328.
  5. Yatsuk, V. O., Malachivskyi, P. S. (2008). Metody pidvyshchennia tochnosti vymiriuvan. Lviv: Beskyd-bit, 368.
  6. Instrumentation and Measurement. Available at: http://www.analog.com/en/applications/markets/instrumentation-and-measurement-pavilion-home.html
  7. Palmer, R. DC Parameters: Input Offset Voltage. Application Report SLOA059. Texas Instruments Incorporated. Available at: http://www.ti.com/lit/an/sloa059/sloa059.pdf
  8. Zhou, Y., Kay, A. Offset Correction Methods: Laser Trim, e-Trim™, and Chopper. SBOT037A–TI Technote. Texas Instruments Incorporated. Available at: http://www.ti.com/lit/an/sbot037a/sbot037a.pdf
  9. Mueller, P., Nitsche, G. (2013). Pat. No. US 8,773,190 B2. Fine RF transceiver DC offset calibration. No. 13/791,686; declareted: 08.03.2013; published: 08.07.2014.
  10. Nitsche, G., Müller, P. (2012). Pat. No. EP2637311B1. Algorithm for Raw RF Transceiver DC Offset Calibration. No. 12158582.2; declareted: 08.03.2012; published: 07.12.2016.
  11. Liao, C.-H., Li, W.-K. (2008). Pat. No. US20100080324A1. Device and Method for DC Offset Cancellation. No. 12/505,750; declareted: 01.10.2008; published: 20.07.2009.
  12. Fry, D. Adjusting and Calibrating Out Offset and Gain Error in a Precision DAC. Available at: http://www.eenewsanalog.com/content/adjusting-and-calibrating-out-offset-and-gain-error-precision-dac/page/0/3
  13. Cho, J., Kim, J., Lee, I. A Chopper-CDS Amplifier. Available at: http://www.eecs.umich.edu/courses/eecs522/w11/project/group3report.pdf
  14. Input Offset Voltage Compensation. Application Note 309. TEGAM. Available at:https://www.tegam.com/wp-content/uploads/2015/10/AN309.pdf
  15. Jung, I., Kim, K. K., Kim, Y.-B. (2015). A Novel Built-in Self Calibration Technique to Minimize Capacitor Mismatch for 12-bit 32MS/s SAR ADC. Journal of Integrated Circuits and Systems, 10 (3), 187–200.
  16. Takayama, T. (2015). Pat. No. 9496885 US. Analog-to-digital Conversion Circuit. No. 20150256190; declareted: 24.02.2015; published: 15.11.2016.
  17. Kusuda, Y. (2011). A 5.9nV/√Hz chopper operational amplifier with 0.78μV maximum offset and 28.3nV/°C offset drift. 2011 IEEE International Solid-State Circuits Conference. doi: https://doi.org/10.1109/isscc.2011.5746302
  18. Zero-Drift, Single-Supply, Rail-to-Rail, Input/Output Operational Amplifiers. AD8551/AD8552/AD8554 (2015). Analog Devices, 24. Available at: http://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/AD8551_8552_8554.pdf
  19. Linear Circuit Design Handbook (2011). Analog Devices Inc., Engineering News, 960.
  20. Mykyjchuk, M., Yatsuk, Yu., Ivakhiv, O., Matviiv, R. (2016). Voltage and Resistance Calibrators for Verification of Industrial Instrument Applications. Proceedings of Metrology Commission of Katowice branch of Polish Academy of Sciences. Series: Conferences No. 21. – XII Conference “Problems and Progress in Metrology’2016”. Szczyrk, 114–117.
  21. Mera MK4702. Tekhnicheskie harakteristiki. Available at: http://17483.skynell.biz/catalog/product/189662
  22. Vasylykha, K., Yatsuk, Y., Zdeb, V., Yatsuk, V. (2017). Experimental studies of temperature channel efficiency for solar energy systems. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3 (8 (87)), 10–16. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.100908
  23. Yatsuk, V., Yanovych, R., Yatsuk, Y., Zdeb, V. (2013). Possibilities of precision ohmmeter calibration in the exploitation condition. 2013 IEEE 7th International Conference on Intelligent Data Acquisition and Advanced Computing Systems (IDAACS). doi: https://doi.org/10.1109/idaacs.2013.6662645

##submission.downloads##

Опубліковано

2018-09-12

Як цитувати

Matviiv, R., Yatsuk, Y., & Yatsuk, V. (2018). Розробка переносних калібраторів напруги постійного струму з коригуванням адитивних зміщень. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5(9 (95), 35–42. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.141515

Номер

Том 5 № 9 (95) (2018): Інформаційно-керуючі системи

Розділ

Інформаційно-керуючі системи

Ліцензія

Авторське право (c) 2018 Roman Matviiv, Yurii Yatsuk, Vasyl Yatsuk

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.