Калибратор тока и напряжения

Характеристики: Fluke 715 Калибратор петли тока/напряжения

Характеристики функций
Измерение / генерация милливольтового напряжения	Диапазон:  0 – 100 мВ Разрешение:  0,01 мВ Погрешность:  0,02% + 2 единицы
Измерение / генерация напряжения	Диапазон:  0 — 10 В Разрешение:  0,001 В Погрешность:  0,02% + 2 единицы
Измерение / генерация / моделирование мА (в % от шкалы)	Диапазон:  0 — 24 мА (-25% — 125%) Разрешение:  0,001 мА Погрешность:  0,02% + 0,015 единицы  Примечание: Потребление энергии (моделирования преобразователя) Дисплей мА или % от шкалы

Характеристики
Питание петли	Диапазон:  24 В постоянного тока Погрешность:  +/- 10%  Οπθμεχΰνθε: Γενεπΰφθ 20 μΐ β 1000 Ω δλ αΰςΰπεθ > 6,8 Β; 700 Ω δλ αΰςΰπεθ 5,8 — 6,8 Β
Дисплей	Четкий 5-цифровой ЖК-дисплей

Требования к окружающей среде
Рабочая температура
Температура хранения
Влажность (без конденсации)	95% (10 — 30ºC)  75% (30 — 40ºC)  45% (40 — 50ºC)  35% (50 — 55ºC)
Высота над уровнем моря при эксплуатации

Электрический стандарт безопасности
Безопасность	CSA C22.2 No. 1010.1:1992

Механические и общие характеристики
Размер	187 мм Д x 87 мм Ш x 32 мм  (7,93 дюйма Д x 3,86 дюйма Ш x 2,06 дюйма Г)
Вес
Гарантия
Удары и вибрация	Случайная, 2 г, 5-500 Гц  Испытание падением с высоты 1 м
Тип элемента питания	Одна батарея 9 В ANSI/NEDA 1604A или щелочная батарея IEC 6LR619V

Таблицы погрешностей

Серийный номер:
Примечание:

Печать

Постоянное напряжение

Диапазон	Разрешение	Погрешность	Абсолютная погрешность	Значение-погрешность	Значение	Значение+погрешность
100 мВ	0.01 мВ	±(0.02%+3 е.м.р.)	±0.049998 мВ		мВ
15 В	0.001 В	±(0.02%+3 е.м.р.)	±0.0059998 В		В

Диапазон	Разрешение	Погрешность	Абсолютная погрешность	Значение-погрешность	Калибруемая точка	Значение+погрешность	Измеренное значение	Годен
100 мВ	0.01 мВ	±(0.02%+3 е.м.р.)	±0.049998 мВ	9.968 мВ	10 мВ (10% диапазона)	10.032 мВ		ДаНет
49.96 мВ	50 мВ (50% диапазона)	50.04 мВ
89.952 мВ	90 мВ (90% диапазона)	90.048 мВ
15 В	0.001 В	±(0.02%+3 е.м.р.)	±0.0059998 В	1.4967 В	1.5 В (10% диапазона)	1.5033 В		ДаНет
7.4955 В	7.5 В (50% диапазона)	7.5045 В
13.4943 В	13.5 В (90% диапазона)	13.5057 В

Постоянный ток

Диапазон	Разрешение	Погрешность	Абсолютная погрешность	Значение-погрешность	Значение	Значение+погрешность
24 мА	0.001 мА	±(0.015%+3 е.м.р.)	±0.00659985 мА		мА

Диапазон	Разрешение	Погрешность	Абсолютная погрешность	Значение-погрешность	Калибруемая точка	Значение+погрешность	Измеренное значение	Годен
24 мА	0.001 мА	±(0.015%+3 е.м.р.)	±0.00659985 мА	2.3966 мА	2.4 мА (10% диапазона)	2.4034 мА		ДаНет
11.9952 мА	12 мА (50% диапазона)	12.0048 мА
21.5938 мА	21.6 мА (90% диапазона)	21.6062 мА

Сборка и программирование

Материнская плата была разработана в системе проектирования EAGLE. Если потребуется, 20-контактный разъем вы можете заменить другим, который будет соответствовать плате именно вашего микроконтроллера. Разъем можно вообще убрать, и установить микроконтроллер прямо на материнскую плату.

После сборки платы вы должны приступить к программированию микроконтроллера. Программа состоит из двух основных секций: инициализации и цикла опроса кнопок.

На этапе инициализации выполняется следующее:

• Конфигурируются порты ввода/вывода микроконтроллера;
• Инициализируется дисплей;
• На несколько секунд на дисплей выводится приветственное сообщение;
• На дисплей выводится значение 0.0000 V;
• На выходе аналоговой секции устанавливается напряжение 0.0000 В;

Опрос кнопок происходит в бесконечном цикле. При обнаружении отпущенной кнопки выполняются следующие действия:

Кнопка Reset:

На дисплей выводится значение 0.0000 V и на выходе аналоговой секции устанавливается напряжение 0.0000 В;

Кнопка Select:

• При первом нажатии кнопки на дисплее начинает мигать знак числа;
• Если кнопка Select нажата вновь, начинает мигать следующий символ. Если уже мигает последний символ строки, начнет мигать символ знака.

При нажатии кнопки Up реакция зависит от того, какая из цифр мигает в этот момент:

• Если мигает знак, он будет заменен на противоположный;
• Если мигает цифра, ее значение увеличится на единицу. Если текущее значение равно 9, новым значением будет 0.

При нажатии кнопки Down реакция зависит от того, какая из цифр мигает в этот момент:

• Если это знак, он меняется на противоположный;
• Если это цифра, ее значение уменьшается на единицу. Если текущее значение равно 0, следующим будет 9;

Действие кнопки Go зависит от установленного напряжения. Все возможные варианты собраны в Таблице 1.

Таблица 1.
Строка дисплея Номер диапазона NDAC S1 S2 –9.9999 … –5.0001 5 Сообщение об ошибке     –5.0000 … –2.5001 4 NDAC = NLCD × 2048 / 3125 – 32768 1 1 –2.5000 … 0.0000 3 NDAC = NLCD × 4096 / 3125 – 32768 1 0.0001 … 4.9999 1 NDAC = NLCD × 4096 / 3125 5.0000 … 9.9998 2 NDAC = NLCD × 2048 / 3125 1 9.9999 6 Сообщение об ошибке

Последовательность шагов, инициируемых кнопкой Go, будет следующей:

• Игнорируя знак и десятичную точку, микроконтроллер преобразует дисплейную строку в число N_LCD;
• В зависимости от знака числа, отображаемого на дисплее, и значения N_LCD, определяется номер диапазона, представленный во второй колонке Таблицы 1;
• Когда номер диапазона от 1 до 4:
  • На основании формул из третьей колонки Таблицы 1 вычисляется N_DAC (число, которое должно быть послано в ЦАП);
  • Число N_DAC посылается в ЦАП;
  • На аналоговые переключатели подаются управляющие сигналы, соответствующие двум последним колонкам таблицы;
  • Возврат к началу цикла опроса кнопок;
• Когда номер диапазона равен 5 или 6, на дисплей выводится сообщение об ошибке и происходит возврат в начало цикла опроса кнопок.

Для написания кода используйте язык, к которому вы привыкли. Си делает вычисления простыми, а разработку относительно быстрой, хотя сгенерированный код может получиться достаточно большим. С языком ассемблера все наоборот: компактный машинный код и простой обмен с устройствами ввода/вывода, но вычисления сложнее, а время разработки больше.

Несмотря на высокую линейность ЦАП, ошибки усиления и смещения могут быть относительно большими. Чтобы характеристики вашего калибратора соответствовали ожидаемым, проверьте его хорошим цифровым мультиметром (от 6.5 разрядов). Если ошибки превышают 38 мкВ или 76 мкВ (в зависимости от диапазона), скорректируйте числа, посылаемые в ЦАП.

Для справки: я использовал плату микроконтроллера MicroStamp11 компании Technological Arts , а программный код написал на ассемблере. Машинный код потребовал 1550 байт EEPROM и 34 байта ОЗУ. Из-за большой разрядности чисел умножение и деление эмулируются инструкциями сдвига-сложения и сдвига-вычитания. Для минимизации ошибок выходного напряжения для трех из четырех диапазонов потребовалось включить небольшие смещения. Сигналы интерфейса SPI, управляющие ЦАП, эмулируются с использованием входов/выходов общего назначения.

Структура, компоненты, описание работы

Блок-схема калибратора показана на Рисунке 1. Пять кнопок и двухстрочный дисплей позволяют пользователю устанавливать напряжения от –5 В до +10 В с разрешением 100 мкВ. Аналоговая секция, которой управляет микроконтроллер (МК), содержит высокоточный ЦАП (цифро-аналоговый преобразователь), два аналоговых переключателя, два операционных усилителя и четыре согласованных резистора. Всей схеме требуются 12 линий ввода/вывода микроконтроллера. Для питания схемы используются напряжения ±12 В.

Рисунок 1.	Калибратор имеет простой пользовательский интерфейс, и в моем случае требует лишь 12 линий ввода/вывода микроконтроллера. При доступности большего числа линий ввода/вывода схему можно упростить.

Аналоговая секция калибратора изображена на Рисунке 2. Ее центральным элементом является 16-битный ЦАП LTC2641 компании Linear Technology с типовыми значениями дифференциальной и интегральной нелинейности ±0.5 LSB (младший двоичный разряд). Максимальная величина ошибки смещения и типовая величина ошибки усиления равны 2 LSB и ±2 LSB, соответственно.

Рисунок 2.	Три прецизионные микросхемы, четыре согласованных резистора и микроконтроллер составляют основу калибратора напряжения постоянного тока с разрешением 16 бит и ошибкой 70 мкВ.

Соответствующее качество должно быть и у остальных элементов схемы. Источник опорного напряжения MAX6225 имеет точность 1 мВ (200 ppm) и дрейф 2 ppm/°C. Максимальное напряжение смещения сдвоенного операционного усилителя OPA2277 равно 10 мкВ при температурном дрейфе 0.1 мкВ/°C. Элементы резисторной сборки MORN согласованы с точностью 0.01%, а температурный коэффициент сопротивлений равен 25 ppm/°C

Сопротивления открытых ключей TS5A3160 равны всего 1 Ом, – это 0.005% от сопротивлений резисторов, что особенно важно для резистора R4

Аналоговые переключатели S₁ и S₂ устанавливают четыре диапазона 0…5 В, 0…10 В, ±2.5 В и ±5 В с разрешением 76.3 мкВ или 153 мкВ. Наилучший для требуемого выходного напряжения диапазон микроконтроллер выбирает автоматически.

Управляется калибратор просто и интуитивно понятно. Кнопка Reset (Rst) сбрасывает выходное напряжение в 0.0000 В. Кнопка Select (Sel) выбирает на дисплее символ (знак или цифру) и включает его мигание. Кнопки Up и Down (Dn) изменяют значение мигающего символа. При нажатии кнопки Go мигание дисплей прекращается. Конечно же, могут быть реализованы и другие механизмы управления.

Микроконтроллер вычисляет 16-разрядные коды и посылает их в ЦАП, а также управляет аналоговыми переключателями. Сообщения об ошибках выводятся при попытках установить напряжение ниже –5.0000 В или выше 9.9998 В.

Характеристики схемы проверялись 6.5-разрядным цифровым мультиметром фирмы Keysight. Как видно из Рисунка 3, максимальная ошибка равна ±70 мкВ – половине разрешения схемы 153 мкВ для ширины диапазона 10 В (0…10 В и ±5 В). Для диапазонов шириной 5 В разрешение падает вдвое, и максимальная ошибка уменьшается до ±40 мкВ. Это минимальные значения, которые можно получить с помощью 16-битного ЦАП и источника опорного напряжения 2.5 В или 5 В. Ошибки хорошо соответствуют разрешению 100 мкВ. Шум составлял менее 1 мкВ.

Рисунок 3.	64 калибровочные точки показывают, что максимальная абсолютная ошибка равна ±40 мкВ при ширине диапазона 5 В, и 70 мкВ при ширине 10 В.

Конструкцию калибратора я сделал модульной (Рисунок 4). Материнская плата имеет размеры 82 × 67 мм. На ней размещено большинство компонентов и два разъема: 16-контактный для дисплея и 20-контактный для платы микроконтроллера.

Рисунок 4.	В моей версии калибратора использована аналоговая материнская плата собственной разработки с установленными на ней покупными модулями ЖКИ и микроконтроллера.

Вопросы и ответы

Какие материалы для данного прибора доступны на сайте АКТАКОМ?
Как воспроизвести напряжение постоянного тока (OUTPUT DC V) при работе с калибратором АКТАКОМ АМ-7070?
Как измерить силу постоянного тока с использованием встроенного источника питания 24 В при работе с калибратором АКТАКОМ АМ-7070?
Как воспроизвести силу постоянного тока (DC mA) с помощью калибратора АКТАКОМ АМ-7070?
Есть ли у АМ-7070 функция автовыключения питания?

Для этого прибора после его регистрации на сайте АКТАКОМ с указанием серийного номера доступно для загрузки/прочтения:

Документация

АМ-7070 руководство по эксплуатации Редакция: 151020   Дата изменения: 

Наверх

1. Включите калибратор АКТАКОМ АМ-7070 нажатием кнопки POWER и нажмите клавишу INPUT/OUTPUT для перехода в режим выдачи (появится индикатор «OUTPUT»).
2. Выберите диапазон выдачи напряжения кнопкой V / mV, появятся символы «DC V» или «mV».
3. Нажимая клавиши ▲/▼ установите требуемое значение выходной величины напряжения.
4. Подключите красный тестовый кабель к разъёму «V», а чёрный – к разъёму «COM».
5. Подсоедините красный тестовый щуп к положительному полюсу тестируемо-го устройства, а чёрный – к отрицательному (к «земле»).
6. Для изменения текущего значения выходного сигнала или диапазона используйте кнопки ▲/▼ и V/mV.

Наверх

1. Включите калибратор АКТАКОМ АМ-7070 нажатием кнопки POWER и нажмите клавишу INPUT/OUTPUT для перехода в режим измерения (появится индикатор «INPUT»).  
2. Выберите режим отображения тока кнопкой mA/mA%, появятся символы «mA» или «mA%».
3. Подключите красный тестовый кабель к разъёму «+LOOP», а чёрный – к разъёму «mA».
4. Подсоедините красный тестовый щуп к клемме «+» тестируемого источника тока, а чёрный – к «-».
5. Измеренное значение постоянного тока будет показано в основной области дисплея.

Примечание: в данном режиме прибор одновременно выдаёт на разъёмы «+LOOP» и «mA» постоянное напряжение 24 В и измеряет входной ток от тестируемого внешнего источника.

Наверх

Как воспроизвести силу постоянного тока (DC mA) с помощью калибратора АКТАКОМ АМ-7070?

1. Включите прибор нажатием кнопки POWER и нажмите клавишу INPUT/OUTPUT для перехода в режим выдачи (появится индикатор «OUTPUT»).
2. Выберите режим отображения тока кнопкой mA/mA%, появятся символы «mA» или «mA%».
3. Нажимая клавиши ▲/▼, установите требуемое значение выходной величины постоянного тока.
4. Подключите красный тестовый кабель к разъёму «+LOOP», а чёрный – к разъёму «V».
5. Подсоедините красный тестовый щуп к положительному входу тестируемого устройства, а чёрный – к отрицательному.
6. Для изменения текущего значения выходного сигнала или диапазона используйте кнопки ▲/▼ и mA/mA%.

Наверх

Да. Функция автовыключения (Auto Power off) в приборе есть: питание прибора автоматически отключается при бездействии в течение 10 минут. Для возобновления работы нажмите кнопку POWER. Наверх

АМ-7070 руководство по эксплуатации Редакция: 151020    Дата изменения:

Технические характеристики

Параметр	Диапазон	Погрешность
Измерение постоянного напряжения (автовыбор диапазона)	0,01…110 мВ	±(0,02%+3)
0,001…15 В
Генерация постоянного напряжения (ручной выбор диапазона)	0,01…100 мВ	±(0,015%+3)
0,001…15 В
Генерация и измерение постоянного тока	0,001…24 мА	±(0,015%+3)
Отображение тока в %	0% = 4 мА; 100% = 20 мА
Питание петли	24 В	±10%

• Широкий ЖК дисплей: 5 разрядов (64х42 мм)
• Защищённые тестовые щупы с двойной изоляцией
• Входной импеданс 2 МОм; <100 пФ
• Защита от перегрузки по напряжению 30 В
• Защита от перегрузки по току (быстодействующий плавкий предохранитель)
• Питание: батареи 6х1,5В (тип ААА)
• Автоматическое выключение питания (неотключаемое)
• Габаритные размеры: 205х99х46 мм
• Масса: около 500 г
• Габаритные размеры в упаковочной таре 200х90х270, вес 1,5 кг.