Технология формирования сигнала гибридного АЦП

Какой преобразователь АЦП лучше? SAR АЦП или Дельта-сигма АЦП? Теперь это не имеет значения. Системы сбора данных SIRIUS XHS представляют технологию формирования сигнала гибридного АЦП, которая совмещает в себе лучшее из двух миров. Он позволяет пользователям выбирать режимы работы для каждого аналогового входного канала:

1. Режим высокой пропускной способности: Этот режим обеспечивает чрезвычайно высокую полосу пропускания 5 МГц и частоту дискретизации 15 МС/с. Приборы SIRIUS XHS могут идеально регистрировать импульсные, ступенчатые и квадратичные сигналы без каких-либо звонов или перегрузок. Такой режим идеально подходит для регистрации переходных процессов и таких приложений как анализ мощности. Такой режим регистрации обычно используется в SAR АЦП.

2. Высокодинамичный режим без псевдонимов: Этот режим работает с частотой дискретизации до 2 МГц, получая данные с динамическим диапазоном до 150 дБ. В нем используется антиалиасинговый фильтр с полосой пропускания, близкой к критерию Найквиста, что делает его идеальным для анализа сигналов в частотной области, таких как звук и вибрация (NVH). Эти характеристики в точности повторяют характеристики сигма-дельта АЦП.

Согласно современным стандартам сбора данных, для вышеупомянутых измерений вам потребовалось бы два независимых устройства сбора данных. Системы сбора данных SIRIUS XHS позволяют выбирать частоту дискретизации отдельно для каждого канала. Это гарантирует, что все измерения будут соответствовать вашим текущим задачам испытания. Все режимы доступны на одном устройстве и могут работать параллельно, получая данные по двум каналам с разными частотами, полосами пропускания и динамическими диапазонами абсолютно синхронно друг с другом.

Цифровые входы счетчиков SIRIUS® XHS

Как уже отмечалось ранее, системы сбора данных SIRIUS® XHS оснащены передовой технологией Dewesoft SUPERCOUNTER® на всех восьми входах счетчиков. Входы счетчиков представлены на всех системах SIRIUS® XHS и обеспечивают расширенное количество входов счетчиков и энкодеров.

Входы счетчиков расположены на задней панели системы SIRIUS® XHS, а значит, подключить счетчики и датчики с помощью 7-контактного гнездового соединителя LEMO 1B можно максимально быстро и удобно.

Счетчики имеют внушительную временную развертку (150 МГц), широкую полосу пропускания (15 МГц), а также разрешение 32 бита. В числе особенностей Dewesoft SUPERCOUNTER® также расширенная фильтрация входов, которая устраняет помехи. Входы счетчиков совместимы с логическими уровнями 3,3 В TTL/CMOS.

Входы счетчиков SIRIUS® XHS можно использовать для:

• подсчета событий;

• синхронизации сигнала;

• энкодеров;

• тахометров;

• зубчатых колес.

Каждый канал счетчика имеет три стандартных входа (A, B, Z), применяемых для энкодеров. Также они подают напряжение +12 В и +5 В для питания датчиков и имеют цифровой выход для отправки предупреждений и быстрых триггеров.

Кроме того, в качестве цифровых выходов можно использовать каналы счетчиков. Цифровые выходы представляют собой двухтактные выходы 5 В с быстрым срабатыванием. Выходной модуль триггеров включает цифровые выходы по заданным условиям, причем как по аналоговым, так и по цифровым входным каналам. Триггеры работают аппаратно в реальном времени. Наконец, пользователи могут задать форму выходного импульса на основе задержки и продолжительности.

Отклик может занимать менее 500 нс: данное преимущество поможет решать задачи с ограничением по времени (например, выполнять аварийное отключение или отправлять аварийные сигналы).

Гальваническая развязка «канал-канал»

Системы сбора данных SIRIUS имеют надежную гальваническую развязку «канал-канал» и «канал-земля» (±1000 В). Более того, системы дают возможность изолированного возбуждения датчиков.

Благодаря такой изоляции можно без труда измерять потенциалы высокого напряжения и не думать о проблемах с синфазным напряжением. Кроме того, можно безопасно проводить измерения вибрации, температуры и других параметров, при которых неизолированные датчики находятся вблизи потенциала высокого напряжения относительно заземления системы сбора данных. В таких случаях обычные, неизолированные системы сбора данных выйдут из строя или как минимум дадут ошибочные результаты. Но с SIRIUS об этом можно не беспокоиться.

У цифровой изоляции есть еще одно важное преимущество — поддержание полосы частот усилителей. SIRIUS — это «беззаботные» измерения, меньшее количество шумов, отсутствие контуров заземления и самое лучшее качество сигналов.

Для проведения измерений с менее строгими требованиями или меньшим бюджетом можно использовать дифференциальные системы сбора данных SIRIUS в конфигурации только с изоляцией источника питания.

Открытые интерфейсы данных и стандартные протоколы

Передать данные с системы SIRIUS XHS на ПК можно двумя способами:

• через Ethernet-интерфейс (GLAN): для распределенного сбора данных;

• через USB3.0 (разъем Type-C): для быстрой передачи данных.

Сбор данных системой SIRIUS® XHS почти не нагружает ЦП, поскольку данные передаются в систему по принципу прямого доступа к памяти (DMA).

В сегодняшних условиях широко распространены открытые программные средства, а устройства связаны между собой. Именно поэтому современные системы должны поддерживать стандартные протоколы. SIRIUS XHS поддерживает параллельную передачу данных по следующим протоколам:

• OPC UA: отраслевой стандарт и даже больше: это среда для описания и настройки устройств в различных системах: SCADA, MES, ERP, мобильных устройствах и других;

• XCP: начиная с версии 1.4, стандарт XCP стал чрезвычайно эффективным интерфейсом передачи данных в автомобильной отрасли. Измерения параметров электромобилей проводятся на максимальной частоте выборки, а интерфейсы 1 GBIT XCP позволяют собирать данные с частотой 1 МГц;

• CAN и CAN FD: через CAN FD данные можно считывать с бортовых шин, а через CAN — передавать их.

Совместимость с различными датчиками тока

При измерении электрических характеристик крайне важно подобрать подходящие преобразователи тока. Наши анализаторы мощности совместимы с широким диапазоном преобразователей:

• преобразователи тока DC-CT®;

• преобразователи нулевого потока;

• ферромагнитные трансформаторы тока;

• токовые клещи с эффектом Холла;

• токовые клещи Fluxgate;

• пояса Роговского;

• шунты.

Все преобразователи тока оснащены чипом TEDS, а для питаня можно использовать анализаторы. Более подробные сведения представлены:

• на странице «Преобразователь тока DC-CT®»;

• на странице «Датчики тока».

Различные конфигурации проводки с простой настройкой

В ПО для сбора данных DewesoftX представлен визуальный способ выбора различных схем подключения для вычисления мощности.

Стандартные схемы:

• постоянный ток;

• однофазная сеть;

• двухфазная сеть;

• соединение по схеме «звезда»;

• соединение по схеме «треугольник»;

• соединение по схеме «открытый треугольник»;

• схема Арона;

• совмещенная схема «звезда/треугольник».

Проводить измерения в таких схемах можно проводить при наличии тока, так и без него. Благодаря модульной конструкции наших измерительных приборов и нескольким синхронизированным модулям питания в нашем ПО решения Dewesoft могут анализировать, 7-, 9- и 12-фазные электродвигатели.

Более подробные сведения о схемах подключений представлены в бесплатном онлайн-курсе по анализу мощности Dewesoft или руководстве по эксплуатации решения для анализа мощности Dewesoft.

Расчеты электрической мощности

Программное обеспечение для сбора данных DewesoftX автоматически регистрирует исходные данные о напряжении и токе, одновременно рассчитывая и сохраняя все параметры мощности, включая:

• Активная мощность (P), реактивная мощность (Q), кажущаяся мощность (S), мощность искажения (D)

• Cos φ, коэффициент мощности

• P, Q, Cos φ для каждой гармоники

Расчеты нескольких энергосистем

Анализаторы мощности Dewesoft могут измерять несколько энергосистем одновременно. Например. Анализатор мощности Dewesoft R8D может синхронно измерять до восьми трехфазных систем. Dewesoft поддерживает анализ мощности на различных частотах, включая постоянный ток, 50 Гц и переменную частоту, и поддерживает все конфигурации проводки, такие как однофазная, 2-фазная, 3-фазная звезда, 3-фазная треугольник, 3-фазная Aron и 3-фазная V, обеспечивая универсальные и точные измерения для любого применения.

Измерение механических параметров

Анализаторы мощности Dewesoft могут также измерять механические параметры, такие как крутящий момент, скорость, шум, температуру и вибрацию в полной синхронизации. Это позволяет параллельно с расчетом электрической мощности выполнять расчеты тепловых характеристик, NVH и эффективности.

Точный расчет частоты

Один анализатор мощности и система сбора данных Dewesoft могут одновременно измерять несколько модулей мощности, каждый из которых имеет независимую частоту. Поддерживаемые частоты линии включают:

• 16,7 Гц: Железнодорожный сектор

• 25 Гц: Общественная сеть

• 50 Гц: Общественная сеть

• 60 Гц: Общественная сеть

• 400 и 800 Гц: Аэрокосмическая промышленность

• Переменная частота: Например, силовые инверторы

Расчет значений периодов

Наши анализаторы мощности также рассчитывают значения периодов напряжения и тока, компоненты мощности, коэффициент мощности и симметричные компоненты. Пользователи могут определить расчеты циклов и процент перекрытия.

Расчет соединения "звезда-треугольник

Система может вычислить все значения и формы сигналов для соединений "звезда" из соединений "треугольник" и наоборот, отображая формы сигналов для U1, U2, U3 ↔ U12, U23, U31.

Доступный анализ качества электроэнергии

ПО для гармонического БПФ DewesoftX визуализирует гармоники:

• напряжения;

• тока;

• активной и реактивной мощностей;

• и напряжения сети

с их полной синхронизацией с их основной частотой.

Стандарты качества электроэнергии

Наш анализатор мощности отвечает требованиям множества стандартов качества электроэнергии:

• скачки тока и напряжения;

• THD, THC, TDD, TDC, TDR;

• промежуточные гармоники, полные и половинчатые боковые полосы;

• резкие перепады напряжения (RVC).

Измерение и анализ таких параметров поможет обеспечить соответствие требованиям различных отраслевых стандартов и поддерживать качество электроэнергии на оптимальном уровне.

Широкие возможности визуализации

После настройки модуля анализа электроэнергии можно точно настроить экран измерений и добавить на него основные виджеты анализа электроэнергии и ее качества:

• цифровые счетчики: отображение различных значений, вычисленных модулем анализа электроэнергии. Подробнее;

• рекордер и рекордер осей X/Y: в анализаторе мощности Dewesoft доступны визуальные рекордеры данных временной области, на которых отображаются все параметры за отдельные промежутки времени, а рекордер осей X/Y строит орбитальные графики в режиме реального времени. Подробнее о рекордере и рекордере осей;

• осциллограф: отображение форм сигналов напряжения и тока, причем как в схеме «линия-линия» (U12, U23, U31), так и схеме «линия-земля» (U1, U2, U3). Подробнее;

• вектороскоп: визуализация отношения напряжения к току в однофазных и трехфазных системах. На дисплее можно отобразить сразу несколько вектороскопов и отдельных гармоник, а с помощью функции прозрачности можно напрямую сравнить векторы. Подробнее;

• гармоническое БПФ: быстрый, но подробный анализ гармоник напряжения, тока и мощности (в том числе реактивной) с их полной синхронизацией по собственной частоте сигнала. Подробнеее;

• контурный график: 2D-график с контурами и цветовой разметкой для отображения 3D-данных. Такой способ визуализации помогает выявить закономерности и взаимозависимости в сложных наборах данных (например, картах КПД электродвигателей), что значительно упрощает их анализ. Подробнее.