Индикация цифровых измерителей передней панели

Большинство устанавливаемых в стойку высоковольтных источников питания и рентгеновских генераторов имеют полнофункциональные передние панели, оборудованные цифровыми измерительными приборами, отображающими выходное напряжение и ток. Эти измерительные приборы не предназначены для получения точных значений выходного тока и напряжения. Из-за описанных ниже ограничений не рекомендуется использовать приборы на передней панели для получения точной информации по управлению процессом, особенно для измерения малых значений.

Требования к максимальному входному напряжению цифровых измерительных приборов

В приборах применяемой серии используется входной сигнал с напряжением 0 - 2 В постоянного тока. 2 В постоянного тока - это абсолютно максимальный входной сигнал, который может воспринять измерительный прибор. Источники поставляемые "ООО "КОМПАНИЯ "НТНК" используют управляющий сигнал 0 - 10 В постоянного тока для программирования и контроля высоковольтного источника питания. Это означает, что сигналы контроля тока и напряжения 0 - 10 В постоянного тока, генерируемые в цепь обратной связи источника питания, нужно разделить до 2 В постоянного тока или меньше для того, чтобы сигнал мог быть отображен на измерительном приборе передней панели. Деление сигнала приближает его уровень к фоновым помехам и снижает соотношение «сигнал - шум».

Ослабление сигнала

Желательно, чтобы источник питания 30 кВ имел по всему диапазону сигнал контроля напряжения 10 В постоянного тока, выведенный на разъем интерфейса на задней панели. Но для того чтобы показания цифрового измерительного прибора на передней панели были правильными, этот сигнал 10 В постоянного тока необходимо ослабить до 300 мВ. Значение 300 мВ обусловлено тем, что поскольку при использовании 10 В постоянного тока показания цифрового прибора будут неверными, а деление сигнала 10 В постоянного тока до 3 В постоянного тока все еще даст слишком большую величину для приборов с максимальным входным напряжением 2 В постоянного тока.

Соотношение «сигнал - шум»

Шумы присутствуют в большинстве электрических систем. Это слабые фоновые сигналы, возникающие при включении стабилизаторов, схем синхронизации и т. п. В идеале шумов не должно быть, но какое-то их количество всегда присутствует, и с этим нужно что-то делать. В импульсных источниках питания 25 мВ фонового шума на аналоговых линиях контроля не являются редкостью. Обычно желательно иметь максимально возможный уровень сигнала в сравнении с уровнем шумов, что позволяет обеспечить самое большое соотношение «сигнал - шум».

Пример

При контроле на задней панели с измерительным диапазоном 10 В постоянного тока: 10 В / 25 мВ = 400, сигнал в 400 раз выше уровня шума.

Для цифрового прибора на передней панели с диапазоном 300 мВ: 300 мВ / 25 мВ = 12, сигнал в 12 раз выше уровня шума. Если источник питания работает при меньшем, нежели максимальное, выходном напряжении, соотношение «сигнал - шум» только ухудшается. Для значений, составляющих малый процент от максимального выходного напряжения, получить точный и повторяемый результат измерения очень сложно, а иногда просто невозможно.

Точность прибора

Серии приборов на передней панели обычно имеют точность 2% ± 1младший разряд. Они обновляют показания на дисплее с частотой примерно два раза в секунду. Эти характеристики прекрасно подходят для типового измерения величин, но такие приборы нельзя рассматривать как высокоточные измерительные приборы.

Краткие выводы

Из-за низкого уровня сигнала, соотношения «сигнал - шум» и невысокой точности самих приборов на передней панели не рекомендуется рассчитывать на эти приборы при проведении измерений, критически важных для управления процессом. Использование полномасштабных контрольных сигналов 0 - 10 В постоянного тока от задней панели источников питания в паре с внешним, высокоточным цифровым измерительным прибором 5.5 или 6.5 представляет собой наилучший вариант для измерения рабочих характеристик источников питания.

Полный разряд

Цифровые приборы обычно описывают как приборы с «полуразрядным» разрешением. Полный разряд - это сегмент дисплея, который может представить все цифры от 0 до 9, т. е. 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 и 9.

Половина разряда

Половина разряда может отображать только цифру 1. Половина разряда - это всегда первая показанная цифра. Поскольку половина разряда - это практически только «1», возможности его использования ограничены.

Десятичная точка

Десятичная точка - это просто сегмент «точка», который устанавливается вручную после соответствующего цифрового сегмента для правильного отображения полного числа. Точка может отображаться после любого разряда - как правило, это зависит от положения перемычки.

Пример с дисплеем на 3,5 разряда

Дисплей на 3,5 разряда фактически имеет четыре сегмента: один с половиной разряда и три с полными разрядами. При максимальном значении на дисплее будет отображаться 1999. Чтобы отобразить 30 кВ на приборе с 3,5 разрядами, нам придется «отбросить» старшие полразряда, т.к. там может отображаться только «1». Мы ограничены использованием трех полных разрядов, поэтому на дисплее будет отображаться 300. Десятичная точка ставится вручную с помощью перемычки. Таким образом, окончательное значение будет отображаться как 30.0, и на передней панели появится термин «кВ».

При отображении 10 кВ на цифровом приборе с 3.5 разрядами старшие полразряда можно использовать. В этом случае наша разрешающая способность будет четыре разряда, и на приборе отображается 1000. При правильной установке десятичной точки окончательные показания прибора будут 10.00, и на передней панели появится термин «кВ».

Пример с дисплеем на 4,5 разряда

Если заказан вариант DPM4, стандартные цифровые измерительные приборы на 3.5 разряда заменяются цифровыми приборы с 4.5 разрядами. Цифровой дисплей на 4,5 разряда фактически имеет пять сегментов: одна половина разряда и четыре полных разряда. При максимальном значении на дисплее будет отображаться 19999.

При использовании указанных выше примеров, чтобы отобразить 30 кВ на цифровом приборе с 4.5 разрядами, нам придется «отбросить» старшие полразряда, т.к. там может отображаться «1». Мы ограничены использованием четырех полных разрядов, поэтому будет отображаться 3000. Десятичная точка ставится вручную с помощью перемычки. Таким образом, окончательное значение будет отображаться как 30.0, и на передней панели появится термин «кВ». Чтобы отобразить 10 кВ на цифровом приборе с 4.5 разрядами, мы можем использовать старшие полразряда. В этом случае наша разрешающая способность будет пять разрядов и на приборе отображается 10000. При правильной установке десятичной точки окончательные показания прибора будут 10.000, и на передней панели появится термин «кВ».

2, 20, 200, 2000 - уникальная ситуация

В связи с тем что максимальный входной сигнал используемых цифровых приборов не должен превышать 2 В постоянного тока, возникает уникальная ситуация при использовании таких приборов, скажем, с источниками 20 кВ. Можно взять сигнал по всему диапазону 10 В постоянного тока, разделить его до 200 мВ и в итоге у нас получатся... 20.0 кВ с максимальной разрешающей способностью три разряда. Но есть способ «украсть» еще один разряд и увеличить разрешение для блока 20 кВ.

Если разделить 10 В постоянного тока по всему диапазону сигнала контроля напряжения до 2 В постоянного тока, то для большинства диапазонов отображаемых значений наша разрешающая способность будет четыре разряда при максимальном показании 19.99 кВ. Единственный недостаток заключается в том, что когда блок запрограммирован на напряжение больше 19.99 кВ, измерительный прибор станет зашкаливать и на дисплее отобразится первая цифра «1», а в следующих сегментах цифр не будет. Ничего страшного в этом нет. Просто так происходит, когда на вход цифрового измерительного прибора на передней панели подается сигнал, превышающий 2 В постоянного тока.