• No results found

Kan jag analysera effekt med "DAQ-kort" eller krävs det en riktig effektanalysator?

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2022

Share "Kan jag analysera effekt med "DAQ-kort" eller krävs det en riktig effektanalysator?"

Copied!
5
0
0

Loading.... (view fulltext now)

Full text

(1)

N4L Power analyzer vs DAQ card

2018-10-29 09:30 CET

Kan jag analysera effekt med "DAQ-kort"

eller krävs det en riktig effektanalysator?

Många har lärt sig att hög samplingsfrekvens och många bitars upplösning är nyckeln till mätningar med hög noggrannhet. I ett avancerat mätinstrument är detta bara en liten del av sanningen. Den viktiga delen ligger i hur

signalen behandlas innan den når a/d-omvandlaren. Den analoga delen skall tillföra så lite brus/brum samt fasfels om möjligt och dessutom ha ett högt CMRR.

DAQ-kort är ofta begränsade när det gäller dessa egenskaper. Dessutom kräver dessa externa shuntar och probar som tillför ytterligare felkällor och ofta inte är anpassade till dagens komplexa signaler och högra frekvenser. En effektanalysator som är optimerad för analys av olika elektriska storheter och ansluts direkt till den signal som skall mätas, ger maximal noggrannhet. En annan viktig detalj är kalibrering. En effektanalysator kalibreras för maximal noggrannhet över ett brett mätområde. Det gamla talesättet ”Skit in ger skit ut” gäller i högsta grad inom effektmätning.

(2)

Var ligger problemen i ett DAQ-baserat system?

1. Isolation mellan olika kanaler

2. Mätområdena. En effektanalysator har ett brett dynamiskt område med automatisk skalning.

3. Signalkonditioneringen före a/d-omvandlaren tillför ofta brum och brus.

Hur ser ett typiskt DAQ-baserat system ut?

Många ingångskanaler, typiskt två till 60 eller ännu fler.

Icke isolerade ingångar.

Oftast endast ett mätområde.

Lågt CMRR <80 dB.

Samplingshastigheter typiskt 10kS/s – 1 MS/s (multiplexat mellan fler kanaler).

Max ingångsspänning < 10V (kräver externa prober).

DAQ-problem #1 – Behovet av isolation

Om man skall mäta inverterspänningen i ett PWM-system krävs att man

mäter mellan två faser och mäter med isolerade ingångar. En effektanalysator

(3)

klarar det utan att behöva externa differentialprober. I ett DAQ-system kommer dessa att tillföra ett stort fasfel som kommer att påverka

mätnoggrannheten i storleken 1%. En effektanalysator ger typiskt en bättre noggrannhet på 0.1% eller som analysatorerna från N4L, 0.01%.

DAQ-problem #2 – Problem förknippade med endast ett mätområde.

Spänningen är ofta ganska konstant vid effektmätningar medan strömmen kan variera. För att erhålla maximal noggrannhet och upplösning måste analysatorn kunna anpassa mätområdet till insignalen. Ju bättre mätområdet anpassas (utan att signalen klipps) desto mindre mätfel får man.

Ett exempel, ofta mäter DAQ-systemet ström med ett

shuntmotstånd och om vi antar att det sitter en 16 bitars A/D med mätområde 10 V med ett 10mOhm shuntmotstånd med en maximal effekttålighet av 4 W och maximal strömmätning upp till 20A. Effekten i shunten blir då 4 W. Spänningsfallet över 10mOhm-motståndet vid 20 A ström blir då 0.2V.

Med en 16 bitars A/D 10 v DAQ-kort erhåller man som mest 152 mikrovolt upplösning.

Ett spänningsfall på 152 mikrovolt över ett 0.01Ohm motstånd motsvarar 15.2mA. Med mätområdet 20A fullt utslag ger detta ett mätfel på 0.08%. Då ändå inte de mätfel beroende på yttre störningar medräknade.

Detta mätfel ser inte så illa ut om man inte tar hänsyn till att detta endast gäller ett mätområde och utnyttjande av A/D:ns alla bitar. Om ett färre antal effektiva bitar används kan mätfelet bli avsevärt större. T.ex. en 200mA signal skulle då ge ett mätfel på 7.6%.

I en ”riktig” effektanalysator kan ingångsförstärkarens

mätområde dynamiskt anpassa till insignalens amplitud. Det ger maximal noggrannhet oavsett insignalens amplitud.

Detta gör att en effektanalysator av precisionstyp, från exempelvis N4L, ger ett mätfel i storleken 0.006%.

(4)

DAQ-problem #3 – Multiplexning

De flesta DAQ-kort på marknaden delar samplingen mellan kanalerna. Det vill säga att signalen på de olika kanalerna samplas i sekvens. Detta skapar ett problem. För att fasnoggrannheten skall minimeras måste kanalerna som mäter ström och spänning samplas simultant ju större fasfelet är desto större mätfel av effekten sker.

N4L har utvecklat en signalkedja som simultant kan sampla 12 analoga kanaler (6 spänning och 6 ström) samt signaler från momentomvandlare och varvtalsgivare. Detta sker med en dedikerad FPGA och DSP. Allt för att

eliminera felorsaker och optimera mätningarna.

DAQ-problem #4 – Spårbarhet – till vad?

En effektanalysator skall inte bara presentera relevanta mätdata utan även ge en spårbarhet till en referens. Många förlitar sig på en kalkylerad

mätnoggrannhet utan att göra en kalibrering mot en godkänd referens. Varje effektanalysator av högprecisionstyp skall ha en spårbarhet till en ISO17025- referens.

Mätosäkerhet? Är det bara relaterat till noggrannheten av den kalibrator man har använt? Men det är inte så enkelt. Förutom kalibratorns noggrannhet påverkar instrumentens repeterbarhet.

Alltså den totala mätosäkerheten påverkas av: Kalibratorns osäkerhet + analysatorns upplösning + analysatorns repeterbarhet.

DAQ-problem #5 – Äkta realtidsmätning

En annan viktig funktion vid effektmätning är att den insamlade datan

(5)

processas i realtid. Det vill säga utan avbrott. Många effektmätinstrument arbetar med att fylla en buffer och därefter göra beräkningar. Detta innebär luckor i datainsamlingen vilket inte ger en helt sann bild av verkligheten.

Såväl DAQ-system som oscilloscopbaserade effektmätare bygger på denna teknik liksom flera tillverkare av effektanalysatorer.

Varför är detta viktigt?

Om man skall analysera en PWM-styrd motor som roterar med 0.1 Hz kräver detta en cykel efter cykel-analys av effekten.

Har du frågor runt powerAnalyze eller vill testa marknadens noggrannaste poweranalysator kontakta Caltech

Caltech AB är Sveriges största oberoende leverantör av mätinstrument, kalibratorer och processinstrument. Vi fokuserar på precisionsmätning och levererar både hård- och mjukvaror från ledande leverantörer. Dessutom har vi gediget kunnande i mätteknik som hjälper våra kunder att finna bra

lösningar på sina mätningar. Som ett komplement till detta erbjuder vi utbildning i mätteknik och handhavande av olika mätinstrument och mjukvaror.

Caltech AB www.caltech.se +46 (0) 8 534 703 40 info@caltech.se info@caltech.dk

References

Related documents

En del metaller är nödvändiga för levande organismer fast i låga koncentrationer som till exempel zink, krom och koppar.. Metaller, som

Fosfortransporten från norra änden av sjön (Löttninge) till utloppet i södra till Hägernäsviken (en del av Östersjön) sedimenten innehåller mycket fosfor. Reningen av

Våren 2013 fick jag tillsammans med andra studenter från Södertörns högskola möjligheten att delta i en seminariegrävning på kullen mellan Västra Vångs by och

Forskare från World Agroforestry Centre styrker detta och menar att träd egentligen inte är dåliga, men det måste vara rätt träd på rätt plats.. Att plantera in rätt träd

a) Konstruera av kodomvandlare som omvandlar koden som kommer från en Flash- omvandlares komparatorer (termometerkod) till binärkod. Flash-omvandlaren är på 2- bitar.. b) Konstruera

a) Konstruera av kodomvandlare som omvandlar koden som kommer från en Flash- omvandlares komparatorer (termometerkod) till binärkod. Flash-omvandlaren är på 2- bitar. b)

Man ansåg att det var samhällets fel att det gick illa för vissa människor, detta för att inte stigmatisera individen (Beckman 1999). Vägen ut ur ett missbruk kan se mycket olika

En god omvårdnadsanamnes är av vikt för att på så vis kunna kartlägga bakomliggande orsaker till tillståndet, och därmed tillsammans med den drabbade personen gå igenom detta