Как измеряют напряжение?

Прибор для измерения напряжения называется вольтметром. Также напряжением называют разность потенциалов между двумя точками, поэтому вольтметр всегда подключают параллельно цепи. Для того чтобы воздействие на контур было минимальным, входное полное сопротивление вольтметра должно быть очень высоким (обычно 10 МОм).

Какие типы усилителей напряжения существуют?

Существует три основных типа усилителей сбора данных: <ul> <li>однотактные усилители. Однотактные усилители просты в использовании, но имеют два основных недостатка: нежелательные петли заземления и отсутствие изоляции;</li> <li>дифференциальные усилители. Наиболее распространенный тип усилителей. Такие усилители усиливают разность напряжений между двумя входами;</li> <li>изолированные усилители. Изолированные усилители изолированы от корпуса и основной платы измерительного устройства, что обеспечивает безопасную и надежную работу.</li> </ul>

Для чего используются изолированные усилители напряжения?

Изолированные усилители не имеют недостатков однотактных и дифференциальных усилителей: они не зависят от петель заземления, синфазного напряжения, коротких замыканий и других факторов. Такие модули изолированы от корпуса и основной платы измерительного прибора. При высоком напряжении изоляции система работает бесперебойно даже в случае скачков напряжения, неисправностей и т.д.

Существует ли разница между измерением высокого и низкого напряжений?

Да, разница существует. Измерение напряжения в диапазоне, который соответствует АЦП, будет довольно простым, но при измерении очень малых напряжений в диапазоне микровольт (мкВ) или очень высоких напряжений до нескольких киловольт (кВ) для подготовки сигнала к аналого-цифровому преобразованию необходим усилитель.

Опасно ли измерять напряжение?

Если измерения напряжения до 1 кВ относительно просты, то при измерении напряжений более 1600 В постоянного тока процесс значительно усложняется. В этом случае необходимо использовать датчики, делители или преобразователи напряжения: они регулируют и снижают сигнал до уровня, соответствующего усилителю. Такие измерения могут быть опасны, поэтому при их проведении следует соблюдать особую осторожность.

Входит ли в комплект поставки регистраторов данных напряжения Dewesoft программное обеспечение?

В комплект поставки регистраторов данных температуры Dewesoft входит бесплатное отмеченное наградами ПО для сбора данных DewesoftX. Оно имеет интуитивно понятный интерфейс и очень удобно в использовании. Кроме того, в ПО доступны расширенные возможности хранения данных, триггеры и предупреждения, различные виджеты для визуализации данных, а также обширная библиотека математических функций для анализа. Также в ПО представлены инструменты для создания отчетов по данным и их экспорта в наиболее распространенные форматы: CSV, Excel, Matlab, FlexPro, Diadem, UNV и т.д.

12 reviews

Регистраторы данных напряженияРегистрация данных напряжения и высокого напряжения

Dewesoft поставляет универсальные регистраторы данных напряжения для любых условий и конфигураций. Усилители входного напряжения имеют широкий диапазон входных значений — от нескольких милливольт до ±2000 В — а также надежную гальваническую развязку «канал-канал». Кроме того, системы могут иметь как один канал, так и сотни и даже тысячи каналов. Наконец, в комплект поставки включено отмеченное наградами ПО для сбора данных DewesoftX с пожизненными бесплатными обновлениями, а на устройства распространяется передовая 7-летняя гарантия.

Напряжение

Высокое напряжение

Ток

Сопротивление

IEPE

Заряд

Четвертьмост

Полумост

Полный мост

LVDT

Тензодатчики

Звук

Видео

Высокоскоростное видео

EtherCAT

Ethernet

USB 2.0

USB 3.0

Шина CAN

XCP/CCP

IP67

Ударопрочность 100 g

Регистраторы данных напряжения Особенности

Регистраторы данных напряжения пер. и пост. токов

Запись напряжения и переменного, и постоянного токов.

Многоканальный вход напряжения

Оборудование доступно в одноканальной или многоканальной конфигурации. Запись нескольких сотен и даже тысяч каналов напряжения — больше не проблема.

USB, Ethernet, EtherCAT или автономная работа

Возможность подключения к любому главному компьютеру через стандартные интерфейсы USB или Ethernet, а также работа в качестве ведомых устройств EtherCAT, подключенных к любому ведущему устройству EtherCAT сторонних производителей. Также доступна автономная работа регистраторов напряжения с питанием от батареи.

Герметичность IP67

Устройства имеют прочную конструкцию, а их герметичность соответствует степени защиты IP67: они подойдут для самых суровых условий.

Дополнительные источники данных

Возможность расширения за счет других источников данных и датчиков, таких как датчики вибрации (IEPE), напряжения, заряда, силы тока, тензодатчики, датчики LVDT, шина CAN, видео, GPS, XCP и т. д.

Идеальная синхронизация

Идеальная синхронизация между входными каналами напряжения, даже в сочетании с другими датчиками и источниками данных.

Необработанные и сжатые данные

Необработанные данные всегда хранятся на измерительном приборе для последующего анализа. Сжатые данные могут храниться в локальной, удаленной или облачной базе данных.

Долгосрочный мониторинг напряжения

Хранение данных в локальных, удаленных или облачных базах данных Historian. Веб-клиент доступен легко и позволяет просматривать данные в реальном времени. Возможна интеграция в системы SCADA, CMMS или ERP через стандартный протокол OPC UA.

Тенденции и аналитика

Архивные данные можно в любой момент загрузить из базы Historian и использовать для определения тенденций, глубокого анализа и выявления основных причин неисправностей.

Программное обеспечение — в комплекте

В комплект поставки всех систем сбора данных Dewesoft входит программное обеспечение для сбора данных DewesoftX — оно отмечено наградами, удобно в использовании и имеет очень широкий набор функций.
Кроме того, все обновления ПО бесплатны — без скрытых расходов на лицензирование или годовых комиссий за обслуживание.

Качество Dewesoft и 7-летняя гарантия

Воспользуйтесь преимуществами нашей 7-летней гарантии. Системы сбора данных Dewesoft изготавливаются в Европе и отвечают самым строгим стандартам качества. Кроме того, мы оказываем бесплатную техническую поддержку.
Ваши вложения в решения Dewesoft будут защищены на протяжении многих лет.

Регистрация и запись данных напряжения

Напряжение — это один из наиболее часто регистрируемых сигналов. Напряжение имеет две основные формы: напряжение переменного тока (AC) и напряжение постоянного тока (DC). Кроме того, иногда требуется измерить очень малые напряжения (несколько микровольт), а иногда — очень большие (несколько тысяч вольт).

Регистраторы данных напряжения Dewesoft подойдут для абсолютно любых измерений напряжения: от давления до крутящего момента, нагрузки и силы. Датчики преобразовывают такие механические величины в напряжение, а регистраторы фиксируют нужные сведения, причем делают это как в одном, так и множестве каналов, как с высокой, так и низкой частотой дискретизации — то есть в полном соответствии с требованиями.

Для преобразования столь различных уровней сигнала в нормализованный выходной сигнал с возможностью оцифровки необходим предусилитель напряжения с несколькими входными диапазонами. Иногда очень маленькое напряжение накладывается на большое смещение постоянного тока, и с этой проблемой сталкиваются многие измерительные системы.

Что такое напряжение?

Напряжение — это разница электрических потенциалов между двумя точками. Иногда ее называют натяжением или давлением из-за аналогии между водой и электричеством.

Напряжение переменного тока и напряжение постоянного тока

В зависимости от направления тока напряжение может быть переменным или постоянным. В системах постоянного тока ток однонаправлен: он никогда не меняет направление, то есть свою полярность.

В системах переменного тока ток постоянно меняет направление — он пересекает 0 В в положительном направлении, после чего меняет направление и снова пересекает 0 В уже в отрицательном направлении. На рисунке представлены постоянное и переменное напряжение (и ток).

Виды напряжения

Существует несколько различных параметров напряжения: например, амплитудное, размах, среднее, среднеквадратичное, а также напряжение переменного и постоянного токов. Разница между ними показана на рисунке.

Среднее напряжение — это среднее значение за определенный период времени. Среднее значение напряжения чистых синусоидальных сигналов равно нулю.

Среднеквадратичное напряжение — это квадратный корень среднего арифметического значения квадрата, определяющего непрерывную форму сигнала. Чаще всего среднеквадратичное напряжение используется для определения значения переменного тока в заданной точке. При активной нагрузке такое напряжение производит такое же количество энергии, как и напряжение постоянного тока.

Амплитудное напряжение соответствует максимальному значению напряжения за определенный отрезок времени. В листах технических данных указывается амплитудное напряжение или напряжение постоянного тока входа, значения которых равноценны. Для вычисления среднеквадратичного значения синусоид амплитудное значение необходимо разделить на квадратный корень из двух.

Размах напряжения — это разница между положительной и отрицательной амплитудами за определенный период времени.

Коэффициент амплитуды — это максимальная амплитуда, разделенная на среднеквадратичное значение сигнала.

Измерение напряжения системами Dewesoft

На снимке экрана показана стандартная конфигурация высоковольтного усилителя SIRIUS HV в ПО DewesoftX. Также на снимке экрана видно, что окно настройки канала напряжения разделено на две части:

настройка усилителя. Левая часть экрана предназначена для настройки усилителя, сверху представлены сами параметры, а снизу — предварительный просмотр входного сигнала в реальном времени;
настройка датчика. В правой части экрана отображаются параметры датчика: измеряемая величина, перевод единиц измерения, масштабирование и т. д.

На снимке экрана синусоида имеет среднеквадратичное значение 224,924 В и размах напряжения ±309,XXX В. В этом случае напряжение подается непосредственно на высоковольтный усилитель. Датчик или преобразователь не задействованы, поэтому масштабирование не требуется (см. нижний правый угол экрана). При использовании преобразователя очень высокого напряжения, который, например, делит сигнал на 1000, можно ввести этот коэффициент, чтобы отобразить фактическое напряжение.

Подробнее об измерении переменного и постоянного напряжения:

учебный онлайн-курс Dewesoft по измерению напряжения;
измерение напряжения с помощью систем сбора данных.

Перегрузка/перемодуляция сигнала

Уровни сигналов выше ожидаемых обрезаются АЦП (аналого-цифровым преобразователем). Это приводит к снижению точности измерений, из-за чего требуется проводить повторное испытание.

Уникальная технология DualCoreADC® Dewesoft устраняет эту проблему: на каждом усилителе канала установлены два АЦП, которые постоянно измеряют сигналы с высоким и низким усилением. Это обеспечивает полный диапазон измерения датчика и предотвращает обрезку сигнала.

Технология DualCoreADC® Dewesoft обеспечивает соотношение сигнала и шума более 130 дБ и динамический диапазон более 160 дБ. Это в 20 раз больше, чем у 24-битных систем. Иными словами, вы получаете в 20 раз меньше шума.

Гальваническая развязка — проблемы с шумами и синфазными помехами

Нежелательные преобразования или помехи («шум») в сигналах — очень распространенная проблема при проведении измерений. Шум возникает по разным причинам: например, из-за близости измерительной системы к другим устройствам, создающим электрические поля, или неисправностей с проводкой.

Изолированные входы Dewesoft предотвращают возникновение шумов и помех сигнала. Они обеспечивают надежную гальваническую развязку «канал-канал» и «канал-земля», включая возбуждение датчика и другие линии, что исключает шум в сигнальной цепи.

Также благодаря такой развязке можно измерять потенциалы высокого или синфазного напряжения, когда меньший сигнал накладывается на большое смещение постоянного тока.

Искажение сигналов

Искажение — это эффект, из-за которого различные сигналы невозможно распознать при дискретизации во времени. Также им описывают разницу между сигналом, восстановленным из выборок, и исходным непрерывным сигналом при слишком низком разрешении.

Например, если напряжение представляет собой синусоидальную волну 10 кГц, а частота выборки равно одной секунде, становится очевидно, что полученная запись будет неправильной.

Между двумя соседними выборками пройдет 10 000 синусоидальных волн. Полученный «сигнал» будет иметь форму волны, но будет совершенно неправильным — возникнет «искажение» фактического сигнала. То, что выглядит как сигнал, на самом деле будет представлять собой неправильные данные.

Технология быстрого сигма-дельта АЦП от Dewesoft — лучший способ предотвратить такое искажение сигнала.

Подробнее об искажении сигналов.

Использование регистраторов данных напряжения

Компания Dewesoft предлагает регистраторы данных напряжения с разными входными диапазонами для различных задач:

промышленного применения и управления в реальном времени;
записи напряжения в неблагоприятных условиях окружающей среды;
записи высокого напряжения;
регистрации напряжения с большим количеством каналов;
анализа электроэнергии;
анализа качества электроэнергии.

Регистраторы данных высокого напряжения

Регистраторы данных высокого напряжения Dewesoft используются для прямого измерения и мониторинга сигналов высокого напряжения.

Наши усилители и преобразователи сигналов высокого напряжения могут измерять прямое линейное напряжение до ±2000 В с классом защиты КАТ III 600 В и КАТ II 1000 В.

Регистраторы напряжения: автономные или подключаемые к главному компьютеру

Регистраторы напряжения Dewesoft можно использовать в автономном режиме, с питанием от встроенного аккумулятора. Такие системы оснащаются встроенным преобразователем сигналов, хранилищем данных, компьютером для обработки данных, ЖК-дисплеем (приобретается отдельно) и встроенным литий-ионным аккумулятором (приобретается отдельно).

Регистраторы напряжения можно подключить к любому главному компьютеру или ведущему устройству EtherCAT стороннего производителя через один из стандартных интерфейсов для передачи данных:

USB. Модуль преобразования сигнала напрямую подключается к компьютеру или ноутбуку через стандартный интерфейс USB для передачи данных. Наши новые регистраторы данных, такие как SIRIUS XHS, используют соединение USB-C, в то время как стандартные регистраторы подключаются через USB 2.0;
Ethernet. Модуль преобразования сигнала напрямую подключается к ПК или ноутбуку через стандартный интерфейс Ethernet с помощью разъемов RJ45;
EtherCAT. Наши модули преобразования сигнала напряжения EtherCAT можно подключить к любому ведущему устройству EtherCAT сторонних производителей, например LabView, Beckoff Twincat, Clemessy Syclone, MTS TestSuite и т. д;
XCP. Также доступны регистраторы напряжения XCP, которые могут записывать напряжение или отправлять данные рекордера по протоколу XCP;
CAN. Наконец, мы поставляем регистраторы напряжения CAN которые могут записывать напряжение или отправлять данные рекордера по протоколу шины CAN.

Запись напряжения в неблагоприятных условиях окружающей среды

Dewesoft поставляет ряд защищённых регистраторов напряжения для записи данных в экстремальных и неблагоприятных условиях.

KRYPTON и SIRIUS Waterproof — две серии, в которых входят регистраторы данных переменного и постоянного токов. Корпус этих систем водо- и пыленепроницаем, а также устойчив к ударам. Регистраторы имеют степень защиты IP67 и могут работать в диапазоне температур от −40 °C до +85 °C.

Ознакомьтесь с техническими характеристиками усилителя KRYPTON.

Ознакомьтесь с техническими характеристиками усилителя SIRIUS Waterproof.

Одноканальные и многоканальные регистраторы напряжения переменного и постоянного токов

Dewesoft поставляет как одноканальные, так и многоканальные регистраторы данных напряжения. Модульная конструкция и высокая пропускная способность делают возможной одновременную регистрацию напряжения переменного и постоянное токов в сотнях и даже тысячах каналов.

Регистраторы можно настроить на неограниченное количество входных каналов для измерений напряжения всех видов. Благодаря модульной конструкции количество входных каналов можно менять в зависимости от применения системы.

Подключение дополнительных модулей ввода напряжения не требует дорогостоящих обновлений программного обеспечения и прочих затрат — для расширения системы просто добавьте необходимые HW-модули.

ПО для записи данных и обработки сигналов в комплекте

В комплект поставки всех регистраторов данных напряжение входит отмеченное наградами ПО DewesoftX. Оно имеет интуитивно понятный интерфейс и очень удобно в использовании.

В ПО представлены различные варианты хранения данных, триггеры и предупреждения. Также можно задать неограниченное количество математических каналов (с формулами, статистикой, фильтрами и многим другим) и воспользоваться набором стандартных дисплеев для визуализации данных: рекордерами, цифровыми и аналоговыми дисплеями, а также таблицами.

Наконец, в ПО DewesoftX представлены встроенные средства создания отчетов в форматах PDF и Word, а также инструмент экспорта данных в стандартных форматах.

Сохранение данных и триггеры

Стратегии сохранения данных имеют ключевое значение для работы всей системы. В системах Dewesoft таких стратегии четыре:

«Всегда быстро»;
«Всегда медленно»;
«Быстро по триггеру»;
«Быстро по триггеру, иначе медленно».

Также можно задать статическую или сниженную частоту дискретизации.
В ПО можно задать неограниченное количество условий начала и окончания триггеров. Время записи до возникновения триггера и после него может составлять несколько миллисекунд. Так, регистратор хранит данные в буфере до возникновения события триггера, а затем переносит данные в файл.

Долгосрочный и непрерывный мониторинг напряжения

Для долгосрочного или постоянного мониторинга напряжения доступны регистраторы с возможностью хранения данных в локальной или облачной базе данных на основе стандартного протокола OPC UA.

Пакет программного обеспечения Historian предоставляет базу данных временных рядов для долгосрочной или постоянной записи данных. Базу данных можно разместить локально, на удаленном сервере или в облаке. Решение основано на проекте базы данных временных рядов InfluxDB с открытым исходным кодом.

Historian содержит ряд полезных функций для ваших архивных данных:

необработанные и сжатые данные: необработанные данные всегда сохраняются на измерительном приборе для последующего анализа, а Historian выполняет роль долгосрочного облачного хранилища сжатых данных;
ретрансляция и безопасность данных: при потере соединения между измерительным оборудованием и базой данных данные будут сохранены локально, а после возобновления подключения переданы в базу данных;
тенденции и аналитика: архивные данные можно в любой момент загрузить из базы Historian и использовать для определения тенденций, глубокого анализа и выявления основных причин неисправностей;
веб-клиент: веб-клиент можно открыть в любом браузере, что делает решение максимально универсальным. Оператор получает обзор наиболее важных данных о состоянии оборудования и его изменении с течением времени;
уровни оповещений и сигнализации: уровни оповещений и сигнализации можно задать для каждого экрана, а также привязать их к уведомлениям, отправляемым через электронную почту или по SMS.