на главную
Карта сайта
English version
Вы читаете:

Лабораторный источник питания APS-71102 производства компании GW INSTEK

Техника измерений
10 лет назад

APS-71102 - новый программируемый источник постоянного и переменного напряжения


Общие сведения

APS-71102 (рис.1)-источник питания принципиально нового типа – универсальный прецизионный программируемый источник постоянного и однофазного переменного напряжения, с регулируемой частотой в диапазоне от 1 Гц до 550 Гц. Источник питания APS-71102, как следует из названия, способен формировать переменное напряжение (до 270 В скз, 1000 ВА), и постоянное напряжение (до 380 В, 1000 Вт). Кроме того APS-71102 являетсяанализатором нагрузок. Источник питания APS-71102 измеряет следующие параметры: напряжение (RMS, average DC, peak), силу тока (RMS, average DC, peak) мощность, частоту напряжения, коэффициент мощности (Pf), пик фактор (Сf) и гармонические составляющие тока основной частоты 50/60 Гц (до 40-й включительно). Такие обширные измерительные функции позволяют контролировать одновременно параметры выходного сигнала источника (рис.2) и состояние подключённой нагрузки (статус) в реальном масштабе времени.

Рисунок 1. Источник питания APS-71102(щелчок по изображению - увеличение)

Рисунок 2. Экран "Меню параметров" в режиме AC-INT

Новинка обладает широкими пределами установки выходных параметров (напряжение, частота, начальная фаза), имеет возможность выполнения последовательных операций (пошаговый профиль Uвых). Дополнительные возможности даёт разъём "Monitor", который предназначен для подключения внешних СИ (измерения, визуализация). Вход "Ext Sinc" на задней панели предназначен для внешней синхронизации выходного напряжения по сигналу уровня ТТЛ. Подробные технические характеристики и спецификации приведены в таблице 2.

  Формы выходного напряжения:  синусоидальная, прямоугольная (меандр) и произвольная форма "ARB" (СПФ). Программирование источника осуществляется вручную органами  управления передней панели или с помощью стандартных команд ДУ, в том числе  управление выходом источника (включение и выключение Uвых).

  Напряжение Uвых выдаётся на гнёзда  мультиштепсельной розетки, встроенной в  переднюю панель. Для энергоёмких нагрузок на задней панели предусмотрена  выходная колодка клемм подключения с винтовым соединением. Все измеренные  параметры и настройки при регулировке одновременно отображаются на  высококонтрастном ЖК экране (рис.2) с подсветкой диагональю 14,5 см.

Сфера применения

Наиболее всего источник питания APS-71102 подходит для лабораторных испытаний источников питания, электрооборудования, электронных зарядных устройств и тестирования модулей РЭА.
Достоинством источника APS-71102 является способность работы на реактивную ёмкостную нагрузку, обеспечивая питание подключённого устройства пиковым током в 4 раза больше значения номинального потребляемого с.к.з тока (с пик-фактором Cf=4).

Источник оснащён функцией детектирования и измерения пускового тока (Inrushcurrent). Это явление представляет собой процесс кратковременного (50…100 мс) значительного нарастания тока потребления (бросок), возникающий при включении нагрузки вследствие наличия таких реактивных элементов в цепях нагрузки, как конденсаторы, выпрямительные мосты и т.п.

Режим формирования выходного напряжения произвольной формы в APS-71102 реализован за счёт встроенного задающего генератора (блок <2> - на рис. 3). Это позволяет формировать достаточно сложные формы выходного напряжения: прерывание, перенапряжение, провал, отклонение частоты, свипирование  с заданной крутизной (нарастание или спад), изменение коэф. амплитуды.


Рисунок 3. Блок схема источника

Режимы

В каждом их 2-х режимов (AC; DC) возможен выбор одного из четырёх способов подачи сигнала управления: внутренний/internal (INT), внешний/external (EXT), внутренний+внешний (сложение)/internal+external (ADD) и внешняя синхронизация/synchronization (SYNC). Таким образом, источник питания имеет возможность работы в 8 различных функциональных состояниях при формировании Uвых.

Наиболее интересными и востребованными режимами являются усиление входного сигнала и синхронная генерация. В первом случае источник  может быть использован в качестве усилителя мощности для формирования увеличенного выходного напряжения. Для этого следует выбрать режим работы:  AC-EXT(перем.) или DC+AC-EXT (пост.) и подать внешний управляющий сигнал на вход EXTSIGIN. При этом Uвых формируется в режиме "повторитель-умножитель" (усиление входного напряжения): источник выдаёт напряжение, полностью совпадающее с формой входного сигнала. В этом режиме минимальный  входной уровень составляет 0,1 В,  усиление задаётся пользователем в пределах 0…200 раз для фиксированного поддиапазона напряжения "100 В" и в пределах 0..400 раз для поддиапазона "200 В".

В случае подачи внешнего сигнала на вход EXTSYNCINпроисходит формирование Uвых в режиме  "синхронная генерация":генерация Uвых  синхронного с внешним сигналом. При этом источник выдаёт напряжение, полностью совпадающее с частотой входного тактового сигнала уровня ТТЛ, которая может находиться в диапазоне значений  40 …500 Гц.

Дистанционное управление и программирование Дистанционное управление и программирование осуществляется через USB-интерфейс. Программное обеспечение, водящее в комплект поставки, обеспечивает следующие функции:

  • настройку источника питания,
  • редактирование и исполнение последовательных профилей Uвых (режим Sequence),
  • редактирование и передача произвольных форм сигнала (режим Arbitrary waveform),
  • регистрация измеренных выходных данных (Data Logger).

Кроме того, источник напряжения APS-71102 может программироваться и с лицевой панели управления. APS-71102 поддерживает функцию программирования последовательности шагов  настройки для формирования тестовых профилей выходного напряжения (SequenceOperation) в режимах: постоянное напряжение (DC), переменное синусоидальное напряжение (АС). Кроме того, при формировании последовательностиUвых в качестве сегментов сигнала могут использоваться 16 напряжений произвольной формы (ARB1 … ARB16) передаваемых от ПК через USB интерфейс (USBTMC). Для хранения произвольных форм напряжения имеется 16 ячеек внутренней памяти источника, с максимальной длинной формы выходного сигнала до 4000 точек. В ряде источников подобного типа других производителей такой режим предлагается лишь в качестве опции.

Внутренняя память обеспечивает запись/воспроизведение до 30 профилей. При редактировании профиля в меню доступно создание 255 последовательных шагов, в каждом из которых возможен выбор параметров напряжения: форма сигнала, уровень (Вольт) и длительность (с), а также закона динамики измерения напряжения: качание (нарастание или спад), новое значение Uвых (постоянное), поддержание ("полочка") – указанные на рис. 4.

 Под термином "Шаг" понимается любое завершённое действие с Uвых: изменение формы, уровня, частоты, крутизны и т.п. (мин. единица построения последовательности). Параметры выполнения шага и параметры смены шагов определяются индивидуально для каждого очередного шага. Даже когда выполнение последовательности не производится (т.е. во время обычного режима выдачи неизменного Uвых), эти параметры определяются таким же образом. Обычный (нормальный) режим источника может рассматриваться как "однократный шаг выходного напряжения без ограничения времени". Параметры выполнения шага определяют Uвых и связанные с ним действия в каждом из шагов профиля. Под термином "Sequence/Последовательность" понимается совокупность 2-х и более шагов.

В каждом шаге могут быть установлены: форма напряжения, уровень (Вольт) и продолжительность, а также задаётся закон измерения параметра (constant/ keep/ sweep). Кроме того, каждая из последовательностей шагов  может быть повторена от 1 до 999 раз или воспроизводится непрерывно (режим "по кольцу").

Рисунок 4. Пример выполнения шагов профиля

Источник APS-71102имеет функцию быстрого перехода к различным шагам во время отработки последовательности. Все данные о шаге последовательности (время старта/ остановки качания или поддержании напряжения) сохраняются в памяти и могут быть запрограммированы пользователем на автоматическое воспроизведение в произвольном порядке (на рис.5 – точки <1>, <2>, <3>).

Рисунок 5. Профиль выходного напряжения (шаг 1 … шаг 6)

Функция "Sequence/Последовательность" может быть очень полезной, если на выходе надо сформировать последовательность изменения напряжений, например, для тестирования бортовой автомобильной сети или бытовой электроники. При этом Uвых будет меняться согласно запрограммированной последовательности, и тестирование может быть завершено за один цикл последовательных шагов.
Данные о настройке последовательности сохраняются в памяти автоматически. Эти функции и способы редактирования последовательности могут использоваться в режимах работы источника AC-INT (перем./внутр. ист.) или AC+DC-INT (пост./внутр. ист.).

Контрольные параметры и данные в настройке профиля Uвых:

  • №-последовательностей: Сохраняются номера для каждого режима операции (AC/AC+DC) и для каждого диапазона выходного напряжения (100 V/ 200 V).
  • №-шагов: 1… 255 (номера шагов в последовательности)
  • Время шага: 0,1 мс… 1000 с (разрешение 0,1 мс)
  • Операции (в пределах шага): постоянное, поддержание ("полочка") или качание
  • Параметр: напряжение Uвых (DC/AC), частота, форма волны, фаза (начало/конец), шаг синхронизации выхода (2 бита)
  • Число повторов (Jump): 1…999 раз (или непрерывно)
  • Операции функционирования:
    • Start/ Старт: запускает последовательность.
    • Stop/ Стоп: останавливает последовательность.
    • Hold/ Удержание: поддерживает текущие параметры настройки. Эта операция игнорируется, если начато выполнение последовательности (старт).
    • Branch/ Ветвь: переход к указанному шагу.

В режиме управления внутренним сигналом для формирования Uвых (AC/DC- INT) или объединения сигналов  "внутр.+ внеш." (AC/DC - ADD) пользователь при необходимости может запрограммировать допусковые ограничения для напряжения, частоты и тока, из диапазона значений указанных в таблице:

Таблица №1
Параметр (настройка)ДиапазонРазрешение
Верхний предел напряженияшкала "100 В"+5 В… +200 В0,1 В
шкала "200 В"+10 В… +400 В
Нижний предел напряженияшкала "100 В"-200 В… -5 В
шкала "200 В"-400 В…-10 В
Пиковое значение токашкала "100 В"+10 А… +42 А0,1 А
шкала "200 В"+5 А… +21 А
Пиковое значение тока  шкала "100 В"-42 А… -10 А
шкала "200 В"-21 А…-5 А
С.к.з. токашкала "100 В"1 А… 10,5 А
шкала "200 В"1 А…5,3 А
Верхний предел установки частоты1 Гц…550 Гц0,1 Гц
Нижний предел установки частоты1 Гц…550 Гц

Наличие интерфейса внешнего управления позволяет интегрировать источник APS-71102 в автоматизированные системы измерения, в том числе реализующие функции допускового контроля. Колодка подключения "Ввод/Вывод" с 25 соединительными контактами (D-тип) выполнена на задней панели. Дополнительно к штатному гнезду USB предлагается интерфейс GPIB (опция КОП).

В комплект поставки входит навесной фильтр для USB кабеля в форме ферритового бочонка, используемый для подавления высокочастотных помех в электрических цепях интерфейса. Поскольку через "бочонок" проходят оба тока – в сигнальном и  "земляном" проводнике USB кабеля, то такая конструкция работает как фильтр синфазной составляющей шума. Ферритовый бочонок - это один из самых простых и дешёвых типов интерференционных фильтров для установки на провод в виде  разборной конструкции на защёлках.

Источник APS-71102 при выходной мощности 1 кВт и массе всего 9,5 кг, представляет собой многофункциональный прибор для обеспечения электропитания, полноценной проверки и тестирования выходных характеристик электрооборудования. Все измерительные ресурсы, указанные в таблице №1 сосредоточены в сравнительно небольшом и достаточно компактном устройстве.

Таблица №2
ХарактеристикиПараметрыЗначения
Режим "Формирование Uвых"
Режим переменного напряжения (V AC)Диапазон напряженийШкала "100 В"Шкала "200 В"
0,1…135 В скз 0,1…270 Вскз
Разрешение0,1 В0,1В
Погрешность установки± 0,5 %± 0,5 %
Пределы выходных токов10 А скз5 А скз
Диапазон частот (f)1,0…550,0 Гц  (INT -внутренний источник)
Разрешение0,1 Гц
Погрешность установки f ± 0,01 %
КНИ< 0,5 %
Неравномерность ампл.± 0,5 дБ (до 100 Гц);  ± 2 дБ (100…550 Гц)
Нестабильность U вых£ 0,5 % (при изменении тока нагрузки 0…100%)
£ 0,2 % (при изменении напряжения питания)
Максимальная вых. мощность1000 ВА
Режим постоянного напряжения (V DC)Диапазон  напряженийШкала "100 В"Шкала "200 В"
0,1…±190 В 0,1…±380 В
Разрешение0,1 В0,1В
Погрешность установки± 0,5 %± 0,5 %
Максимальный ток10 А5 А
Максимальная вых. мощность1000 Вт
Маскимальный выходной токПиковое значение токаШкала "100 В"Шкала "200 В"
40 Апик20 Апик
Режим "Измерение параметров Uвых"
Выходная частота (частотомер)Диапазон измерений1…550 Гц
Разрешение0,1 Гц
Погрешность измерения± 0,01 %
Переменное и постоянное выходное напряжение (Вольтметр)Предел измеренияШкала "100 В"Шкала "200 В"
225 Вскз450 Вскз
Разрешение0,1В скз
Погрешность измерения± 0,5 %
Переменный и постоянный Выходной ток (амперметр)Предел измерения15 А
Разрешение0,01 А
Погрешность измерения± 1,0 %
Выходная мощность (ваттметр)Пределы  измерений1200 Вт/ 1400 ВА/ 1400 ВАР
Разрешение1 Вт/ 1ВА/ 1ВАР
Погрешность измерения± 2 %
Измеритель коэффициента мощности (Pf)Диапазон измерений0,00…1,00
Разрешение0,01
Измеритель пик-фактора нагрузки (Сf)Диапазон измерений0,00…50,00
Разрешение0,01
Измеритель гармоник токаМакс. число гармоникДо 40-й включительно
Предел  измерения15 А (полная шкала за 100%)
Разрешение0,01 А  (0,1%)
Погрешность измерения± 1,0 % (до 20-й гармоники);  ± 1,5 % (21..40 гармоника)
Фаза при включённом выходеДиапазон измерений0,0…359,9°
Разрешение0,1°
Измеритель частоты внешней синхронизации (Ex. sync)Диапазон измерений38…525 Гц
Разрешение0,1 Гц
Погрешность измерения±0,2 Гц
Режим  "Последовательность" (Sequence)
Редактирование U выхДлина профиляДо 255 шагов
Длительность шага0,1 мс…1000 с
Состояния шагановое значение, поддержание, качание (нараст./ спад)
Число переходов (скачков)1…999 или непрерывное воспроизведение
Задаваемые параметрыDC/AC (тип); частота; форма; вид синхронизации
Программирование  СПФ16 ячеек (Arb1…Arb16 - при помощи внешнего ПК)
Длина СПФ4096
Разрядность ЦАП15 бит
Общие данныеПамять30 профилей
Напряжение питания180-250 В ±10 %, 50 / 60Гц
ИнтерфейсUSB (опция - GPIB)
Габаритные размеры258 × 176 × 440 мм
Масса9,5 кг

Автор: Шиганов А.А. ЗАО ПриСТ

Мнения читателей

Нет комментариев. Ваш комментарий будет первый.

Вы можете оставить свой комментарий, мнение или вопрос по приведенному выше материалу:

Поля, обязательные для заполнения