Назначение
Модули измерительные функциональные (далее модули) предназначены для измерений постоянного и переменного электрического напряжения.
Описание
ЭЦ-АС выполняют функцию сбора аналоговой информации от объектов контроля, ее обработку и передачу в вышестоящие устройства систем диагностики технических средств электрической централизации (СДТС-ЭЦ). В результате ЭЦ-АС обеспечивает измерение среднеквадратического значения переменного напряжения (частотой 25, 50, 75 Гц), постоянного напряжения без учета знака в одном из заданных диапазонов.
Принцип действия ЭЦ-АС заключается в преобразовании входного напряжения в цифровой код, который обрабатывается микроконтроллером. Напряжение с измерительных каналов подается на соответствующий аналого-цифровой преобразователь (АЦП). Микроконтроллер периодически запускает преобразования в этих АЦП с одновременным считыванием из них цифрового кода, соответствующего напряжению. Цифровой код передается в микроконтроллер. Микроконтроллер обрабатывает код, поступивший от АЦП, и вычисляет напряжение. Точность измерений обеспечивается прецизионными элементами, применяемыми в схеме, на основе которых работает АЦП.
Модули ЭЦ-АС являются частью системы СДТС-ЭЦ, но могут работать самостоятельно (независимо от других технических средств).
Модули ЭЦ-АС имеют разные варианты исполнения, отличающиеся диапазоном измеряемого напряжения.
Светодиодные индикаторы предназначены для индикации состояния ИФМ.
Интерфейс CAN обеспечивает взаимодействие модулей с вышестоящими устройствами СДТС-ЭЦ, обеспечивает формирование пакета данных в соответствии с требованиями стандарта интерфейса CAN под управлением микроконтроллера.
По конструктивному исполнению ЭЦ-АС являются 4-канальными, законченными устройствами, выполненными в индивидуальных пластиковых корпусах, устанавливаемых посредством адаптера на монтажную рейку ТН35-7,5 или ТН35-15 (DIN-рейку) в соответствии с ГОСТР МЭК 60715-2003.
Модули ЭЦ-АС относятся к техническим средствам, непосредственно не влияющим на безопасность движения поездов. Тем не менее, при разработке модулей приняты меры, исключающие потенциальное влияние даже вышедшего из строя модуля на подключаемые цепи:
• установка защитных резисторов рассеиваемой мощностью 2 Вт в каждом полюсе входной цепи;
• высокое входное сопротивление (более 100 кОм), обеспечивающее отсутствие влияния на измеряемую цепь при подключении;
• гальваническая изоляция между измерительными каналами, а также между каждым каналом и цепями питания модуля ЭЦ-АС, обеспечивающая высокое сопротивление изоляции (не менее 50 МОм при испытательном напряжении 2 кВ в нормальных условиях);
• конструктивное исключение короткого замыкания между измеряемыми каналами во входных цепях модулей ЭЦ-АС.
Программное обеспечение
Работа модулей осуществляется под управлением встроенного программного обеспечения (ПО), которое отдельно от ЭЦ-АС не функционирует. Встроенное ПО вычисляет непосредственный результат измерений. При этом аппаратная и программная части модулей, работая совместно, обеспечивают заявленные точности результатов измерений.
Встроенное ПО каждого экземпляра измерителя содержит расчетную формулу. ПО ЭЦ-АС, кроме того, содержит коэффициенты, учитывающие конструктивные особенности измерителей. С помощью этих коэффициентов осуществляется преобразование (в числовую форму) мгновенных значений измеряемого напряжения, поступающих с аналого-цифрового преобразователя.
Программное обеспечение ЭЦ-АС, в исходных кодах разделено на две части: интерфейсную и метрологически значимую части ПО. В качестве идентификационных признаков каждой из частей используется номер версии. Интерфейсная часть обеспечивает оптимизацию протокола передачи данных и может корректироваться в процессе производства. Внесение изменений в метрологически значимую часть ПО не допускается.
Рабочая программа указанных модулей компилируется в файл прошивки путем объединения интерфейсной и метрологически значимой частей ПО с использованием системы контроля версий CVS.
Файл прошивки ПО ЭЦ-АС защищается от несанкционированного доступа с помощью симметричного алгоритма блочного шифрования AES. Вследствие этого модификация ПО ЭЦ-АС невозможна.
ПО содержится в энергонезависимой памяти модулей, что исключает потерю информации при перерывах в электропитании.
Результаты измерений, полученные ЭЦ-АС, инкапсулируются в пакет данных для передачи, который защищается с помощью циклического кода с контрольной суммой CRC-16, контролируемой при приеме пакета данных.
ПО и результаты измерений защищены от несанкционированного доступа механическим пломбированием корпуса ЭЦ-АС с помощью пломбы производителя, исключающей возможность доступа к печатной плате ЭЦ-АС без нарушения пломбы, наносимой при выпуске ЭЦ-АС из производства (рисунок 1).
Наименование ПО и его идентификационные данные приведены в Таблице 1.
Таблица 1. Наименование и идентификационные данные ПО ЭЦ-АС.
| Наименование ПО | Идентификационное наименование ПО | Номер версии | Цифровой идентификатор ПО (контрольная сумма исполняемого кода) | Алгоритм вычисления цифрового идентификатора ПО |
| ЭЦ-АС | ec__as_v1__1.hex | 1.1 | _ | _ |
Уровень защиты ПО и данных от непреднамеренного и преднамеренного изменения по классификации МИ 3286-2010 - «А».
Рисунок 1 - Внешний вид модуля ЭЦ-АС
Технические характеристики
Основные метрологические и технические характеристики ЭЦ-АС указаны в таблице 2.
Таблица 2
| Наименование характеристики | Значение |
| Скорость передачи данных в линии связи CAN, кбит/с | 250 |
| Количество измерительных каналов модуля ЭЦ-АС | 4 |
| Допустимая длина провода для подключения объектов контроля к входам, м, не более | 9 |
| Напряжение питания модуля, В | = 24 *30%(16,8 — 28,8 В) |
| Потребляемая мощность модуля при номинальном напряжении питания, Вт, не более | 2 |
| Габаритные размеры модуля (ДхШхВ), мм, не более | 188х28х100 |
| Масса модуля, кг, не более | 0,25 |
| Версия измерительной части ПО модуля | 1.1 |
| Верхнее значение предельной рабочей температуры, °С | + 50 |
| Нижнее значение предельной рабочей температуры, °С | + 1 |
| Относительная влажность воздуха при 25 °C, не более, % | 80 |
| Степень защиты по ГОСТ Р 14254 | IP20 |
| Класс устойчивости и прочности в условиях воздействия климатически факторов по ОСТ 32.146 | К1 |
| Класс устойчивости и прочности в условиях воздействия механических нагрузок по ОСТ32.146 | МС2 |
| Пределы допускаемой относительной погрешности при измерении ЭЦ-АС постоянного электрического напряжения, % | ±1,5 |
| Пределы допускаемой относительной погрешности при измерении действующего значения переменного электрического напряжения частотой 25, 50, 75 Гц, % | ±2,5 |
| Исполнение ЭЦ-АС-1 |
| Диапазон измерений постоянного электрического напряжения, В | 0,014 - 0,110 |
| Диапазон измерений действующего значения переменного электрического напряжения частотой (25, 50, 75) Гц ± 1%, В | 0,010 - 0,075 |
| Исполнение ЭЦ-АС-3 |
| Диапазон измерений постоянного электрического напряжения, В | 0,24 - 3,00 |
| Диапазон измерений действующего значения переменного электрического напряжения частотой (25, 50, 75) Гц ± 1%, В | 0,30 - 2,00 |
| Исполнение ЭЦ-АС-6 |
| Диапазон измерений постоянного электрического напряжения, В | 0,50 - 6,00 |
| Диапазон измерений действующего значения переменного электрического напряжения частотой (25, 50, 75) Гц ± 1%, В | 0,80 - 4,00 |
| Исполнение ЭЦ-АС-18 |
| Диапазон измерений постоянного электрического напряжения, В | 1,00 - 18,0 |
| Диапазон измерений действующего значения переменного электрического напряжения частотой (25, 50, 75) Гц ± 1%, В | 1,50 - 12,0 |
| Исполнение ЭЦ-АС-30 |
| Диапазон измерений постоянного электрического напряжения, В | 10,0 - 30,0 |
| Диапазон измерений действующего значения переменного электрического напряжения частотой (25, 50, 75) Гц ± 1%, В | 7,00 - 20,0 |
| Исполнение ЭЦ-АС-60 |
| Диапазон измерений постоянного электрического напряжения, В | 20,0 - 60,0 |
| Диапазон измерений действующего значения переменного электрического напряжения частотой (25, 50, 75) Гц ± 1%, В | 15,0 - 40,0 |
| Исполнение ЭЦ-АС-100 |
| Диапазон измерений постоянного электрического напряжения, В | 30,0 - 100 |
| Диапазон измерений действующего значения переменного электрического напряжения частотой (25, 50, 75) Гц ± 1%, В | 25,0 - 70,0 |
| Исполнение ЭЦ-АС-200 |
| Диапазон измерений постоянного электрического напряжения, В | 60,0 - 200 |
| Диапазон измерений действующего значения переменного электрического напряжения частотой (25, 50, 75) Гц ± 1%, В | 45,0 - 140 |
| Исполнение ЭЦ-АС-400 |
| Диапазон измерений постоянного электрического напряжения, В | 120 - 400 |
| Диапазон измерений действующего значения переменного электрического напряжения частотой (25, 50, 75) Гц ± 1%, В | 90,0 - 280 |
Знак утверждения типа
Знак утверждения типа наносится на табличку с указанием варианта исполнения модуля и его заводского номера методом термопечати рядом с заводским знаком, а также печатным способом в этикетках модулей.
Комплектность
Модуль - 1 экз., этикетка - 1 экз., методика поверки - 1 экз. на комплект поставки.
Поверка
осуществляется по документу 59282442.49006.001-01-МП «Модули измерительные функциональные ЭЦ-АС. Методика поверки», утвержденному ГЦИ СИ ФБУ «УРАЛТЕСТ» 25 февраля 2013 г.
Эталоны:
Калибратор универсальный FLUKE 9100:
0 — 320,000 мВ: ± 0,006 % от U^ + 4,16 мкВ;
0,32001 — 3,2000 В: ± 0,006 % от U^ + 41,6 мкВ;
3,2001 — 32,0000 В ± 0,0065 % от ивых + 416 мкВ;
32,001 — 320,000 В ± 0,0065 % от ивых + 4,48 мВ;
320,01 — 1050 В ± 0,006 % от ивых + 19,95 мВ.
Сведения о методах измерений
Система диагностики технических средств электрической централизации «СДТС-ЭЦ».
Руководство по эксплуатации 59282442.49006.001-01-РЭ.
Нормативные документы
1. ТУ 3185-020-59282442-2012. Модуль функциональный системы диагностики технических средств электрической централизации СДТС-ЭЦ. Технические условия.
2. ГОСТ 8.027-01 ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерений постоянного электрического напряжения и электродвижущей силы.
3. ГОСТ 8.648-08 ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерений переменного электрического напряжения до 1000 В в диапазоне частот Г10-2 .. .2^109 Гц.
4. Модули измерительные функциональные ЭЦ-АС. Методика поверки 59282442.49006.001-01
МП» (утверждена ГЦИ СИ ФБУ «УРАЛТЕСТ» 25 февраля 2013 г.).
Рекомендации к применению
Вне сферы государственного регулирования обеспечения единства измерений
