ГОСТ 30605-98
ГОСТ 30605-98
УДК 621.317.7:006.354 П30
МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ И ТОКА ЦИФРОВЫЕ
Общие технические условия
Digital voltage and current measuring converters. General specifications
МКС 17.220.20
Дата введения — 2004—01—01
Предисловие
1 РАЗРАБОТАН Институтом кибернетики имени В.М. Глушкова НАН Украины
ВНЕСЕН Комитетом Украины по вопросам стандартизации, метрологии и сертификации
2 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол № 14 от 12 ноября 1998 г.)
За принятие проголосовали:
Наименование государства |
Наименование национального органа по стандартизации |
Азербайджанская Республика |
Азгосстандарт |
Республика Беларусь |
Госстандарт Республики Беларусь |
Республика Грузия |
Грузстандарт |
Республика Казахстан |
Госстандарт Республики Казахстан |
Кыргызская Республика |
Кыргызстандарт |
Республика Молдова |
Молдовастандарт |
Российская Федерация |
Госстандарт России |
Республика Таджикистан |
Таджикгосстандарт |
Туркменистан |
Главгосинспекция Туркменистана |
Республика Узбекистан |
Узгосстандарт |
Украина |
Госстандарт Украины |
3 Постановлением Государственного комитета Российской Федерации по стандартизации и метрологии от 20 января 2003 г. № 12-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 30605—98 введен в действие непосредственно в качестве государственного стандарта Российской Федерации с 1 января 2004 г.
4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
1 Область применения
Настоящий стандарт устанавливает общие технические условия на преобразователи измерительные напряжения и тока цифровые (далее — АЦП), которые имеют самостоятельное конструктивное оформление и предназначены для преобразования стандартизованных электрических непрерывных сигналов постоянных напряжения или тока в цифровые кодированные сигналы в составе автоматических и автоматизированных систем контроля, измерений, регулирования и управления технологическими процессами (АСУТП), информационно-измерительных систем (ИИС) и измерительно-вычислительных комплексов (ИВК).
Обязательные требования к качеству продукции, работы (процесса), услуг изложены в разделах 6, 7, 9.
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:
ГОСТ 2.601—95 Единая система конструкторской документации. Эксплуатационные документы
ГОСТ 8.001—80 Государственная система обеспечения единства измерений. Организация и порядок проведения государственных испытаний средств измерений1)
ГОСТ 8.326—99 Государственная система обеспечения единства измерений. Метрологическая аттестация средств измерений1)
ГОСТ 8.383—90 Государственная система обеспечения единства измерений. Государственные испытания средств измерений. Основные положения1)
_____________
1) На территории Российской Федерации действуют ПР 50.2.009—94.
ГОСТ 15.005—86 Система разработки и постановки продукции на производство. Создание изделий единичного и мелкосерийного производства, собираемых на месте эксплуатации
ГОСТ 24.701—86 Единая система стандартов автоматизированных систем управления. Надежность автоматизированных систем управления. Основные положения
ГОСТ 26.013—81 Средства измерений и автоматизации. Сигналы электрические с дискретным изменением параметров входные и выходные
ГОСТ 26.014—81 Средства измерений и автоматизации. Сигналы электрические кодированные входные и выходные
ГОСТ 27.003—90 Надежность в технике. Состав и общие правила задания требований по надежности
ГОСТ 21128—83 Системы электроснабжения, сети, источники, преобразователи и приемники электрической энергии. Номинальные напряжения до 1000 В
ГОСТ 21552—84 Средства вычислительной техники. Общие технические требования, приемка, методы испытаний, маркировка, упаковка, транспортирование и хранение
ГОСТ 22261—94 Средства измерений электрических и магнитных величин. Общие технические условия
ГОСТ 29156—91 Совместимость технических средств электромагнитная. Устойчивость к наносекундным импульсным помехам. Технические требования и методы испытаний*
ГОСТ 29191—91 Совместимость технических средств электромагнитная. Устойчивость к электростатическим разрядам. Технические требования и методы испытаний**
ГОСТ 29254—91 Совместимость технических средств электромагнитная. Аппаратура измерения, контроля и управления технологическими процессами. Технические требования и методы испытаний на помехоустойчивость
__________________
* На территории Российской Федерации действует ГОСТ Р 51317.4.4—99.
** На территории Российской Федерации действует ГОСТ Р 51317.4.2—99.
3 Определения
В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:
преобразователи измерительные напряжения и тока цифровые: Конструктивно и функционально законченные устройства, обладающие нормированными характеристиками и предназначенные для реализации заданной функциональной зависимости между размерами информативных параметров в виде электрических непрерывных сигналов постоянного напряжения или постоянного тока в стандартизованный электрический цифровой кодированный выходной сигнал для дальнейшего использования в микропроцессорных шинах или стандартных интерфейсах;
основная погрешность: Максимальное отклонение реальной функции преобразования от номинальной статической функции в нормальных условиях применения, которая может быть представлена в виде следующей зависимости:
N - Ent [(X + 0,5h)/h], (1)
где N — значение выходного сигнала,
Ent — символ, определяющий целую часть числа,
X — значение входного сигнала,
h — номинальная ступень шага квантования в единицах преобразуемой величины;
диапазон входных сигналов: Интервал значений входных сигналов, в пределах которого пронормированы погрешности АЦП;
ступень квантования: Разность между двумя соседними значениями квантованной величины;
смещение нуля на входе АЦП: Значение приведенного к входу сигнала, который соответствует отклонению статической функции преобразования от номинального значения на ее начальном участке;
абсолютная погрешность преобразования в конечной точке шкалы АЦП: Отклонение значения входного сигнала, соответствующего конечной точке статической функции преобразования, от номинального значения;
нелинейность АЦП: Отклонение реальной функции преобразования в точках, делящих пополам ступени квантования, от точек на прямой линии, которая аппроксимирует эту функцию через крайние точки диапазона преобразования;
дифференциальная нелинейность АЦП: Максимальное отклонение разности значений двух аналоговых сигналов, соответствующих последовательной смене кодов, от значения, соответствующего единице младшего значащего разряда;
количество разрядов кода: Количество двоичных символов, которыми отображается цифровой кодированный выходной сигнал (выходной код);
значащий разряд: Разряд выходного кода, содержащий информацию об измеряемой величине;
время преобразования: Интервал времени от момента изменения сигнала на входе АЦП до момента появления на выходе соответствующего устойчивого кода;
максимальная частота преобразования: Наибольшая частота дискретизации, при которой параметры преобразования АЦП соответствуют заданным значениям;
отказ: Событие, заключающееся в нарушении работоспособного состояния объекта.
сбой: Самоустраняющийся отказ или однократный отказ, устраняемый незначительным вмешательством оператора.
4 Основные параметры
4.1 Номинальные значения входных сигналов в вольтах или амперах выбирают из ряда: (±1; ±2; ±5)⋅10n, где n — либо ноль, либо целое положительное либо целое отрицательное число.
4.2 Количество двоичных разрядов АЦП выбирают из ряда: 8, 10, 12, 14, 16 и т. д.
В технически обоснованных случаях допускается нечетное количество разрядов. Один из разрядов кода может использоваться для обозначения полярности (знака) входной величины.
4.3 Значение нелинейности АЦП выбирают в процентах из ряда: 6,2500; 3,1300; 1,5600; 0,7800; 0,3900; 0,2000; 0,0980; 0,0490; 0,0240; 0,0120; 0,0061; 0,0031; 0,0015 и т. д.
4.4 Значение дифференциальной нелинейности АЦП выбирают из ряда: 1/16; 1/8; 1/4; 1/2; 3/4; 1/0 единицы младшего значащего разряда кода.
4.5 Длительность времени преобразования выбирают из ряда: (1,0; 1,5; 2,0; 2,5; 4,0; 5,0; 6,0; 8,0; 10,0)⋅10n с, где n — ноль или целое отрицательное число.
4.6 Входная емкость АЦП не должна превышать 100 пФ.
Для АЦП с входной емкостью более 100 пФ в ТУ указывается ее конкретное значение и связанные с этим особенности АЦП.
5 Общие технические требования
5.1 АЦП должны выпускаться в соответствии с требованиями настоящего стандарта, стандартов и (или) технических условий (ТУ) на АЦП конкретного типа по конструкторской документации, утвержденной в установленном порядке.
5.2 Вид и способ вывода выходного сигнала должны быть установлены в ТУ на АЦП конкретного типа.
5.3 Конечное значение диапазона преобразования должно быть установлено в ТУ на АЦП конкретного типа.
5.4 Длительность времени непрерывной работы АЦП без корректирования его параметров выбирают из ряда: 500; 2000; 10000 ч и указывают в ТУ на АЦП конкретного типа.
5.5 Значения (область значений) влияющих физических величин, характеризующих климатическое влияние и электропитание АЦП в нормальных условиях применения, а также допустимые отклонения от них, должны соответствовать указанным в таблице 1.
Таблица 1
Влияющая величина |
Нормальное значение (область нормальных значений) |
Допустимое отклонение от нормального значения |
Температура окружающей среды, С |
20; 23; 25; 27 |
±1; ±2; ±5 |
Относительная влажность окружающего воздуха, % |
30-80 |
— |
Атмосферное давление, кПа (мм рт. ст.) |
84-106,7 (630-800) |
— |
Внешнее магнитное поле |
Практически отсутствует |
Магнитное поле Земли |
Напряжение питающей сети |
Номинальные значения по ГОСТ 21128 |
±10% |
Пульсация напряжения питания от сети постоянного тока или источника постоянного тока, кроме батарей |
Неизмеряемая пульсация |
±0,1 % напряжения питания |
5.6 По согласованию с заказчиком допускается устанавливать другие значения температуры окружающей среды и напряжения электропитания для нормальных условий применения, а также допустимые отклонения от них. Значения этих влияющих физических величин должны быть установлены в ТУ на АЦП конкретного типа.
5.7 Для АЦП с питанием от источника постоянного тока конкретные значения напряжения и тока, а также допустимые отклонения от них для нормальных условий применения должны быть установлены в ТУ для АЦП конкретного типа.
5.8 Климатические и механические воздействия в рабочих условиях применения и граничных условиях транспортирования должны соответствовать группе 3 по ГОСТ 22261.
5.9 По согласованию с заказчиком допускается изготавливать АЦП для работы при значениях температуры и влажности окружающей среды, отличных от нормированных для группы 3 по ГОСТ 22261.
5.10 Требования к длительности времени установления рабочего режима и длительности непрерывной работы АЦП
5.10.1 АЦП должны обеспечивать в нормальных и рабочих условиях применения необходимые характеристики по истечении времени установления рабочего режима или непосредственно после включения.
Значение длительности времени установления рабочего режима для АЦП выбирают из ряда: 4, 10, 30 с; 1, 3, 5, 10, 15, 20, 30 мин и указывают в ТУ на АЦП конкретного типа.
5.10.2 Режимы работы АЦП — непрерывный (без выключения) и (или) прерывистый (с любыми периодами включения и выключения) — указывают в ТУ на АЦП конкретного типа.
5.10.3 Значение длительности непрерывной работы АЦП должно быть установлено в ТУ на АЦП конкретного типа и указано в эксплуатационной документации.
5.10.4 После окончания времени непрерывной работы, установленного в ТУ на АЦП конкретного типа, повторное включение АЦП допускается после перерыва в течение не менее 5 мин. Длительность перерыва до повторного включения устанавливают в ТУ и указывают в эксплуатационной документации на АЦП конкретного типа.
5.11 Значение периодичности калибровки АЦП рекомендуется выбирать из ряда: 8, 24 ч; 10, 30, 90 сут. Допускается устанавливать другую периодичность калибровки. Конкретное значение периодичности калибровки указывается в ТУ на АЦП конкретного типа.
Значение периодичности установки нуля рекомендуется выбирать из ряда: 8, 24 ч; 10, 30, 90 сут и указывать в ТУ и эксплуатационной документации на АЦП конкретного типа.
5.12 Коды выходных сигналов, не предназначенных для использования в стандартных интерфейсах, должны соответствовать требованиям ГОСТ 26.014.
5.13 Параметры выходных кодированных сигналов и сигналов управления, не предназначенных для использования в стандартных интерфейсах, должны соответствовать требованиям ГОСТ 26.013.
5.14 Значение потребляемой мощности АЦП устанавливают в ТУ на АЦП конкретного типа.
5.15 АЦП специального назначения должны быть устойчивыми к воздействию помех по ГОСТ 29156, ГОСТ 29191 и 2.1 ГОСТ 29254.
5.16 Уровень индустриальных радиопомех, образуемых при работе АЦП, не должен превышать значений, установленных в 1.5.11 ГОСТ 21552 и 2.3 ГОСТ 22261.
5.17 Требования к нормированным метрологическим характеристикам
5.17.1 Для АЦП должны устанавливаться следующие нормированные метрологические характеристики:
- предел допускаемого значения основной погрешности АЦП или предел допускаемого значения систематической составляющей и предел допускаемого значения среднего квадратического отклонения случайной составляющей основной погрешности АЦП;
- предел допускаемого значения дополнительной погрешности или ее составляющих (наибольшее допускаемое изменение погрешности, обусловленное изменениями значений влияющих физических величин в пределах рабочей области) или предел допускаемого значения погрешности в диапазоне значений влияющей физической величины (погрешность АЦП в условиях, когда значение одной из влияющих физических величин находится в пределах рабочей области, а значения других влияющих физических величин — в пределах нормальной области значений), или функции влияния;
- динамические характеристики (время преобразования и максимальная частота преобразования);
- цена единицы младшего разряда кода.
5.17.2 Метрологические характеристики, дополняющие указанные в 5.17.1, должны быть установлены в ТУ на АЦП конкретного типа.
5.17.3 Предел основной погрешности АЦП выбирается из ряда: 1/16; 1/8; 1/4; 1/2; 3/4; 1; 2; 4; 8 единицы младшего значащего разряда или номинальной ступени квантования, если цена единицы младшего значащего разряда не совпадает с номинальной ступенью квантования.
5.17.4 Предел допустимых значений среднего квадратического отклонения систематической составляющей основной погрешности выражается в единицах (долях) младшего значащего разряда, или номинальной ступени квантования и указывается в ТУ на АЦП конкретного типа.
5.17.5 Способы нормирования и формы выражения метрологических характеристик, которые подлежат нормированию, должны быть установлены в ТУ на АЦП конкретного типа.
5.18 Требования к электрической прочности и сопротивлению изоляции — по ГОСТ 22261.
5.19 Требования к конструкции
5.19.1 Конструктивно АЦП должны выполняться на основе интегральных схем среднего или большого уровня интеграции (соответственно СИС и БИС), гибридных интегральных схем (ГИС) или с использованием микромодульного или модульного принципов построения, а также в виде типовых элементов замены (ТЭЗ) системного назначения. Конкретный тип преобразователей изготавливают в соответствии с требованиями ТУ и по конструкторской документации, утвержденной в установленном порядке.
5.19.2 В конструкции АЦП конкретного типа могут быть предусмотрены устройства выборки и хранения аналогового сигнала; коммутаторы аналогового сигнала; измерительные усилители; устройства, обеспечивающие автоматизацию преобразований, самопроверку, контроль работоспособности, а также устройства для подключения внешней поверочной аппаратуры без демонтажа АЦП, которые не влияют на метрологические характеристики АЦП.
5.19.3 АЦП после замены отдельных компонентов должны сохранять свои характеристики в пределах норм, установленных в ТУ на АЦП конкретного типа; допускается корректировка параметров, предусмотренная в эксплуатационной документации.
5.19.4 Габаритные размеры и значение массы АЦП устанавливаются в ТУ на АЦП конкретного типа.
5.20 Требования надежности
5.20.1 АЦП принадлежат к ремонтируемым изделиям.
В ТЗ и ТУ на АЦП или их составные части должны устанавливаться следующие показатели надежности:
- средняя наработка на отказ, ч;
- среднее время восстановления работоспособного состояния, ч;
- средний срок службы АЦП, год;
- коэффициент технического использования;
- средний срок сохраняемости, месяц.
В обоснованных случаях по согласованию с заказчиком дополнительно допускается устанавливать следующие показатели:
- средняя наработка на сбой, ч;
- коэффициент готовности.
5.20.2 Значение показателей надежности, за исключением среднего срока сохраняемости, устанавливают для нормальных климатических условий эксплуатации.
Средний срок сохраняемости устанавливают с учетом воздействующих факторов. Порядок установления значений показателей надежности — по ГОСТ 27.003; ГОСТ 24.701.
5.20.3 Значение средней наработки на отказ — не менее 15000 ч.
5.20.4 Значение среднего времени восстановления работоспособного состояния выбирают из ряда: 0,25; 0,50; 0,75; 1,00 ч.
5.20.5 Средний срок службы АЦП должен быть не менее 10 лет с учетом выполнения восстановительных работ для составных компонентов, средний срок службы которых менее 10 лет.
5.20.6 Значение коэффициента технического использования КТ.И должно быть не менее 0,95, если другое значение не установлено в ТУ на АЦП конкретного типа.
Значение КТ.И устанавливают с учетом следующих факторов:
- круглосуточная работа АЦП на протяжении года;
- наличие ЗИП (запасные инструменты и принадлежности) для автономного технического обслуживания.
5.20.7 Значение времени средней наработки на сбой устанавливают в ТУ на ЦАП конкретного типа. При этом сбои, которые устраняются программно-аппаратными способами, сбоями АЦП не считают.
5.20.8 Значение коэффициента готовности АЦП не должно превышать 0,98, если другое значение не установлено в ТУ на АЦП конкретного типа.
5.20.9 Значения показателей отказоустойчивости и живучести устанавливают в ТЗ и ТУ на АЦП конкретного типа по согласованию с заказчиком.
5.21 Требования к комплектности
5.21.1 Комплектность АЦП устанавливают в ТУ на АЦП конкретного типа.
5.21.2 В комплект АЦП должны входить ЗИП и эксплуатационная документация по ГОСТ 2.601.
5.22 Требования к сопротивлению входных и выходных электрических цепей АЦП
5.22.1 Значение сопротивления входных и выходных согласованных электрических цепей АЦП выбирают из ряда: 0,1; 1,0; 5,0; 10,0; 50,0; 75,0; 100,0; 150,0; 200,0; 300,0; 600,0; 1000,0 Ом и устанавливают в ТУ на АЦП конкретного типа.
5.22.2 Значение сопротивления входных и выходных несогласованных электрических цепей АЦП устанавливают в ТУ на АЦП конкретного типа.
6 Требования безопасности и охраны окружающей среды
6.1 Все внешние части АЦП, находящиеся под напряжением свыше 42 В относительно корпуса, должны быть защищены от случайного прикосновения к ним во время работы.
6.2 Внешние металлические части, оси органов управления и регулирования, к которым есть внешний доступ, не должны находиться под напряжением относительно корпуса.
6.3 Для изготовления АЦП должны быть использованы изделия, вещества и материалы, уровень токсичности которых не превышает допустимых норм по действующему законодательству и при гарантии обеспечения их полной утилизации после окончания эксплуатации АЦП.
6.4 Конструкция АЦП, их хранение, транспортирование и правила обслуживания должны отвечать установленным действующим законодательством санитарным нормам, нормам техники безопасности, охраны труда и охраны окружающей среды.
7 Правила приемки
7.1 Правила приемки и виды испытаний АЦП должны быть установлены в ТУ на АЦП конкретного типа.
7.2 АЦП серийного и массового производства подвергаются приемосдаточным, периодическим, типовым, государственным испытаниям и испытаниям на надежность.
АЦП единичного производства подвергаются испытаниям по ГОСТ 15.005 и метрологической аттестации по ГОСТ 8.326.
Перечень характеристик АЦП и последовательность их проверки во время испытаний должны быть установлены в ТУ на АЦП конкретного типа.
7.3 Порядок проведения государственных испытаний АЦП — по ГОСТ 8.001, ГОСТ 8.383.
7.4 Порядок проведения приемосдаточных, периодических и типовых испытаний указывают в ТУ на АЦП конкретного типа.
7.5 Количество АЦП, предъявляемых на периодические испытания, устанавливают в ТУ на АЦП конкретного типа, но не менее 2.
7.6 Отказы АЦП, которые проходят периодические испытания, обусловленные причинами единичных выходов из строя элементов электронной техники, используемы