Browsing by Author "Oleksandr Lytovchenko"

Now showing 1 - 1 of 1
  • Thumbnail Image
    Item
    DAC with 50 Hz AC voltage output, errors and operating algorithms
    (Scientific and practical journal "Economics and technical engineering", 2024-12-25) Viacheslav Khyzhniak; Yevhenii Modlo; Yuliia Lytovchenko; Oleksandr Lytovchenko; Andrii Pyrozhenko
    The article investigates the basic principles of operation of a 10-bit digital-to-analog converter (DAC) for generating an alternating voltage with a frequency of 50 Hz. The sources of errors that arise during the operation of the DAC are considered, including the discreteness of the output signal, inaccuracies of the generation algorithm and the influence of the load. In particular, the methodological error, which is 0.015%, and the frequency error, which reaches 0.5 Hz, are analyzed. This indicates that the developed system meets modern standards of accuracy and stability of signals. As an example, a digital-to-analog converter with the following characteristics is used: bit capacity - 10 bits, speed - no more than 25 μs, output voltage - ±10 V, discharge capacity - 10 mV, error - 0.01%, load resistance - 510 Ohm, the period of the timer pulses in the controller where the DAC is located is 1 μs. The article presents a digital interpolation algorithm that allows to reduce errors at the output and improve the quality of the sinusoidal signal. The procedure for timer synchronization and output signal generation based on numerical calculations is described in detail. Particular attention is paid to minimizing the so-called "jamminess" of the sinusoidal wave in the area of its passage through zero. This is achieved by introducing an auxiliary voltage shift, which allows to ensure a smooth transition between signal levels. A significant part of the work is devoted to the use of analog filtering and digital interpolation to improve the shape of the output signal. Such methods allow to significantly reduce distortion and ensure high accuracy of voltage reproduction even with significant load changes. In addition, the authors of the article offer an optimized table of signal generation steps, which allows to reduce calculation time and improve the energy efficiency of the system. The practical results of the article have wide application in the field of electronics, including the development of automatic control systems, measuring equipment, as well as in the field of electric power. The obtained data can be used for both industrial and educational purposes, for training future specialists. У статті досліджено основні принципи функціонування 10-бітного цифро-аналогового перетворювача (ЦАП) для формування змінної напруги частотою 50 Гц. Розглянуто джерела похибок, які виникають під час роботи ЦАП, включаючи дискретність вихідного сигналу, неточності алгоритму генерації та вплив навантаження. Зокрема, проаналізовано методичну похибку, що становить 0,015%, та частотну похибку, яка досягає 0,5 Гц. Це свідчить про відповідність розробленої системи сучасним стандартам точності та стабільності сигналів. У якості прикладу виступає цифро-аналоговий перетворювач із наступними характеристиками: розрядність - 10біт, швидкодія - не більше 25мкс, Напруга виходу - ±10В, розрядна здатність - 10 мВ, погрішність - 0,01%, опір навантаження - 510 Ом. період слідування імпульсів таймера в контролері, де розташований ЦАП - 1мксек. У статті представлено алгоритм цифрової інтерполяції, який дозволяє зменшити похибки на виході та підвищити якість синусоїдального сигналу. Детально описано процедуру синхронізації таймера та формування вихідного сигналу на основі числових розрахунків. Особливу увагу приділено мінімізації так званої «рваності» синусоїдальної хвилі в районі її проходження через нуль. Це досягається через введення допоміжного напругового зсуву, що дозволяє забезпечити плавний перехід між рівнями сигналу. Значна частина роботи присвячена використанню аналогової фільтрації та цифрової інтерполяції для покращення форми вихідного сигналу. Такі методи дозволяють значно зменшити спотворення та забезпечити високу точність відтворення напруги навіть при значних змінах навантаження. Крім того, автори статті пропонують оптимізовану таблицю кроків генерації сигналу, що дозволяє скоротити час обчислень та покращити енергетичну ефективність системи. Практичні результати статті мають широке застосування у сфері електроніки, включаючи розробку систем автоматичного керування, вимірювальної техніки, а також у галузі електроенергетики. Отримані дані можуть бути використані як у промислових, так і в освітніх цілях, для навчання майбутніх фахівців.