Автоматическая система контроля

Автоматизация технологических процессов

Расчет и выбор схемы усилителя с кэффициентом усиления равным единице (УС1)

Исходя из здания необходимо построить трехпроводную схему (2 варианта) измерения температуры при помощи ТПС с использованием источника тока(см. рис 6.2.1).

Схема

Напряжение на входе ИУ при

2

Рис.6.2.1. Второй вариант построения трехпроводной схемы измерения температуры при помощи ТПС с использованием источника тока

В трехпроводных схемах методическая погрешность определяется разбросом сопротивлений r1 и r3. Относительная погрешность данного метода измерения при :

. (6.1.1)

Недостатком трехпроводных схем является то, что в них помеха общего вида частично преобразуется в помеху нормального вида. Несмотря на это, в промышленности трехпроводные схемы получили широкое распространение.

Как видно из рис. 6.2 для реализации второго варианта построения трехпроводной схемы нужен усилитель (УС1) с коэффициентом усиления, равным единице. Ко прямому входу этого усилителя подключим напряжение, создаваемое “токовым” проводом (верхний на схеме), а к инверсному входу - напряжение, создаваемое “потенциальным” проводом (средний на схеме). К измерительному устройству поступает разница напряжений: с выхода УС1 и напряжения, создаваемого “потенциальным” проводом (средний на схеме).

Усилитель (УС1) построим по схеме дифференциального усилителя (см. рис. 6.1.2)

Рис.6.1.2 Усилитель УС1.

Здесь и далее выбор ОУ будем производить из условия соблюдения допустимой суммарной погрешности ИП для случая, когда балансировка усилительных каскадов (настройка на нуль в отсутствие входных сигналов) не проводится.

Выбираем прецизионный ОУ DA1 - OP-07E с параметрами:

±Uп = (3 18)В,п = 5 мА,= 500000,

±Uвых max = 13 В,см = 30 мкВ,вх = 1.2 нА,

DIвх = 0.5 нА,

ТКUсмmax = 1.3 мкВ/град С,

ТКDIвх = 25 пА/град С,вх сф max = ±13 В,вх диф max = ±15 В,

КОСС = 110 дБ,= 0.4 МГц,вых = 3,5 В/мкс.

Резистры рассчитываются из условия:

R2/R1 = R4/R3 = K = 1. (6.2.2)

Зададимся R1 = R2 = R3 = R4 = 10 кОм, тогда:

Uвых = - R4/R3*U1+U2*R2/(R1+R2)*(1+R4/R3) (6.2.3)

Uвых = - U1*K+ K/(1+K)*(1+K) = K(U2-U1) = U2-U1 (6.2.4)

Выберем R1 = R2 = R3 = R4 = 10 кОМ - тип: С5-53Ф,Pном-0.125 Вт, ряд E192, допуск 0.05%, ТКС: -10E-6 при tC=(-60 +70) oC.

Для того, чтобы промоделировать худший возможный случай по влиянию температуры ИП на выходную характеристику, здесь и далее задаем ТКС всех резисторов, равный своему максимальному значению (отрицательному у резисторов, входящих в числитель передаточной функции каждого блока и положительному - у резисторов, входящих в знаменатель передаточной функции каждого блока).

Окончательный вид схемы реализации трехпроводной схемы второго варианта представлен на рис. 6.2.3.

Рис 6.2.3. Реализация В Micro-Cap 7 трехпроводная схема измерения температуры при помощи ТПС второго варианта.

Другие статьи по теме

Использование среды Cadence Virtuoso для проектирования интегральных микросхем Принятая на сегодняшний день модель развития промышленности предполагает широкую роботизацию‚ создание гибких автоматизированных производств и отводит особое место микроэлектронике как с ...

Малошумящий интегральный усилитель полевой малошумящий Проектирование полупроводниковых интегральных схем (ИС) является сложным и многоэтапным процессом. Комплекс работ по проектированию включает синтез и анализ схемы, оце ...

Цифровые измерительные приборы Одно из преимуществ цифровых схем по сравнению с аналоговыми заключается в том, что у первых сигналы могут быть переданы без искажений. Например, непрерывный звуковой сигнал, передающийс ...