Блок усилителей предварительных (буп)

1. Основные элементы буп

Блок усилителей предварительных (БУП) конструктивно оформлен в металлическом корпусе. Внутри БУП его составные части электрически соединены с помощью разъемов. Его блок-схема приведена на рис.1, вид лицевой панели – на рис. 2.

Обозначения: БУП - блок усилителей предварительных, ППУ - плата предварительных усилителей, БПМ - блок полумостов, ББК - блок балансировки каналов, БПМБ - блок полумостов с балансировкой (БПМ+ББК), СНМ - стабилизатор напряжения питания схем мостов, ЛИ - индикатор напряжения питания блока, БТЭ - блок тарировки электрической.

Примечание: Разъем - розетка XF5 предназначен для подключения печатных плат и конструктивно - разделен на две части. Его нижняя часть используется для подключения блока ББ (XP5.1), к верхней подключается СНМ и Индик. (XP5.2). (Подключать XP5.2 неудобно - желательно сделать дополнительный разъем X7.)

В состав БУП входят следующие элементы:

• Плата предварительных усилителей (ППУ). На ней смонтированы восемь операционных усилителей, имеющих коэффициент усиления K≈1000, что обеспечивает при величине входного сигнала порядка ±1 мВ, выходной сигнал на уровне ±1 В. Операционные усилители обеспечивают согласование уровня сигала, полученного с тензомостов с уровнем, необходимым для работы АЦП (аналого цифрового преобразователя).

• Стабилизатор напряжения ±1,5 В для питания тензомостов (СНМ).

• Блок полумостов (БПМ). Имеет в своем составе схемы (8 каналов), формирующие пассивные полумосты тензомостов, элементы фильтров, а также нормирующие резисторы, используемые при балансировке и электрической тарировке каналов.

• Блок балансировки каналов (ББ). Содержит в своем составе восемь переменных резисторов (ход 10 оборотов), обеспечивающих балансировку каждого канала отдельно. Оси переменных резисторов балансировки выведены на лицевую панель (но заглублены – смотри рис. 2)..

• Блок тарировки электрической (БТЭ). В настоящее время является внешним по отношению к БУП блоком (один на четыре БУП). В основе своей имеет переключатели и дискретные делители напряжения на постоянных резисторах достаточной точности. При электрической тарировке к каждому БУП подключается свой делитель напряжения (т.к. питание тензомостов в каждом БУП свое), однако при этом по всем каналам одновременно подается сигнал, соответствующий одинаковому относительному электрическому разбалансу тензмостов. Максимальный относительный разбаланс моста ±0,02 ∆R/R (максимум - при подключении «тарировочного» контакта через внешний резистор 2 КОм к одной из шин питания тензомоста).

• Разъем XF6 (внутри корпуса) для подключения линий связи с тензодатчиками. При работе с одним активным тензодатчиком в канале, вместо второго тензодатчика к этому разъему подключается точный резистор с сопротивлением, равным сопротивлению активного тензодатчика.

• Разъем XF8 (внутри корпуса) для подключения внешнего блока электрической тарировки. В дальнейшем планируется установить плату тарировки внутри корпуса, а управление осуществлять подачей соответствующего кода.

• Разъем XF2 (на лицевой панели корпуса – см. рис. 2) для подключения внешнего индикатора разбаланса – необходим при балансировке каналов.

• Лампы индикации (ЛИ) напряжения питания на лицевой панели блока (см. рис. 2). Две лампы включены в цепях положительного и отрицательного напряжения питания блока.

• Разъем XP1(на задней стенке корпуса) для подключения двухполярного источника питания БУП и для выдачи выходных сигналов с усилителей.

2. Основные принципы построения БУП.

2.1. Разводка питания БУП.

Питание БУП осуществляется двухполярным напряжением Uп = 15 (12) В. Питание (и общий провод) к блоку подводится через разъем XP1 на задней стенке. С XP1, через X3 оно поступает на плату усилителей (ППУ), и далее через X4 на блок полумостов (БПМ) и через верхнюю часть плоского разъема XP5 – XF5.2 на стабилизатор напряжения питания тензомостов (СНМ) и индикатор (Индик.) напряжения питания БУП. На ППУ операционные усилители питаются напряжением Uп без дополнительной стабилизации (кроме конденсаторов на шинах питания). Через БПМ шины Uп проходят транзитом и там не используются. Лампы ЛИ светятся при подведении Uп к БУП. Использование дополнительного стабилизатора – СНМ объясняется желанием использовать пониженное напряжение питания для тензомостов, а значит и тензорезисторов. Необходимо заметить, что при тензоизмерениях температурная погрешность является одной из основных, особенно при измерениях на материалах, имеющих малую теплопроводность. Поэтому снижение напряжения питания тензомостов с Uп = 15 В до Uпм = 1,5 В позволяет уменьшить выделение тепла на тензорезисторах в 100 раз. Так при напряжении 1,5 В на тензорезисторе сопротивлением 100 Ом выделяется мощность всего 22,5 мВт. В нашем случае СНМ стабилизирует напряжение питания тензомостов на уровне Uпм = 1,5 В (двухполярное). Это напряжение через разъемы X8, X5, X6 подается на: БТЭ, БПМ, ББ и тензорезисторы.