2.5. Перетворювач сигналів резистисторних давачів у стандартний струмовий сигнал

Призначений для перетворення з резисторного датчика відносної зміни опору в стандартний струмовий сигнал 0..5мА. з метою передачі сигналу на відстань.

Рис. 2.8. Схема електрична принципова нормувального перетворювача.

Значення струму виходу, рівне нулю, відповідає деякому початковому опору R₀ датчика R_Д. При зміні опору від R₀ до R_max вихідний струм змінюється від 0 до 5мА. ДОН – джерело опорної напруги.

Функціональний состав схеми (рис. 2.8):R_Д – резистор ний давач зі стандартною характеристикою. Ця характеристика нормується початковим і кінцевим значеннями опору при зміні вимірюваної величини в діапазоні змін R₀ = 100 Ом, R_max= 150 Ом.

Резисторна мостова схема складається з резисторів R1, R2, R3, R4 і харчується від ДОН. Як елемент мостової схеми входить R_Д.

Двоконтурний Регулятор І-регулятор-ПІ-регулятор вихідного струму, складається з DA1, DA2, C1, C2, R5, R6, R8, R11 і опорів в ЗЗ R7, R9, R10.

Перший контур регулювання формує сигнал зворотного зв'язку для DA2 у вигляді спадання напруги на R9. Другий контур регулювання створює спадання напруги на R4, і в такий спосіб балансує вимірювальний міст. Вихідний каскад зібраний на транзисторі VT1, резисторі R11 і захисному діоді VD1. Елементи R1, R8 і C2 утворюють фільтри й одночасно є елементами, що вносять астатизм у даний регулятор. При роботі схеми виникають перешкоди. Тому елементи C1, R8 і C2 є фільтрами, утворюючи одночасно інтегратор.

Живлення здійснюється від імпульсного перетворювача (рис. 2.9). Робота схеми. Пристрій живиться від промислової мережі 24В постійного струму.

Нехай у початковий момент часу вимірювальний міст збалансований, і в обох плечах мосту течуть рівні струми. Отже, напруга між крапками a і b дорівнює нулю. При зміні опору датчика R_Д виникає різниця потенціалів між крапками a і b. Підсилюючись підсилювачами DA1 і DA2, це різниця потенціалів викликає зміна вихідного струму схеми. Струм, пройшовши через опір, що нормує, R_Н, вертається в схему й створює спадання напруги на R9 для першого контуру регулювання й на R4 для другого контуру регулювання. Зміни спадання напруги на R4 компенсує неузгодженість мостової схеми, і вона вертається в балансовий стан, коли потенціал між крапками a і b дорівнює нулю.

Рис. 2.9. Блок живлення: З – стабілізатор; Г – генератор; Т – трансформатор; В1, В2 – випрямлячі; Ф1, Ф2 – фільтри. С – стабілізатор, що стабілізує напруга на деякому рівні, що перебуває нижче рівня коливань у мережі 24В.

Генератор перетворить вхідна напруга U_ВХ у змінний струм J через первинну обмотку трансформатора Т. Випрямлячі В1 і В2 випрямляють отримана напруга із вторинних обмоток. Ф1 і Ф2 фільтрують напруга живлення від пульсації. R_Д – опір датчика, що перетворить вхідний фізичний параметр у сигнал опору. Вимірювальний міст перетворить сигнал опору в диференціальний сигнал напруги.

Диференціальний підсилювач напруги DA1 є одночасно інтегралом. Він підсилює й одночасно фільтрує вхідний сигнал додатковим інтегруючим ланцюжком R8-C2.

DA2 – підсилювач потужності, керуючий транзистором VT1. Діод VD1 служить для захисту переходу база-емітер від негативної напруги, яка може виникнути при перехідних режимах.

Транзистор VT1 регулює струм у лінії зв'язку за струмом.

R_Н – резистор, що нормує, перетворить сигнал струму в сигнал напруги.

R9, R10 – резисторний дільник, що формує сигнал ЗЗ першого контуру регулювання.

R4,R7 – резисторний дільник, що формує сигнал ЗЗ другого контуру регулювання.

X=X₀ – вхідний параметр. У цьому випадку R_Д=R_Д0

R_Д=100 Ом,

Різниця потенціалів у крапках a і b дорівнює нулю (a- b=0), J_ВЫХ=0.

Вхідний параметр зростає: X=X₁, тоді R_Д0<R_Дmax, J_ВЫХ≠ 0, (a – b) ≠ 0.

Вхідний параметр досягає максимального значення: X=X_max, тоді R_Д=R_Дmax=150 Ом, (a-b) ухвалює максимальне значення, а струм виходу J_ВЫХ=5мА.