2 Исходные данные

Рассчитать нормирующий преобразователь температуры в диапазоне (0...50) ⁰С, обеспечивающий погрешность преобразования Е_зад=0,5⁰С. Характеристика ПИП R_t= 3e^700/Т. Преобразователь должен иметь стандартный выходной сигнал 0...10 В. Масштабирующий усилитель выполнен на ОУ, включенном по не инвертирующей схеме. Длина соединительной линии 50 м. Задающее устройство должно иметь пульсации на выходе 0,5% U_зад. U_{зад max} = 11 В.

3 Расчет задающего устройства

Задающим устройством обычно служит источник образцового напряжения (ИОН), стабилизированный с высокой степенью точности. В самом простом случае этот источник выполняется на стабилитронах по схеме, приведенной на рис.2.

U,U_зад - постоянные составляющие напряжения на выходе первичного и вторичного источников;

U_,U_зад - переменные составляющие напряжения (пульсации) на выходе первичного и вторичного источников соответственно.

ИОН состоит из двух источников: первичного выпрямителя с емкостным фильтром и вторичного источника, выполненного на стабилитроне. Расчет ИОН заключается в выборе стабилитрона и расчете значений С и R₁ для заданных значений U_зад, U_зад..

3.1 Поскольку нормируемое выходное напряжение ПИП 0…10 В, задающее устройство также должно обеспечивать напряжение 0…10 В.

По справочнику 5 выберем стабилитрон КС211Ж с параметрами

Uст = 11 В ; Uст = 1% Uст ; Iст min = 0,5 мА; Iст max = 12мА; Uст min=10,4 В; Uст max =11,6 B.

3.2 Определяем пульсации напряжения на входе стабилизированного источника U_ для заданных пульсаций на выходе U_зад. (Из задания)

Пульсации на входе стабилизированного источника для заданных пульсаций на выходе

.

По (2.5) [7]: .

рассчитаем пульсации на входе задающего устройства.

3.2.1 Определяем значение R₁.

По закону Ома для постоянной составляющей напряжения можно записать:

U = I  R1 + Uзад.max

U_зад.max по условиям задачи равно U_зад.

Отсюда по (2.1) [7]

U следует выбрать равным ;

I_ст.max, I_ст.min берутся из справочника [5].

I = 6,25  10^-3 А , определен по (2.2) [7].

3.2.2 Определим дифференциальное сопротивление стабилитрона.

- дифференциальное сопротивление стабилитрона;

U_ст - пульсации напряжения на стабилитроне при пульсации тока в диапазоне от I_ст.max до I_ст.min .(Берется из справочника 5).

По закону Ома для переменной составляющей

U = I R1 + I rдифф = UR + Uзад ,

где: I_ - переменная составляющая тока; U_R - переменная составляющая напряжения на сопротивлении R_1.

Разделив обе части на U_R = I_ R_{1 ,} получим:

.

Если r_дифф << R₁ , что всегда имеет место, можно принять U_R = U_ и тогда

.

Пульсация на входе задающего устройства

3.3 Определяем емкость сглаживающего конденсатора С.

Коэффициент сглаживания С – фильтра S для однофазной мостовой схемы можно определить по формуле:

.
С другой стороны ,

где q_вх - коэффициент пульсаций напряжения на входе, для однофазной мостовой схемы равный 0,67; _qвых – коэффициент пульсаций напряжения на выходе.

Из формул следует

.

Здесь учтено, что

.

3.4 Определяем сопротивление R₂

Поскольку приведенный выше расчет справедлив для случая, когда ток, ответвляющийся в нагрузку (которой служит резистор R₂ и сумматор), невелик - порядка 10%, необходимо определить R₂ из условия:

.

Значение резистора R₂ из (2,7) [7]:

Примем R₂ = 18 кОм.