Основные соотношения для расчета нормализатора
Исходными данными для расчета нормализатора являются:
1. Напряжение на входе при максимальной температуре
2. Напряжение на входе при минимальной температуре
3. Знак и напряжение полной шкалы АЦП
Рассчитывается нормализатор напряжения, схема которого может быть спроектирована таким образом, как представлена на рисунке 2 или на рисунке 3.
Рис.2. Нормализатор напряжения – неивертирующий сумматор.
Рис.3. Нормализатор напряжения –инвертирующий сумматор.
1. Определяется напряжение смещение шкалы нормализатора. Напряжение смещения выбирается таким образом, чтобы напряжение на выходе нормализатора при минимальной температуре заданного диапазона было равно 0 В.
Ucм=Utmin* Кп * Кф;
где Utmin напряжение при минимальной температуре заданного диапазона, которое определяется при расчете преобразователя температуры, Кп –коэффициент усиления преобразователя, Кф - коэффициент усиления фильтра.
2. Рассчитывается источник Ucм, в качестве которого может быть использован параметрический стабилизатор. Задаемся напряжением источника смещения Uст.ном. = Ucм. Выбираем соответствующий стабилитрон с наиболее близким напряжением стабилизации.
3. Задаемся значением резистора R2, с помощью которого подстраивается напряжение источника смещения. Можно принять типовое значение равное 1 кОм.
4. Определяем ток нагрузки стабилитрона, как:
5. Определяем балластное сопротивление R1
где Eвх - входное напряжение источника смещения, Iст.ном – рабочий ток стабилитрона.
Для неинвертирующего нормализатора
6. Определяем сопротивление R3, R4, R5:
Для смещения диапазона входных напряжений необходимо чтобы выполнялось условие Uвых0= - Utmin + Ucм=0, тогда для неинвертирующего сумматора можно записать:
Для обеспечения равенства должно выполняться условие R3=R4=R5. Можно принять типовое значение равное 10 кОм.
10. Определяем требуемый коэффициент усиления:
где Uпш – напряжение полной шкалы АЦП (справочные данные), Кп –коэффициент усиления преобразователя, Кф - коэффициент усиления фильтра.
11. Определяем значения резисторов R6, R7, R8. Из выражения
Определяем значением сопротивлений R6 и R8. Примем значение сопротивления R8 равным R5, тогда для обеспечения 50 % диапазона регулировки коэффициента усиления номинал R6 будет равен R8/2. Следовательно
R7= (R6+ R8/2)К = R8*К
Для инвертирующего нормализатора
6. Определяем сопротивление R3, R4. Можно принять типовое значение равное 10 кОм.
7. Определяем требуемый коэффициент усиления:
где Uпш – напряжение полной шкалы АЦП (справочные данные), Кп –коэффициент усиления преобразователя, Кф - коэффициент усиления фильтра.
8. Определяем значения суммы резисторов R5, R6 обозначив ее как R. Из выражения
Определяем значением сопротивлений R5 и R6. Примем значение сопротивления R5 равным R/2, тогда для обеспечения 50 % диапазона регулировки коэффициента усиления номинал R6 будет равно R.
12. По справочным данным выбирается тип резисторов и их номинал в соответствии с номинальным рядом. По справочным данным выбирается операционный усилитель с минимальным напряжением смещения Uсм, малыми входными токами iвх и низкой потребляемой мощностью Рn. Коэффициент усиления должен быть по возможности высоким.