4.1. Расчет тока питания и выходного напряжения эмдр
Обмотка возбуждения
ЭМДР задана как последовательно
соединенные сопротивление возбуждения
и индуктивность
.
Зададимся током возбуждения
,
тогда напряжение на зажимах возбуждения
1,2 будет равно
.
Например,
,
,
,
тогда
.
Выходное напряжение ПНТ1 ограничено
напряжением питания схемы (
).
Зададимся током
возбуждения
,
тогда напряжение выхода ПНТ будет равно
или его максимальное значение
.
При токе полезная составляющая выходного напряжения ЭМДР будет иметь вид [9]
.
Пусть, например
,
,
,
тогда
.
Данная составляющая
синфазна с током в индуктивности
.
В силу несовершенства конструкции ЭМДР
на выходе существует еще и трансформаторная
Э.Д.С. или квадратурная
.
Таким образом, на выходных зажимах 3, 4
ЭМДР будет напряжение
.
Из этого напряжения необходимо выделить
только полезную составляющую.
5. Примеры расчёта элементов функциональных схем
5.1. Пример расчёта генератора синусоидальных колебаний
Например, для
генератора, необходимого для питания
индукционного датчика требуется найти
его максимальное выходное напряжение
по заданному току, частоте и параметрам
обмотки возбуждения. Дано
и
.
.
Схема генератора
дана на рисунке 5.1. Он реализован с
использованием последовательно-параллельной
фазосдвигающей цепи на элементах
[7].
В качестве
нелинейного элемента, обеспечивающего
баланс амплитуд (устойчивую работу)
используются диоды
,
.
Транзисторы
,
,
включенные как эмиттерные повторители,
необходимы для усиления выходного тока
генератора.
Частота генератора
находится [7] из следующих соображений
,
где R
и C
– элементы последовательно-параллельной
фазосдвигающей цепи.
Резисторы
,
обеспечивают необходимый коэффициент
усиления. Если на выходе генератора
задано напряжение
,
то на инвертирующий вход подается
напряжение через делитель
,
,
где
падение напряжения на открытом диоде.
Тогда для обеспечения баланса амплитуд необходимо, чтобы выполнялось равенство:
;
,
откуда
.
ОУ общего применения
может отдать ток в нагрузку не более
.
Если датчик потребляет больше чем
,
то находим коэффициент усиления по току
,
для транзисторов
,
:
.
Максимальное
напряжение
для
этих транзисторов должно быть больше,
чем
.
.
Полоса пропускания ОУ должна быть
больше, чем
– рабочая частота возбуждения датчика
.
Пример расчета.
Дано:
,
,
.
Находим:
.
Задаемся
,
находим С:
.
Выбираем резисторы
[1]
,
– металлодиэлектрические С2-29В:
.
Выбираем конденсаторы
[2]
,
с полиэтилентерефталатным диэлектриком
с фольговыми обкладками:
.
В качестве диодов
выбираем [3] диод универсальный импульсный
КД521А. Находим отношение резисторов
.
,
.
Рис. 5.1. Схема генератора синусоидальных колебаний
Задаемся
,
тогда
.
Выбираем [1]:
По максимальному
ток
,
,
выбираем транзисторы [4] КТ3102А, КТ3107А.
В качестве ОУ выбираем микросхему К544УД2А [5].
5.2. Пример расчёта преобразователя ток-напряжение
В данном примере
рассмотрен преобразователь ток-напряжение
для функциональной схемы ИП для
индукционного датчика. Схема преобразователя
напряжение-ток представлена на рисунке
5.2. Выходное напряжение этой схемы будет
равно
.
Транзисторы
,
– необходимы для усиления выхода ОУ по
току. Поскольку входной ток схемы – это
ток через датчик, а выходной ток ОУ
существенно меньше, то необходимо
умощнить выход ОУ по току. Зададимся
выходным напряжением равным
,
тогда резистор
будет равен
,
для рассмотренного ранее примера
.
Рис. 5.2. Преобразователь ток-напряжение
Мощность, выделяемая на резисторе, будет равна:
.
Выбираем [1] металлодиэлектрический резистор общего применения С2-33:
.
В качестве микросхемы ОУ выбираем снова К544УД2А [5].