2.2 Синтез узагальненої схеми вимірювального каналу системи

При синтезі узагальненої структурної схеми вимірювальних каналів інформаційно-вимірювальної системи ультрафіолетового випромінювання необхідно враховувати, що для живлення всіх її елементів (як вимірювальних, так і обчислювального каналів системи) існує лише одне автономне джерело напруги. Як таке джерело найкраще використати батарею крона або відповідний акумулятор через те, що корпус приладу, який модернізується передбачає живлення саме від такої батареї.

Виходячи з необхідності створення для фотодіода режиму короткого замикання схема вимірювального каналу при вимірюванні освітленості (див. рис. 2.1) базується на інвертуючому режимі роботи операційного підсилювача. В такому разі останній мусить мати двополярну напругу живлення. Адже фотодіод в режимі короткого замикання вимагає, щоби операційний підсилювач мав додатну („плюсову”) напругу живлення (тобто вищу за “землю”, до якої підключений фотодіод). А на виході операційного підсилювача, що працює в інвертуючому режимі, буде від’ємна напруга (тобто нижча за “землю”, до якої підключений фотодіод). Останнє вимагає для операційного підсилювача джерела живлення відповідно від’ємної полярності.

Відповідно до поставлених вимог до напруги живлення операційних підсилювачів при одному автономному джерелі живлення необхідно забезпечити формування його “середню точку”. Таку “середню точку” можна сформувати (рисунок 2.6) за допомогою включеного по схемі повторювача напруги операційного підсилювача, вхід якого підключено до виходу подільника напруги R1, R2 [333].

Рисунок 2.6 – Схема формування “середньої точки”

Однак тоді, по мірі розряду автономного джерела (батареї або акумулятора), напруги живлення обох полярностей будуть мінятися. А у вимірювальному каналі, для переходу до цифрової обробки сигналу, необхідно використати аналого-цифровий перетворювач , напруга живлення якого повинна бути стабільна, що вимагає використання стабілізатора напруги. Тому використання поданої на рисунку 2.6 схеми формування “середньої точки” не доцільне.

Раціональнішим буде використання для формування як двополярної напруги живлення операційних підсилювачів, так і напруги живлення аналого-цифрового перетворювача, стабілізатора. Відповідна схема подана на рисунку 2.7. З рис. 2.7 видно, що до первинного автономного блока живлення напругою (батарея “Крона” або можна використати відповідний акумулятор) живить стабілізатор 5 В. Вихідна напруга стабілізатора 5 В служить одночасно:

1. “уявною землею” для операційних підсилювачів вимірювальної схеми;

2. напругою живлення аналого-цифрового перетворювача та мікроконтролера обробки даних (зокрема, корекції похибок фотодіода).

Конденсатори С1 і С2 служать для зменшення імпульсних завад в колі живлення, викликаних роботою мікроконтролера.

Рис. 2.7. Структурна схема живлення елементів вимірювального каналу інформаційно-вимірювальної системи ультрафіолетового випромінювання

Слід відзначити, що просте поєднання схем рис. 2.4 і рис. 2.6 не веде до рішення задачі синтезу структурної схеми інформаційно-вимірювальної системи через те, що тоді необхідно:

1. забезпечити перемикання струму стабілізатора ;

2. вихідна напруга операційного підсилювача (див. рис. 2.4) буде від’ємною відносно “уявної землі”, що відповідає діапазону перетворення аналого-цифрового перетворювача (див. рис. 2.7), але вихідна напруга операційного підсилювача(див. рис. 2.6) буде відносно “уявної землі”додатною, що не відповідає діапазону перетворення аналого-цифрового перетворювача (див. рис. 2.7).