2.4 Усилитель напряжения

Усилитель должен усиливать сигнал, поступающий с микропроцессора. Этот сигнал является сигналом рассогласования между задающим воздействием и сигналом с датчика. Задающее воздействие I_з является цифровым, т.к. задание происходит программой микропроцессора и находится в диапазоне: I_з= 0 - 1024. Оно сравнивается с сигналом с АЦП I_ц (сигнал с датчика), который также имеет диапазон: I_ц =0-1024. Примем, что максимальная статическая ошибка регулирования будет 5%. Тогда при максимальном задающем воздействии I_з= 1024, сигнал на ЦАП будет:

Тогда после прохождения через ЦАП сигнал будет:

Этот сигнал нам и надо усилить усилителем. На электромагнитную обмотку должно подаваться напряжение U₁=12 В, тогда коэффициент усилителя должен быть:

Выбор усилителя мощности производится по следующим показателям:

- вид входного и выходного сигнала, тип питания;

- требуемая мощность;

- надежность, независимость от внешних влияний (особенно коэффици­ента усиления), чувствительность, малые массогабариты.

Выби­раем операционный усилитель типа 157УД1.

Технические характеристики усилителя:

напряжение питания, В ±3, ±20;

входной ток, мА 0,5;

коэффициент усиления, В/мВ 110;

дифференциальное входное сопротивление, МОм 1;

скорость нарастания выходного напряжения, В/мкс 0,5;

максимальный выходной ток, А 2;

выходное сопротивление, Ом 10.

Усилитель настраивается на коэффициент усиления . Получим передаточную функцию для усилителя:

2.5 Датчик расхода

Для измерения расхода выберем датчик Сапфир 22ДД 2410. Принцип действия преобразователей основан на воздействии измеряемой разности давления на мембраны измерительного блока, что вызывает деформацию упругого чувствительного элемента и изменение сопротивления тензорезисторов тензопреобразователя. Это изменение преобразуется в электрический сигнал, который передается от тензопреобразователя из измерительного блока в электронный блок, и далее в виде стандартного токового унифицированного сигнала.

Технические характеристики:

верхний предел измерений, кПа 0,16; 0,25; 0,40; 0,63; 1; 1,6;

предельно допустимое избыточное давление, МПа 4;

предел допускаемой основной погрешности, % 0,5;

выходной сигнал, мА 4…20;

линия связи двухпроводная.

Данный датчик используется вместе с блоком извлечения корня БИК1 Р. Блок извлечения корня БИК-1Р, предназначен для линеаризации статической характеристики и электрического питания измерительных преобразователей типа "Сапфир-22", с выходным информационным сигналом 0-5, 0-20 или 4-20 мА при измерении расхода жидких сред.

Блок имеет встроенный стабилизированный источник питания постоянного тока, позволяет преобразовывать информационный сигнал от внешнего устройства 0-5 мА, 0-20 мА или 4-20 мА в сигнал постоянного тока 0-5 мА, 0-20 мА или 4-20 мА.

Поскольку на АЦП должно подаваться напряжение, параллельно датчику нужно поставить резистор. Максимальное напряжение, поданное на АЦП: U=5В, максимальный ток с датчика: I=20 мА, тогда сопротивление резистора:

Мембраны измерительного блока рассчитываются таким образом, что при максимальном расходе Q=100 мл/с, на выходе датчика вырабатывается сигнал U=5В, тогда передаточный коэффициент датчика вместе с резистором получим: