Главная Операционные усилители



+SB пост, тот


Рис. 11.2. Использование аналогового делителя для устранения дрейфа, вызванного изменением потенциала возбуждения.

Если потенциал возбуждения изменится от 5 до 4,5 В, то напряжение на выходе изменится следующим образом:

4,5В. 100 тор (5 мкВ/тор.В) = 2250 мкВ = 0,00225В. (11.8)

Но масштабный коэффициент датчика равен 25 мкВ/тор, поэтому такое изменение трактуется как изменение давления на 10 тор. Оператор, работающий с прибором, и не подозревает, что изменение показания вызвано не действительным изменением измеряемого давления, а отклонением потенциала возбуждения от номинальной величины.

На схеме, приведенной на рис. 11.2, показан логометриче-ский усилитель сигналов мостового датчика, позволяющий существенно уменьшить влияние искажающих воздействий. В этой схеме выход тензометра усиливается в 10 раз усилителем Уь Это напряжение подается на выход X аналогового делителя. В приведенном примере передаточная функция делителя определяется следующим выражением:

£внх=10Х/7. (11.9)

Если напряжение с выхода усилителя У] подать на вход X делителя, а возбуждающее напряжение 5В - на вход У, то на выходе делителя получим [используя уравнение (11.9)]:

для давления 100 тор,при £i = 5 В

£= 10:0=0,005В (11.10)

при £i = 4,5B

= 10-0.00225 0,005 в.

(11.11)



Обратите внимание, что при изменении потенциала возбуждения на 10% выходное напряжение не изменилось. Но не будем спешить использовать этот метод, ответим сначала на такой вопрос: «Вызовет ли действительное изменение измеряемого параметра изменение на выходе?» Конечно, глядя на уравнение (11.10) или (11.11), мы интуитивно чувствуем, что изменение на выходе должно быть, но для того, чтобы нас не в чем было упрекнуть, подсчитаем изменение на выходе, если вход делителя изменился на такую же величину, как в выражении (11.11), а напряжение возбуждения осталось равным 5 В. Эта ситуация описывается следующим выражением:

Двы.= -f 0,0045В. (11.12)

"Изменение давления на 10 тор вызвало изменение напряжения -на выходе на 500 мкВ; следовательно, наша система работоспособна. В данном случае масштабный коэффициент был бы равен

5 мкВ/10 тор = 50 мкВ/тор = 5 • 10-« В/тор. (11.13)

Если позаботиться об удобстве пользования прибором, то масштабный коэффициент на выходе системы нужно сделать таким, чтобы напряжение 1 В соответствовало давлению I тор. Тогда коэффициент усиления должен быть равен

Л„= 1000/5 = 200. (11.14)

Усилитель У1 нужен не всегда. Он используется для повышения напряжения с выхода датчика до значений, с которыми

может работать схема аналогового делителя. В большинстве случаев коэффициент усиления должен быть больше, чем .Лв = 10 (коэффициент, выбранный для нашего примера), так

как для большинства схем минимальный сигнал должен лежать

в диапазоне от 100 мВ до 1 В. Значение Av = lO взято просто

для примера.

Схемы возбуждения и усиления, работающие с сигналами переменного тока

Схемы переменного тока предназначены для создания возбуждающего сигнала переменного тока и для обработки результирующего сигнала переменного тока с выхода датчика. Хотя конкретные каскады могут существенно отличаться друг от друга, большинство выпускаемых в настоящее время усилителей более или менее соответствует схеме, представленной на рис. 11.3.

Сигнал возбуждения датчика представляет собой сбалансированный сигнал переменного тока, взятый относительно земли. На два вывода схемы моста подаются сигналы, сдвинутые от-




Фильтр НЧ

Устройство отображения

Усилитель пост тона

Рис. ИЗ Функциональная схема усилителя сигналов мостового датчика.

носительно друг друга по фазе на 180°. В некоторых конструкциях напряжение с выхода подается на дифференциальный усилитель переменного тока точно так же, как это делается в усилителе постоянного тока, но на рис. 11.3 один вход датчика заземлен, и поэтому можно использовать усилитель переменного тока с несимметричным входом.

Большая часть усиления системы реализуется полосовым усилителем переменного тока. Его частотная характеристика может охватывать диапазон вплоть до очень низких частот переменного тока, но не до частот постоянного тока. Благодаря этому он может использовать преимущества отрицательной обратной связи, повышающей стабильность работы.

Сигнал, приложенный к полосовому усилителю переменного тока, подается на один вход синхронного детектора. Этот каскад состоит из переключательной схемы, которая преобразует изменение амплитуды сигнала переменного тока в уровень сигнала постоянного тока, пропорциональный измеряемому параметру датчика. Коэффициент усиления усилителя постоянного тока, включаемого после синхронного детектора, может быть не равен единице, - тогда усилитель служит для повышения уровня выходного напряжения до необходимого значения, а может быть равен единице, - тогда он используется в качестве буфера.

Методы возбуждения сигналом переменного тока

Среднеквадратическое значение сигнала несущей переменного тока, используемого для возбуждения датчика, должно быть меньше, чем максимальный потенциал постоя.чного тока, который может быть подан на датчик. Амплитуда несущей должна быть стабильной, иначе возникнут помехи, искажающие выходное напряжение. Если несущая представляет собой сигнал достаточно низкой частоты, то можно воспользоваться логометри-ческими методами. Особенно часто используются частоты от 400 Гц до 5 кГц, причем наиболее распространены значения 1



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 [62] 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126


0.095