Разработка аналоговой части проектируемых устройств, страница 3

          Дальнейшее усиление сигнала и компенсация содержащейся в нем постоянной составляющей могут быть осуществлены во втором каскаде усиления (рис. 2.4).

Рис. 2.4. Усилитель: а – неинвертирующий с подстройками коэффициента усиления и смещения; б – инвертирующий

с компенсацией входной постоянной составляющей

          Усилители  (рис. 2.4) содержат все элементы описанных ранее базовых схем. Переменный резистор R3  в схеме а предназначен для подстройки коэффициента усиления. Замена резистора R1 переменным резистором так же воздействует на К, но в первом случае схема имеет лучшую помехоустойчивость благодаря соединению элементов потенциометра с “массой” схемы. Потенциометр R5 в этой схеме подключается к входам балансировки усилителя и позволяет регулировать в небольших пределах уровень постоянной составляющей на выходе схемы.

          Компенсацию постоянной составляющей входного сигнала в значительных пределах удается осуществить подачей на один из входов ОУ постоянного смещения от источника опорного напряжения Uоп (рис. 2.4, б). Выбор полярности Uоп  зависит от знака постоянной составляющей сигнала. Если входной сигнал имеет постоянную составляющую со знаком (+), то Uоп тоже должно быть положительным. Конденсатор С2 блокирует вход ОУ от наведенных высокочастотных сигналов. RC-цепочки, подключенные к выходам обоих усилителей, служат для фильтрации шумов, присутствующих в выходном сигнале. Они также предохраняют усилительный каскад от помех, которые могут проникать в аналоговую часть схемы из следующих за ней АЦП и других цифровых узлов. Для схем с небольшим быстродействием (усилители сигналов термопар и терморезисторов) параметры этой цепочки следующие: R = 10 кОм,  C = 4.7 мкФ. Следует также иметь в виду, что  для обеспечения стабильной работы сопротивление резисторов в цепях отрицательной обратной связи ОУ среднего качества не рекомендуется задавать более 1 МОм .

2.2.  Датчики и их подключение к проектируемым устройствам

          Электрические датчики реагируют на физические воздействия как появлением достаточно слабых выходных сигналов (термопары, фотодиоды в режиме генерации ЭДС, пьезодатчики), так и изменением параметров, измеряемых при прохождении электрического тока (термометры сопротивления, тензорезисторы, фотодиоды в режиме обратного тока, фоторезисторы). Из большого разнообразия датчиков в настоящем пособии рассматриваются лишь немногие наиболее характерные датчики температуры и оптического излучения.

Металлические термометры сопротивления. Хорошо воспроизводимая температурная зависимость электрического сопротивления металлов позволяет создавать высокоточные резистивные датчики температуры. В общем случае сопротивление RT  металлов в зависимости от температуры T описывается полиномом. Однако в некоторой области температур для каждого металла оказывается возможным пренебречь (без существенной потери точности) всеми коэффициентами полинома кроме первого. В этом случае зависимость RT от Т описывается простым выражением RT = R0 (1 + aTT), где   aT  - температурный коэффициент сопротивления. Например:  aT = 6.17 · 10-3  % / K  для  никеля   (в интервале от

-200  до  + 400  °C);  aT   =  4.27 · 10-3 % / K  для  меди  (от  -200  до  +  260  °C);

 aT = 3,85 · 10-3 % / K для платины (от -200 до + 800 ° C).

Все три металла находят применение в датчиках температуры. В тепличных хозяйствах, в пищевой и ряде других отраслей промышленности в диапазоне температур от 0 до 125 ºС часто  применяются недорогие медные преобразователи типа КОН5.05-0-01. Погрешность измерения температуры таких датчиков составляет ±0.6 ºС. Номинальное сопротивление при  0 ºС составляет 50 Ом. Измерительный резистор помещен в герметизирующий корпус диаметром 4 мм и длиной 140 мм. Тепловая постоянная времени преобразователя равна 9 с.