Расчёт схемы телеизмерений параметров технологического процесса, страница 3

Диапазон температур             -60….125

Диапазон сопротивлений         1 кОм, 220 кОм

Допуск          20%

               Максимальная мощность рассеяния        0,6 Вт

ТКС по модулю           2.4 …. 5

Коэффициент температурной чувствительности В = 2060 - 4300

(B=3600)

       Для расчета задаемся сопротивлениями:

R₁ = 1 кОм      R₂ = 1 кОм    R₃ =10 кОм         R₀ =10 кОм,

где – R₀ –сопротивление датчика при температуре окружающей                 среды T₀=293 K

А также принимаем  Еп = 5 В

         

Рисунок 2.2.1- Предварительный усилитель

Запишем функцию для получения зависимости сопротивления датчика от температуры, а так же функцию для получения зависимости выходного напряжения от температуры:

                                                                                           (2.2.1)

                                                                      (2.2.2)

      Для дальнейших расчетов из графика зависимости выходного напряжения от температуры расположенного в Приложении А выбираем минимальное и

 максимальное выходное напряжение(c учётом минимальной и максимальной температуры):

U_min = 2,5 В                                      U_max = 4,276 В

Так как  имеется два совершенно идентичных датчика, то на второй канал можно поставить усилитель точно такой же, как усилитель, который поставили в первом канале, а, следовательно, и расчетные параметры будут аналогичными рассчитанным выше.

         Выбираем рассчитанные резисторы типа:

R1 -   МЛТ – 0.125 – 1К

                                                        R2 -   МЛТ – 0.125 – 1К

  R3 -   МЛТ – 0.125 – 10К

     2.3 Расчёт преобразователей постоянного напряжения в переменное

     Схемной  реализацией    преобразователя постоянного напряжения в переменное будет схема, приведенная на рисунке 2.3.1

Схема реализована на ТТЛ микросхеме К531ГГ1

       Для расчета задаемся частотой f_ц = 1000 Гц;    f_ц  << f_{30 дБ}               

Исходя из выбранной нами частоты, рассчитаем  частотозадающий конденсатор:

                                                                       (2.3.1)

Рисунок 2.3.1- Преобразователь постоянного напряжения в переменное.

       Выбираем предел изменения частоты(по справочнику [3] с учётом U_min  и U_max , выбранных ранее):

f_min = 0,81×f_ц = 810 Гц                                                 (2.3.2)

                                        f_max = 0,98×f_ц = 980  Гц                                               (2.3.3)

     2.4 Расчёт модулятора

     Первоначально необходимо рассчитать генератор несущей частоты, который вырабатывает гармонические колебания необходимые  в виде несущего сигнала. Исходя из того, что имеется два сигнала, необходимо получить два несущих сигнала, следовательно,  используем два генератора несущей частоты, схемная реализация которых представлена на рисунке 2.4.1

Для расчета задаемся параметрами и сопротивлениями:

U_пит = 5,8 В                               K_{u  оу} = 9500

R₁ = R₃ = R₄ = 10 кОм

Рисунок 2.4.1 -  Генератор несущей частоты

          Сопротивление R₂ рассчитывается по формуле:

                                                        (2.4.1)

          Принимаем емкости конденсаторов С₁ и С₂ равными между собой и обозначаем их как С, которое рассчитываем по формуле:

                

                                                                                                  (2.4.2)

        Так как используемые генераторы отличаются частотой несущего сигнала, следовательно, емкости конденсаторов для каждого из генераторов  будут различными.

Для первого генератора:

                                       (2.4.3)

Для второго генератора:        

                                      (2.4.4)

Выбираем резисторы:

R₁ -   МЛТ – 0.125 – 10К

R₂ -   МЛТ – 0.125 – 20К

Выбираем конденсаторы для первого генератора С₁  и С₂  типа К10-7Б с параметрами:

Номинальное напряжение    6 В

Частотозадающей емкостью   810 пФ

Выбираем конденсаторы для второго генератора С₁  и С₂  типа К10-7Б с параметрами:

Номинальное напряжение    6 В

Частотозадающей емкостью   470 пФ

Рассчитаем напряжение несущей частоты:

                                                                    (2.4.5)

      Переходим к расчету модулятора, схемная реализация которого приведена на рисунке 2.4.2

      В качестве трансформатора выбираем стандартный промышленный трансформатор ТОТ-110 со следующими параметрами:

Рн =1 Вт                                 Rном57=126 Ом

Rвх12 =150 Ом                        L1=0,22 Гн

Rвх13 =330 Ом                        Lm =0.012 Гн

Rвх14 =590 Ом                        Iподм.= 4 мА

U1<=12*2 В

Рисунок 2.4.2 -  Модулятор

Для расчета задаемся следующими параметрами:

Напряжение модулированного сигнала     U_мод = 5 В

Коэффициент несущей частоты   К_нес = 0,5

Сопротивлением R₅ = R₆ = 10кОм

Номинальным выходным напряжением  U_вых = 4 В

 Коэффициент модуляции будет равен:

                                                                                 (2.4.6)

Далее, исходя из выбранных параметров, рассчитываем значение

сопротивления резисторов R₃ и R₁ по формулам:

                                                                                (2.4.7)

                                                                    (2.4.8)

Для расчета сопротивления R₇ нам необходимо знать суммарный коэффициент усиления, рассчитаем его по формуле:

                                                                                (2.4.9)

где U_вых1 – напряжение на инвертирующем входе усилителя DA3:

                    (2.4.10)      

Рассчитаем сопротивление R₇ , а для этого зададимся R₉ = R₁₀= 20кОм:

                                                                       (2.4.11)