Функциональная схема преобразователя состоит из трех блоков, первый блок преобразует сопротивление в напряжение, последний - напряжение в ток. В промежуточном блоке напряжение усиливается до необходимого значения.
Рис. 2 Функциональная схема преобразователя сопротивления в ток
Преобразователь сопротивление – напряжение позволяет при заданном токе, через измеряемое сопротивление, получить пропорциональное этому сопротивлению значение напряжения. Для преобразования сопротивления в напряжение можно использовать усилитель с токовым выходом. Самые простейшие преобразователи напряжения в ток можно получить, используя усилитель, управляющий выходным транзистором. В качестве усилителя можно так же использовать операционный усилитель.
Усилитель напряжения должен иметь возможность для переключения коэффициента усиления для измерения сопротивления в двух пределах: 100 Ом и 1000 Ом.
Функциональная схема преобразователя:
Рис.3 функциональная схема преобразователя R-I
Опорное (стабильное) напряжение преобразуется в постоянный ток, ток проходит через измеряемое сопротивление, в результате чего на последнем падает напряжение. Падение напряжения на измеряемом сопротивлении усиливается и преобразуется в ток необходимой величины. В схеме предусмотрен переключатель для переключения диапазонов измеряемого сопротивления в пределах 0-100 Ом и 0-1000 Ом.
Разработка принципиальной схемы преобразователя.
Преобразователь сопротивление - напряжение
Основные узлы принципиальной схемы преобразователя:
I. Источник опорного напряжения
В качестве источника опорного напряжения выберем микросхему Analog devices - ADR280, которая имеет характеристики указанные в таблице 1.
Таблица 1 характеристики ADR280
Выходное напряжение
1.2
Погрешность выходного напряжения (%)
0.4
Температурный дрейф напряжения смещения
5мкВ/C
Напряжение питания
+2.4 до +6.0
Ток потребления
16мкA
Выходной ток
100мкA
Выходной шум
2.2µV p-p
Температура окружающей среды (°C)
-40 to +85
Рисунок 4- Микросхема ADR280
II. Источник тока 250 мкА, для преобразования сопротивления в напряжение
Рисунок 5-источник тока на ОУ
Принцип работы такого источника следующий: операционный усилитель, охваченный отрицательной обратной связью, повторяет на своем инвертирующем входе напряжение, поданное на неинвертирующий вход. Поэтому ток через резистор R1: .
Операционный усилитель имеет малый входной ток (у идеального ОУ он вообще должен быть равен нулю), поэтому ток через резистор Rx.
Как видим, этот ток не зависит от величины Rx, поэтому рассмотренную схему можно рассматривать как источник тока, работающий на нагрузку Rx.
Имеется два основных ограничения при работе такими источниками тока:
Сумма падений напряжений на R1 и Rx не должна превышать максимального выходного напряжения ОУ (а это напряжение тесно связано с напряжением питания ОУ):
Выходной ток источника тока не может превышать выходного тока ОУ:
В соответствие с поставленной задечей ток через Rx не должен превышать 250 мкА., поэтому выбирается V2 и R2 так чтобы отношение V2/R1 не превышало 250 мкА.
V2 – Напряжение источника опорного напряжения
В качестве ОУ выберем микросхемы К153УД5 или К153УД501.
Микросхемы представляют собой прецизионные малошумящие ОУ с максимальным выходным напряжением ±10 В., большими коэффициентами усиления и подавления синфазной составляющей, низкими дрейфом напряжения смещения нуля и чувствительностью к изменениям напряжения питания. Имеют защиту выхода от коротких замыканий.
Электрические параметры К153УД5:
Напряжение питания ±15±10% В.
Максимальное выходное напряжение ± 10 В.
Напряжение смещения нуля ≤ 2,5 мВ.
Средний входной ток ≤ 250 нА.
Разность входных токов ≤ 30 нА
Ток потребления ≤ 5 мА.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.