Расчет принципиальной схемы источника питания датчика, страница 3

Транзисторы :

VT1- КТ315В ( Iэ.мах=100 мА) ;

VT2, VT3 - КТ361В ( Iэ.мах=100 мА) .

Рассчитаем делитель, задающий ток в базу транзистора VT3 , и опреде-ляющий рабочий режим оптрона. В режиме работы СПН без амплитудных искажений выходного напряжения ( в этом случае на лампе оптрона будет принятое нами напряжение 2 В ) с учетом падения напряжения на диоде VD5 (0,7В) и базо-эмиттерном переходе транзистора VT3 (0,7В) напряжение на базе транзистора VT3 будет равно 3,4 В . Базовый ток VT3 (=100) :

I_бVT3 = I_оптр/ = 6 мА /100 = 60 мкА .

Зададимся током Iз=80 мкА через R18, тогда ориентировочная величина R18:

R18=(Uпит-Uб) / Iз = (15-3,4) / 0,08 = 145 кОм ;

Примем R18=150 кОм , уточненный ток через него :

Iз = (Uпит-Uб) / R18 = (15-3,4) / 150 = 77 мкА ;

Ток через резисторы R19, R20 будет равен 77-60 = 17 мкА , напряжение 3,4В:

(R19+R20) = 3,4 / 0,017 = 200 кОм .

Выбираем значение элементов :

R18 : МЛТ-0,125Вт 150 кОм5% ;

R19 : МЛТ-0,125Вт 150 кОм5% ;

R20 :СП2-2А-0,125Вт 51 кОм20% ;

Резистором R20 подстраивается напряжение управления на оптроне, т.е. и коэффициент передачи всего стабилизатора переменного напряжения.

Преобразователь напряжение-ток для питания ДТД .

Преобразователь напряжение-ток должен обеспечивать ток питания ДТД, амплитуда тока питания ДТД равна 40 мА при входном напряжении преобразователя 4В . Схема ПНТ приведена на рис.5.

Рис.5.

Т.к. ИМС ОУ не может обеспечить необходимый ток (40 мА) для питания датчика, то в схему вводится двухтактный эмиттерный повторитель. 

Элементы DA7.1, DA7.2 – ИМС КР1408УД2 .

Рассчитаем элементы схемы :

Резисторы R27, R28 : прецизионные С2-29В-0,125Вт 10кОм1% ;

Резистор R29 задает величину выходного тока схемы :

R29 = U_MAX / I_MAX = 4 / 0.04 = 100 Ом ;

Максимальная мощность , выделяемая на резисторе R29 :

P = U_{MAX *} I_MAX = 4_*0,04 = 0,16 Вт

Резистор R29 : регулировочный СП5-44-1Вт 220Ом5% ;

Резистором R29 устанавливается величина выходного тока с амплитудным значением 40мА .

Транзисторы :

VT4, VT6 : КТ315В (I_MAX=100 мА) ;

VT5, VT7 : КТ361В (I_MAX=100 мА) .

Входной преобразователь .

Функциональная схема входного преобразователя приведена на рис.6.

Принятые на функциональной схеме обозначения :

ФСУ – фазосдвигающее устройство ;

ЧИУ – формирователь опорного напряжения ;

У – усилитель информационного сигнала ;

ФЧВ – фазочувствительный выпрямитель ;

Ф – фильтр ;

Uоп – опорное напряжение для ФСУ , снимаемое со СПН ;

Uинф – сигнал ДТД , несущий информацию о расходе теплоносителя ;

Uвых – выходное напряжение фильтра .

Фазосдвигающее устройство .

Принципиальная схема ФСУ приведена на рис.7. Основываясь на расчетных формулах, приведенных ранее, и принимая R30=R31=R, R32+R33=Rp,  T=Rp_*C , запишем формулу аргумента комплексного коэффициента передачи: Ф(w) = arctg ( -2wT / ( 1-w²T² ) ) . Теперь , обозначая wT за х и зная значение Ф , решим уравнение : tg(Ф) = -2x / ( 1-x² ) относительно х .

При Ф=82⁰ , т.е. угол e=8⁰ , получили х=3,85 . Тогда Т = x/w = 0,025 с .

Рис .7.

Выбираем элементы схемы :

Резисторы R30,R31: прецизионные С2-29В-0,125Вт 10кОм1% ;

Конденсатор С3 : К70-7 160В 0,1мкФ0,5% ;

Рассчитаем (R32+R33) : (R32+R33) = Т/С =0,025/10^-7 = 250 кОм .

Т.к. величина угла е для отдельных экземпляров ДТД бывает различной , то установим подстроечный резистор R32 , позволяющий более точно настраивать ФСУ .

Резистор R33: МЛТ-0,125Вт 240кОм5% ;

Резистор R32: регулировочный С2-2А-0,125Вт 10кОм20% ;

Элемент DA8 – ИМС К140УД17А .

Формирователь опорного напряжения .

Принципиальная схема ФОН приведена на рис.8. В данной схеме применено включение ОУ в компараторном режиме . Входное напряжение схемы – напряжение с выхода ФСУ , выходное напряжение схемы – прямоугольные импульсы , находящиеся в противофазе , управляющие работой ключей ФЧВ . Амплитуда прямоугольных импульсов 12,5В , что достаточно для надежного отпирания полевых транзисторов с индуцированным каналом – ключей ФЧВ .

Элементы DA9.1, DA9.2 – ИМС КР1408УД2 .

 

Рис.8.

Усилитель .

Принципиальная схема усилителя приведена на рис.9.