Расчет принципиальной схемы источника питания датчика, страница 4

Рис .9.

Применяем усилитель с симметричным входом на трех ОУ . коэффици-ент усиления данного усилителя при условии равенства R39=R40=R41=R42 равен ( 1+(R37+R38) / R36 ) . Рассчитаем максимальную величину сигнала от ДТД с учетом квадратурной составляющей :

U_ВХ.MAX== 0,158 В

Выберем R39, R40, R41, R42 : С2-29В-0,125Вт 10 кОм1% ;

Примем коэффициент усиления равным 50 , исходя из этого, найдем значения резисторов .

R37, R38 : С2-29В-0,125Вт 200 кОм1% ;

R39 : С2-29В-0,125Вт 8,2 кОм1% ;

Коэффициент усиления при выбранных номиналах равен 49,78 ; поэтому далее в последующих блоках схемы увеличим коэффициент усиления для компенсации данной ошибки .

Резисторы R34, R35 необходимы для отвода токов со входов DA10, DA11 , которые могут ввести усилитель в насыщение .

R34, R35 : С2-29В-0,125Вт 1 мОм1% ;

Элементы R35C7 (R34C8) образуют фильтр верхних частот . Рассчитаем элементы фильтра с учетом того , что он должен пропускать частоту входного сигнала :

W = 2f = 157.08 ;

T = 1/W = 0.006366 c ;

C = T/R = 0.006366 / 1000000 = 6.3 нФ ;

C7, C8 : К70-6-35В  6,8нФ5% ;

DA10, DA11, DA12 – ИМС  К140УД17А .

Фазочувствительный выпрямитель .

Принципиальная схема ФЧВ приведена на рис.10.

Рис.10.

Работа ФЧВ рассмотрена выше , отметим лишь необходимость того , чтобы управляющее напряжение должно превышать сумму амплитуды максимального входного сигнала ФЧВ и порогового напряжения U_ЗИ . В качестве ключей используем МДП транзисторы с индуцированным каналом:

VT8, VT9 : 2П301В (U_ЗИ.ПОР не менее 2,7В ) .

При амплитуде входного сигнала 5В управляющего сигнала с амплитудой 12,5В достаточно : 12,5 > 5+2,7 .

Сопротивления R45, R46 предохраняют транзисторы от пробоя электро-статическим зарядом :

R45, R46 : МЛТ-0,125Вт 100 кОм5% .

Резисторы R43, R44 : прецизионные С2-29В-0,125Вт 10кОм1% .

Элемент DA13 – ИМС К140УД17А .

Фильтр .

Используем схему активного фильтра нижних частот , приведенную на рис.11.

Рис.11.

Задаваясь коэффициентом пульсации Кп на выходе схемы  0,1% , временем установления tу выходного напряжения 1сек. и зная частоту пульсаций Wп , равную удвоенной частоте питающего ДТД переменного тока , т.е. 314 ; по произведению Кп и Wп , равному 314 , находим по таблице зависимости произведения  tу _* Wп от Кп и n (кол-во звеньев фильтра) число необходимых звеньев фильтра . При заданных условиях получаем n=2 . Выходной сигнал фильтра должен иметь максимальную величину 10В при максимальном сигнале от ДТД . Сигнал на входе фильтра – выходной сигнал ФЧВ , который может быть представлен как результат двуполупериодного выпрямления синусоидального сигнала с амплитудой :

Uвх=2*2*25*0,05*0,01*50=2,5В

Среднее значение сигнала на выходе фильтра : Uвых=2Uвх/=5В .

Из полученных данных следует , что схема АФНЧ должна усиливать входной сигнал в 2 раза . Рассчитаем постоянную времени для одного звена фильтра :

T = ( 1/Wп ) * ( 2 / ( 3*Кп ) )^1/2 = 1/314 * ( 2 / ( 3* 0,001) )^1/2 = 0,082 с

Выберем элементы фильтра :

R48, R49, R50 : С2-29В-0,125Вт 1МОм1% ;

С = T/R = 0,082/10⁶ = 82 нФ ;

С9, С10 : К70-6-35В 0,1 мкФ5% .

Резистор R47 выбираем подстроечный , им регулируем коэффициент усиле-ния первого каскада АФНЧ таким образом , чтобы максимальная величина выходного сигнала при максимальном входном  составляла 10В .

R47 : CП2-2А-0,125Вт 510 кОм10% .

Элемент DA14 – ИМС КР1408УД2 .

Преобразователь напряжение-ток

Рис.12.

В качестве ПНТ используем схему на основе  одного операционного усилителя, приведенную на рис.12. Сопротивление  R51 рассчитаем следующим  образом:

Uвх.мах=10 В, Iнорм=5 мА   R51= Uвх.мах/ Iнорм: R51=2 кОм.

R51 : МЛТ-0,125Вт 2 кОм5%

Т.к. ИМС ОУ не может обеспечить необходимый ток (5 мА) на выходе, то в схему вводится двухтактный эмиттерный повторитель. 

Элементы DA15 – ИМС КР174УД17 .

        VT11 : КТ315В (I_MAX=100 мА) ;

VT10 : КТ361В (I_MAX=100 мА) .

Устройство корнеизвлечения .

Перепад давления на сужающем устройстве связан с текущим расходом теплоносителя квадратичной зависимостью , поэтому для определения рас-хода теплоносителя схема расходометра выполняет операцию извлечения квадратного корня из напряжения , получаемого с выхода измерителя поле-зной составляющей .