Измерительный преобразователь для индукционного датчика. Компаратор с положительной обратной связью. Дифференциальный усилитель

Зададим значение гестерезиса Uг=0,1в ,тогда Uвых макс=10в

;(3.5.2)

Откуда R3/R2=100 Зададимся отношением R2=1kom R3=100kom

Рис3.5.2.1 Компаратор с ПОС.

DA1-К544УД2А

VD3- КД521А

Выбираем [1]

R2- C2-33в-0.125 Вт- 1коМ5-Г

R3- C2-33в-0.125 Вт- 100коМ5-Г

R4- C2-33в-0.125 Вт- 10коМ5-Г

В качестве диодов , как и прежде выбираем КД521А [2]

Выпрямитель положительной и прямоугольной волны реализован на R4 VD3. R4 не должно нагружать ОУ2 при отрицательной полуволне. Если R4 выбрать 10 Ком то I вых ОУ2 =10B/10Kom=1mA≤5mA

3.6Дифференциальный усилитель

Для расчёта коэффициента усиления усилителя необходимо найти диапазон изменения выходного напряжения датчика U_вых =I_L K.Поскольку коэффициент связи задан, например, ±0,2в\а. То требуется найти ток IL. Используя как и раньше заданные данные R_П=500 кОм, X_L=20 Ом R_M=100 Ом.

(3.6.1)

U_вых =I_L K=±0.2*0.097=±19.4мВ                                    (3.6.2)

Зададимся коэффициентом усиления  выходного усилителя 19.4 В То есть коэф. Усиления усилителя должен быть равен  10³ Для этих целей выбираем усилитель AD620A  . Схема усилителя представлена на рис 3.6.1Соглсно описанию коэфф. усиления данного усилителя задается выражением:

                                            (3.6.3)

откуда

               (3.6.4)

Выбираем резисторы [1] Rи- металлодиэлектрические С2-29В

Rи  C2-29в-0.062 Вт- 49,3оМ0.1-А

Резисторы R1R2 необходимы для обеспечения путей прохождения входного тока ОУ, который не более 2 нА. Два резистора необходимы для симметрирования входа ОУ. Полоса пропускания усилителя по уровню 3дБ равна 12 кГц.

Выбираем резисторы [1] R1.2- металлодиэлектрические С2-29В

R1,2  C2-29в-0.062 Вт- 10 КоМ0.1-А

рис.3.6.1 Дифференциальный усилитель.

3.7. Расчёт фазочувствительного усилителя.

рис. 3.7.1 Принципиальная схема последовательно параллельного фазочувствительного выпрямителя

DA1 К544УД2А

DA2 К590КН4

Фазочувствительный выпрямитель ФЧВ предназначен для выделения из сигнала снимаемого с датчика полезной составляющей.  ФЧВ собран по стандартной схеме на операционном усилителе DA2 типа К544УД2А. В качестве управляющего ключа использована микросхема К590КН4. В этой микросхеме реализованы два ключа один из которых  нормально разомкнут  (контакты 1-16), а другой нормально замкнут (контакты 3-4).При подаче на управляющий вход 15 положительного напряжения состояние ключей поменяется на противоположное. В открытом состоянии сопротивление кляча находится на уровне 75 Ом. Разомкнутое состояние характеризуется током утечки  при максимальном напряжении на зажимах ключа 30 В         Iут ≤70 нА . Эквивалентное  сопротивление разомкнутого ключа можно оценить 30в\70мА=430 Мом.Таким образом при нулевом управляющем напряжение коэффициент усиления ФЧВ равен -1,при высоком уровне управляющего напряжения+1.

Выбираем резисторы [1] R1.2- металлодиэлектрические С2-29В

R1,2  C2-29в-0.062 Вт- 10КоМ0.1-А

В качестве операционного усилителя выбираем микросхему К544УД2А

3.9 Расчёт фильтра низших частот

Фильтр низших частот предназначен для выделения из выходного напряжения ФЧВ среднего значения. Максимальное выходное напряжение усилителя находится на уровне 3.9 В. После ФЧВ среднее значение будет равно

                                      (3.9.1)

Частота минимальной гармоники в  выходном сигнале ФЧВ будет равна 2ω, где ω-частота возбуждения датчика. Например, ω=3.14*, 2ω=6.28*. Таким образом ФНЧ должен ослабить напряжение с частотой 2ω в заданное число раз. Коэффициент подавления вычисляется исходя из точности схемы и условий быстродействия. Оставшиеся пульсации после фильтра должны быть меньше основной погрешности измерительного преобразователя. Например, если задана основная погрешность              , то пульсации схемы должны быть на уровне (5÷10) раз меньше, т.е.  Таким образом коэффициент подавления фильтрон наименьшей частоты должен быть равен

                                         (3.9.2)

Для упрощения выберем схему фильтра, состоящую из пассивных R-C звеньев. Выберем 3ёх звенный фильтр. Его схема дана на рис.3.9.1. приближённо для трёхзвенного фильтра коэффициент подавления можно оценить по следующей формуле

                                                 (3.9.3)         Откуда

(3.9.4)

Или

Выбираем значение ёмкости С=,

Значение сопротивления резистора будет равно 3.43 кОм

Выбираем значения конденсаторов [1]

Значения резисторов [1]

Для обеспечения холостого хода на выходе фильтра используем усилитель на DA К544УД2А с последовательной обратной связью.

Значения резистора [1]

(3.9.5)

рис.3.9.1 Пассивный трёзвенный фильтр нижних частот

3.10 Расчёт преобразователя напряжения-ток

Схема преобразователя напряжение-ток представлена на рис 10. Выходной ток данной схемы равен:

                                                  (3.10.1)

Допустим по заданию, что диапазон изменения выходного тока 0÷5 мА и входное напряжение ±12.3В. Пусть когда коэффициент , ,

Соответственно

                                                                                     (3.10.2)

                                                                                                  (3.10.3)

Из системы уравнений  видно, что  а  находится из первого выражения