Счетчик тепловой энергии с электромагнитным расходомером. Блок-схема счетчика тепловой энергии. Источник питания датчика, в качестве которого используется схема питания с обратной связью по магнитному потоку, страница 4

Выходное напряжение пассивного ограничителя напряжения R1, VD1, VD2, подается на вход включенного в режим компаратора операционного усилителя DA3 в положительной обратной связи которого стоит дифференциальная цепочка R6C3 формирующая крутые фронты выходного напряжения компаратора, необходимые для работы триггера DD1. Так как на вход триггера должны приходить однополярные импульсы, то входной сигнал компаратора подается на вход триггера через цепочку R13VD4. Сам триггер включен в режиме делителя частоты на два.

кОм

Постоянная времени дифференцирующей цепочки R6C3<1мс, следовательно при С3=0,1мкФ, кОм.

В качестве ОУ DA3 необходимо использовать операционный усилитель, который обладает большой скоростью нарастания выходного напряжения. Микросхема DD1 — D-триггер КМОП-логики.

Величина R13 определяется из соотношения:

кОм

Выбираем:

VD1-VD4 — КД521А

R1 — С2-33-0,125-6,8кОм±10%

R6 — С2-33-0,125-10кОм±10%

R13 — С2-33-0,125-30кОм±10%

C3 — К10-17-25В-0,1мкФ

DD1 — К561ТМ2

DA3 — К544УД2

Преобразователь постоянного напряжения в прямоугольные импульсы формирует двуполярные импульсы из однополярных выходных импульсов делителя частоты и определяет их амплитуду в зависимости от величины постоянного напряжения на выходе фильтра.

Частотно-избирательный усилитель преобразует эти импульсы в синусоиду с заданным коэффициентом гармоник.

Усилитель мощности обеспечивает усиление выходного сигнала частотно-избирательного усилителя по току до уровня, необходимого для питания датчика.

Принципиальная схема преобразователя постоянного напряжения в прямоугольные импульсы, частотно-избирательного усилителя и усилителя мощности представлена на рис.9.

Так как датчик запитан током, то на выходе усилителя мощности стоит преобразователь напряжения в ток.

 

Рис.9 Принципиальная схема преобразователя постоянного напряжения в прямоугольные импульсы, частотно-избирательного усилителя и усилителя мощности.

Рассчитываем частотно-избирательный усилитель на основе Т-моста. Пусть коэффициент нелинейных искажений на выходе избирательного усилителя g_ни.вых=1%. Определим необходимый коэффициент подавления Кпод и добротность Q.

Из разложения в ряд Фурье прямоугольных импульсов:

, тогда

, и следовательно:

Пусть С6=С7=0,1мкФ, тогда

 и отсюда

кОм

кОм

Подстроечный резистор R23 используется для точной подстройки частоты настройки w₀.

Коэффициент усиления избирательного усилителя на частоте настройки Кус=2Q².

Кус=2×12,375²=306

Преобразователь постоянного напряжения в прямоугольные импульсы строятся на основе полевого транзистора VT1, сопротивление сток-исток которого зависит от напряжения затвор-исток (Uф). Эта зависимость для транзистора КП302А приведена на рис.10.

Рабочую точку выбирают таким образом, чтобы отношение  было достаточно большим, и вместе с тем напряжение затвор-исток (Uo) было не очень большим.

Рис.10 Зависимость сопротивления сток-исток от напряжения затвор исток для транзистора КП302А.

Зная сопротивление сток-исток в рабочей точке Ro и коэффициент усиления частото-избирательного усилителя на частоте настройки w₀, то можно найти величину сопротивления R18.

Uвх.m — амплитуда первой гармоники в спектре входного сигнала частот частото-избирательного усилителя.

Uвых — амплитуда напряжения на выходе частото-избирательного усилителя.

кОм

В качестве R18 можно использовать составной резистор, состоящий из подстроечного и постоянного резистора. Подстроечным резистором устанавливается амплитуда выходного сигнала на выходе частото-избирательного усилителя, равная 10В

Емкость С4 выбирается из соотношения , где fo — частота питающего тока датчика.

Коэффициент усиления по напряжению для усилителя мощности выбираем равным единице и следовательно . Тогда пусть R29=R27=10кОм.

Транзисторы VT2-VT5 обеспечивают усиление выходного тока операционного усилителя DA13, до величины необходимой для тока питания датчика. Сопротивления R34, R35 выбираются по справочнику как сопротивления цепи база-эмиттер. Они необходимы для надежного запирания выходного каскада.