Платон Константинович Денисов, г. Симферопольsimferopol1970@gmail.comПреобразователь представляет собой электронный модуль, на вход которого подается переменное напряжение для преобразования действующего значения в значение постоянного напряжения с высокой точностью. Модуль может быть применен при построении электронного вольтметра, включен в состав системы, обрабатывающей сигналы от датчиков, преобразующих измеряемую величину в переменное напряжение. Модуль найдет применение в звуковоспроизводящей аппаратуре при разработке индикаторов уровня сигнала. Наиболее полезной областью применения является сбор данных о технологических процессах и при проведении научных экспериментов. Выходы датчиков, с помощью которых физические величины, такие, например, как линейное или угловое перемещение, скорость вращения или ускорение преобразуются в переменное напряжение, соединяются с входом модуля, сигнал с выхода модуля обрабатывается в электронных схемах, микроконтроллерах или преобразуется в цифровую форму с помощью АЦП.Применение специализированной микросхемы упрощает схему, делает схему дешевой и надежной. Для питания достаточно однополярного источника напряжения от 4.5 до 9 В, что позволяет использовать стационарный источник нестабилизированного напряжения или батарею. Схема модуля является более простой и дешевой по сравнению с активными выпрямителями, разработанными на операционных усилителях, обеспечивающими аналогичные параметры.Измерительный преобразователь обладает высоким быстродействием, что особенно важно при использовании в составе систем сбора данных о быстро протекающих процессах, контроля параметров движения различных объектов, работе в устройствах с малой инерционностью.Точность измерения0.2%Частота измеряемого напряжения47…50000 ГцТемпература эксплуатации–40 …+85 °СНапряжение питания4.5…9 ВТок потребления5 мАВходное измеряемое напряжениеОпределяется делителемВходное сопротивлениеОпределяется делителемВыходное постоянное напряжение0…1 ВВыходное сопротивление10 МОмОписание схемыВходной измеряемый сигнал поступает на делитель, состоящий из резисторов R1 и R2. Делитель уменьшает напряжение входного сигнала в 10 раз. Переменное напряжение, преобразуемое микросхемой DA1, находится в диапазоне от 0 до 1 В. Благодаря использованию делителя, диапазон измерения переменного напряжения расширяется до 10 В. Конденсатор С1 уменьшает влияние высокочастотных помех. Элементы С2, С5, С6, R3 и R5 обеспечивают режим работы микросхемы DA1. Микросхема DA1 является точным широкополосным преобразователем действующего значения переменного напряжения в постоянное напряжение. На выходе DA1 установлен конденсатор C3, участвующий в работе внутренних цепей микросхемы DA1. Цепь R4, С4 очищает выходной сигнал от помех, исказивших входной сигнал. Питание модуля осуществляется от собственного источника питания DA2. Конденсаторы С7 и С8 фильтруют помехи в линиях питания микросхемы DA1. Элементы схемыПозиционное обозначениеНаименование КонденсаторыС1270 пФ 50 В ±20% X7R ф. HitanoС21 мкФ 50 В ±20% X7R ф. HitanoС36.8 мкФ 63 В ±5% К73-16С4, С51 мкФ 50 В ±20% X7R ф. HitanoС6, С722 мкФ 16 В ±20% EMR ф.HitanoС81 мкФ 50 В ±20% X7R ф. Hitano МикросхемыDA1LTC1968IMS8 ф. Linear Technology CorporationDA2RSO-0505S ф. Recom РезисторыR1C2-29B-0.125-909 кОм ±0.05%R2C2-29B-0.125-101 кОм ±0.05%R3SMD0805 10 кОм ±1%R4SMD0805 200 Ом ±1%R5SMD0805 10 кОм ±1%Микросхема DA1 представляет собой прибор с повышенной линейностью, точностью и термостабильностью, работающий в широкой полосе частот. Элемент DA2 – импульсный источник питания, преобразующий постоянное нестабилизированное напряжение в диапазоне от 4.5 до 9 В в постоянное стабилизированное 5 В. Источник имеет КПД = 72%. При отсутствии этого элемента схему можно питать от любого источника напряжения 5 В с уровнем пульсаций не более 50 мВ. К резисторам R1 и R2 предъявляются высокие требования, эти резисторы должны иметь максимально возможную точность и наименьшую температурную зависимость. Значение R1 и R2 определяет входное сопротивление модуля. Планарное исполнение резисторов R3 … R5 наиболее подходит для данной схемы, т. к. позволяют разработать печатную плату с проводниками минимальной длины, что сокращает влияние внешних электромагнитных помех. Конденсатор С3 запрещается применять с диэлектриком керамического, электролитического или бумажного типа. Диэлектрик конденсатора С3 должен быть лавсановый. Тип конденсатора К73-16 соответствует требованиям, предъявляемым к С3. Точность изготовления С3 может быть не только 5%, но и 10% и 20%. В этом случае емкость С3 может снизиться, и нижняя граница частотного диапазона немного повысится.КонструкцияСхема размещена на односторонней печатной плате. Элементы DA2, С3, С6, С7 устанавливаются на стороне, противоположной стороне проводников. По углам имеются отверстия для крепления винтами 3 мм. Расположение компонентов Печатная плата Чертеж проводников платы для изготовления с помощью лазерного принтераНастройка и проверкаПосле подключения питания проверить напряжение +5 B на выводах питания микросхемы DA1. Подключить генератор и вольтметр переменного напряжения к входу модуля. К выходу модуля подключить вольтметр постоянного напряжения, имеющий предел измерения 1 В. Изменяя на входе модуля значение переменного напряжения, проверить значение выходного постоянного напряжения в соответствии с коэффициентом деления резистивного делителя, состоящего из резисторов R1 и R2.ПрименениеВыход преобразователя можно подключить к входу АЦП микроконтроллера. При этом появляется возможность программно корректировать погрешность, имеющуюся у измерительного преобразователя. Постоянное напряжение, поступающее с выхода модуля, соответствующее входному переменному напряжению, АЦП микроконтроллера преобразует в число, которое программно можно умножить на коэффициент, корректирующий погрешность входного резистивного делителя.Повышение входного сопротивленияПри измерении напряжений порядка милливольт от источников сигналов малой мощности необходимо увеличить входное сопротивление измерительного преобразователя. Входное сопротивление микросхемы LTC1968IMS8, из практики, около 40 МОм, для его повышения на входе схемы устанавливается операционный усилитель. При повышении входного сопротивления модуля возрастет влияние помех на измеряемый сигнал, что необходимо учитывать при выборе схемного решения. Операционный усилитель DA1 имеет низкий уровень шумов и малое напряжение смещения. Коэффициент усиления DA1, заданный точными резисторами равен 1Элементы, входящие в схему с повышенным входным сопротивлением
Измерительный преобразователь переменного напряжения
Загрузка. Пожалуйста, подождите...
Измерительный преобразователь переменного напряжения
Комментариев нет:
Отправить комментарий