Преобразователь сигналов резистивных датчиков в стандартный токовый сигнал БУС-10.

Предназначен для преобразования с резисторного датчика относительного изменения сопротивления в стандартный токовый сигнал 0..5мА. с целью передачи сигнала на расстояние.

 

Значение тока выхода, равное нулю, соответствует некоторому начальному сопротивлению R0 датчика RД. При изменении сопротивления от R0 до Rmax выходной ток изменяется от 0 до 5мА. ИОН – источник опорного напряжения.

Функциональный состав схемы:

RД – резистивный датчик со стандартной характеристикой. Эта характеристика нормируется начальным и конечным значениями сопротивления при изменении измеряемой величины в диапазоне изменений

R0 = 100Ом, Rmax= 150Ом.

Резистивная мостовая схема состоит из резисторов R1, R2, R3, R4 и питается от ИОТ (источник опорного тока). Как элемент мостовой схемы входит RД.

Двухконтурный ПИ-регулятор выходного тока, состоит из DA1, DA2, C1, C2, R5, R6, R8, R11 и сопротивлений в ОС R7, R9, R10.

Первый контур регулирования формирует сигнал обратной связи для DA2 в виде падения напряжения на R9. Второй контур регулирования создает падение напряжения на R4, и таким образом балансирует измерительный мост. Выходной каскад собран на транзисторе VT1, резисторе R11 и защитном диоде VD1. Элементы R1, R8 и C2 образуют фильтры и одновременно являются элементами, вносящими астатизм в данный регулятор. При работе схемы возникают помехи. Поэтому элементы C1, R8 и C2 являются фильтрами, образуя одновременно интегратор.

Питание БУС-10 осуществляется от импульсного преобразователя.

Приняты следующие обозначения:

С – стабилизатор,

Г – генератор,

Т – трансформатор,

В1, В2 – выпрямители,

Ф1, Ф2 – фильтры.

 

 

Работа схемы БУС-10:

 

Устройство питается от промышленной сети 24В постоянного тока.

С – стабилизатор, стабилизирующий напряжение на некотором уровне, находящемся ниже уровня колебаний в сети 24В.

Пусть в начальный момент времени измерительный мост сбалансирован, и в обоих плечах моста текут равные токи. Следовательно, напряжение между точками a и b равно нулю. При изменении сопротивления датчика RД возникает разность потенциалов между точками a и b. Усиливаясь усилителями DA1 и DA2, это разность потенциалов вызывает изменение выходного тока схемы. Ток, пройдя через нормирующее сопротивление RН, возвращается в схему и создает падение напряжения на R9 для первого контура регулирования и на R4 для второго контура регулирования. Изменения падения напряжения на R4 компенсирует рассогласование мостовой схемы, и она возвращается в балансное состояние, когда потенциал между точками a и b равен нулю.

Генератор преобразует входящее напряжение UВХ в переменный ток J через первичную обмотку трансформатора Т. Выпрямители В1 и В2 выпрямляют полученное напряжение со вторичных обмоток. Ф1 и Ф2 фильтруют напряжение питания от пульсации. RД – сопротивление датчика, преобразующее входящий физический параметр в сигнал сопротивления. Измерительный мост преобразует сигнал сопротивления в дифференциальный сигнал напряжения.

Дифференциальный усилитель напряжения DA1 является одновременно интегралом. Он усиливает и одновременно фильтрует входной сигнал дополнительной интегрирующей цепочкой R8C2.

DA2 – усилитель мощности, управляющий транзистором VT1. Диод VD1 служит для защиты перехода база-эмиттер от отрицательного напряжения, которое может возникнуть при переходных режимах.

Транзистор VT1 регулирует ток в токовой линии связи.

RН – нормирующий резистор, преобразующий сигнал тока в сигнал напряжения. Находится на стороне приемника сигнала.

R9R10 – резистивный делитель, формирующий сигнал ОС первого контура регулирования.

R4R7 – резистивный делитель, формирующий сигнал ОС второго контура регулирования.

X=X0 – входной параметр. В этом случае RД=RД0

RД=100Ом,

Разность потенциалов в точках a и b равно нулю (a- b=0), JВЫХ=0.

Входной параметр возрастает:

X=X1, тогда RД0<RДmax, JВЫХ≠ 0, (a – b) ≠ 0.

 

 

 

Входящий параметр достигает максимального значения:

X=Xmax, тогда RД=RДmax=150Ом, (a – b) принимает максимальное значение, а ток выхода JВЫХ=5мА.