Структурная схема измерительного преобразователя

Выходное напряжение термопары пропорционально разности температур между двумя спаями (рабочим и холодным). Термопары требуют для своего применения методов компенсации температуры холодных спаев. В промышленности применяют два основных метода.

) Первый метод заключается в том, что провода от термопары до ЦПУ к измерительному прибору выполняют из тех же материалов, что и термопару. В этом случае они называются компенсационными проводами.

Этот метод позволяет перенести места холодных спаев от термопары в измерительный прибор, где и измеряется их температура (обычно термосопротивлением, встроенным либо в специальную клеммную коробку, куда подключаются компенсационные провода, либо термосопротивлением, расположенным прямо на плате измерительного прибора, рядом с контактами, к которым подключаются компенсационные провода).

) Смысл второго метода заключается в том, что в данном случае измерительный преобразователь, который измеряет температуру холодных спаев, вносит соответствующую компенсацию, усиливает и преобразует выходной сигнал в стандартный токовый, встраивается прямо в головку термопары. При этом стоимость измерительной системы уменьшается за счет отказа от компенсационных проводов (токовый сигнал в измерительный прибор можно передавать по обычным медным проводам), но добавляются затраты на встраиваемый измерительный преобразователь. Кроме того, такому преобразователю требуется внешнее питание.

Т.к. термопары имеют низкое выходное напряжение (50мкВ/°С или около этого), и применяются в областях, где существуют большие синфазные помехи промышленной частоты и радиочастотные наводки, то усилитель (или измерительная схема) должен хорошо подавлять синфазные помехи промышленной частоты (50Гц) и иметь стабильное дифференциальное усиление.

Кроме того, входное сопротивление усилителя должно быть достаточно высоким, чтобы предотвратить ошибки от нагружения датчика, поскольку выводы термопар имеют некоторое сопротивление.

Исходя из этих положений, одним из вариантов структурной схемы измерительного преобразователя может стать преобразователь, приведенный на рис. 6.

Рис.6. Структурная схема измерительного преобразователя

ПП - первичный преобразователь - датчик (термопара)

У - усилитель

ГР - гальванический разделитель

АЦП - аналого-цифровой преобразователь

Ф - фильтр низких частот

ИП - источник стабилизированного напряжения питания

Т - температура

Uоп - опорное напряжение питания

Х - двоичный код на выходе АЦП, пропорциональный температуре

ХФ - двоичный код на выходе цифрового фильтра, пропорциональный температуре.

Рассмотрим назначение каждого узла структурной схемы измерительного преобразователя.

Для усиления полезного сигнала используется усилитель У. Коэффициент усиления по напряжению подбирается таким образом, чтобы выходное напряжение усилителя соответствовало диапазону входных напряжений АПЦ, например, от 0 до 5 В.

АЦП - аналого-цифровой преобразователь - один из основных элементов данного измерительного преобразователя.

Функцией АЦП является преобразования входного напряжения в выходной двоичный код Х. В данном случае для обеспечения достаточной точности и быстродействия используется 14-разрядный АЦП двухтактного интегрирования.

Прочитайте еще и эти статьи:

Основные параметры радиолокационной станции боевого режима, устройства защиты от активно-шумовых помех
В связи с расширением НАТО на восток руководство США и Северо-Атлантического союза сформировало новую военную доктрину блока. Так, ее положениями определены: вероятные противники, виды войн и конфликтов, возможные условия их возникновения, спос ...

Проектирование программно-управляемого генератора пачек прямоугольных импульсов на микроконтроллере
В последние годы резко возросло употребление цифровых устройств, которые на фоне аналоговых занимают более высокое место. Создание конкурентоспособных технических изделий в настоящее время немыслимо без применения встроенных управл ...