Разделы сайта

Применение преобразователей напряжения в частоту

На базе преобразователей напряжения в частоту строятся различные измерительные системы. На рис. 1.10 представлена схема преобразователя температуры в частоту с использованием в качестве преобразователя температуры диода VD2. Схема обеспечивает измерение температуры от 0 до 100°С с разрешающей способностью ±0,1°С; при этом погрешность измерений не превышает ±0,3°С во всем диапазоне.

Операционный усилитель типа 153УД2 выполняет функции интегратора. Когда конденсатор емкостью 4300 пФ заряжается до -10 В, интегратор сбрасывается однопереходным транзистором VT1. Температурно-ком-пенсированный диод VD1 (6,2 В) формирует опорное напряжение, определяющее порог открывания однопереходного транзистора, обеспечивает стабилизацию опорных напряжений, соответствующих нулевому и максимальному значениям температуры, и задает ток 1 мА, протекающий через диодный преобразователь температуры VD2. Транзистор VT2 выполняет функцию согласования выходных импульсов с логическими ТТЛ-уровнями.

Рис. 1.10.

Схема для измерения температуры с помощью преобразователя напряжения в частоту

Работа схемы основана на преобразовании напряжения в частоту. Напряжение на инвертирующем входе ОУ интегрируется до момента открывания транзистора VT1, через который происходит разряд конденсатора. Частота колебаний зависит от температуры, поскольку с изменением температуры меняется падение напряжения на диоде VD2 и соответственно на неинвертирующем входе интегратора.

При калибровке схемы диод помещают в среду с температурой 100°С, после чего потенциометром R2 устанавливают частоту 1000 Гц. Затем диод охлаждают до 0°С и потенциометром R1 устанавливают частоту 0 Гц. Указанную процедуру повторяют 2-3 раза до тех пор, пока не будет исключено взаимное влияние регулировок. После калибровки схемы выходная частота в десять раз больше температуры (0-100°С) с погрешностью 0,3°С. Например, при температуре 37,5°С частотомер покажет 375 Гц.

Выходную частоту можно измерить с помощью ТТЛ-счетчиков, и генератора напряжения прямоугольной формы с частотой 1 Гц. Это напряжение следует подать на базу транзистора VT2 через резистор сопротивлением 2,2 кОм, а выход полученной схемы подключить к ТТЛ-счетчикам.

Схема преобразователя температуры в частоту с высокой точностью преобразования в широком диапазоне измеряемых температур приведена на рис. 1.11. Принцип работы преобразователя основан на сравнении тока, протекающего через температурный преобразователь R (терморезистор), с током разряда конденсатора С.

На рис. 1.11. приведенная схема, в отличие от предыдущих, легко поддается регулировке.

Как видно из упрощенной схемы преобразователя (рис. 1.12), последний состоит из трех основных узлов: термочувствительной схемы с резистором RT и цепью разряда конденсатора С, компаратора тока на ОУ (А1) и импульсной схемы управления работой коммутаторов S1 и S2. Когда уровень выходного напряжения управляющей схемы высокий, оба коммутатора включены и конденсатор заряжается до опорного напряжения UОП. Поскольку инвертирующий вход ОУ находится под потенциалом "кажущейся" земли, ток, протекающий через резистор R2, iR2= UОПR2 .

Сопротивление R1 выбирается таким образом, чтобы ток iR2 был меньше суммы токов через терморезистор RT и резистор R1, т. е.

UОП/R2<iRT + iR1. При этом диод VD2 смещен в прямом направлении и напряжение на выходе компаратора находится у верхней границы. Это выходное напряжение усилителя сохраняется до тех пор, пока не изменится состояние схемы управления. Время t1, в течение которого уровень выходного напряжения управляющей схемы остается высоким, определяется постоянной времени этой схемы. В конце интервала t1 коммутаторы открываются и конденсатор С начинает разряжаться через резистор R2. Диод VD2 смещается в обратном направлении, а открывающийся диод VD1 производит сброс выходного напряжения компаратора дону-ля. После того как ток разряда конденсатора С уменьшится до iRT , откроется диод VD1 и цикл повторится.

Перейти на страницу: 1 2

Самое читаемое:

Базовые механизмы управления шагающим роботом
При движении в сложных условиях машины с шагающими движителями могут быть более эффективными в сравнении с традиционными транспортными средствами. Использование шагающего способа передвижения дает качественный рост ряда основных показателей транспортных машин по сравнению с колесными и гусеничными движителями. Имеют место принципиал ...