Информационные измерительные преобразователи.
Под ИИП понимается такое устройство, которое преобразует сигнал одного вида в сигнал другого вида. Все измерения физических величин построены на основе последовательных цепочек измерительных преобразователей.
В ИП стоящих в конце измерительной цепочки выходными сигналами являются либо ток, либо напряжение (последнее время это различного рода интерфейсы).
В качестве выходных сигналов тока и напряжения используются унифицированные сигналы.
Ток: 3 – диапазонов.
4 – 20 мА
0 – 5 мА
0 – 20 мА
Напряжение:
0 – 100 мВ
100мВ
0 – 1 В 1В разнополярные
0 – 10 В 10В
В качестве входных сигналов цепочки ИП, как правило, используют сигналы которые соответствуют измеряемой величине.
Фазосдвигающее устройство.
В простейшем виде RC и CR цепочки.
Uвых.=
T=R*C
= +arg = - arctg(w*T)
mod=
W(j*w)=
= 90 – arctg(w*T)
Данные ФСУ пригодны только для фиксированной частоты входного сигнала.
Иногда в измерительных преобразователях требуется неизменность модуля выходного напряжения и изменяющийся фазовый сдвиг функции частоты. Для этих целее применяют ФСУ с постоянным mod или с неизменной амплитудой. Они также строятся на основе CR и RC цепочек с использованием ОУ.
Для 1-ой схемы:
Для 2-ой схемы:
Из полученных выражений видно, что модули коэффициентов передачи рассматриваемых ФСУ неизменны и равны 1, а фазовый сдвиг зависит от частоты входного сигнала. Для фиксированной частоты входного сигнала фазовый сдвиг удобно регулировать путем изменения резисторов R.
Очень часто в измерительных преобразователях переменного напряжения требуется иметь фиксированный фазовый сдвиг в независимости от частоты входного сигнала.
Для 1-ой схемы:
Для 2-ой схемы:
Недостатком интегратора считается его неработоспособность без периодической коррекции входного напряжения.
Д
ля
предотвращения насыщения интегратора
иногда ОУ реализуют по схеме усилителя
переменного напряжения. Иногда параллельно
конденсатору устанавливают высокоомный
резистор, обеспечивая тем самым обратную
связь по постоянному току, но при этом
во входной цепи необходимо установить
конденсатор Сг, чтобы скомпенсировать
потерю фазового сдвига в обратной связи.
Устанавливая резистор Rос,
конденсатор недосдвигает выходное
напряжение до
,
чтобы компенсировать недосдвиг, во
входной цепи устанавливают конденсатор
Сг.
Схема удовлетворительно работает на узком диапазоне частот.
С’ос – инициирует ООС по переменному напряжению, в тоже время по постоянному току резисторы R’ обеспечивают 100% ООС, поэтому смещение усилителя невелико.
Постоянная времени СгR и С’нRн выбираются из соображений обеспечения малого фазового сдвига по рабочей частоте интегратора. Таким образом смещение ОУ и входные токи в данной схеме не приводят к насыщению ОУ.
Недостатками схемы являются:
подверженность колебаниям выходного сигнала.
на низких частотах значения С’н и С’ос находятся на уровне нескольких сотен мкФ (до 50 Гц).
Недостатки дифференциатора:
«подчеркивает» выходные сигналы высокой частоты, поскольку АЧХ у него нарастает с крутизной 20 дБ на декаду
если в спектре выходного сигнала присутствует n-ная гармоника, то на выходе дифференциатора она в n раз больше чем на входе. И поскольку ФСУ служат целям формирования опорных напряжений (напряжений с крутыми фронтами), то дифференциаторы использовать не рекомендуется.
При особых соотношениях резисторов схема приближается к интегратору.
Поскольку RC и CR цепочки в данных схемах работают в условиях холостого хода, то постоянные времени в этих цепочках можно выбирать очень значительными. Данные схемы служат цепям формирования пропорционально и интегрально-дифференциального закона регулирования.