Система измерения давления в нефтепроводе

Дипломная работа - Компьютеры, программирование

Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование

Скачать Бесплатно!
Для того чтобы скачать эту работу.
1. Пожалуйста введите слова с картинки:

2. И нажмите на эту кнопку.
закрыть



ьзуемую в данном устройстве. ИМС используется как преобразователь напряжения тока. Принципиальная электрическая схема ИМС изображена на рис.6.15.

В состав ИМС XTR101AP входят:

Два источника I1 и I2 фиксированного тока 1 мА;

Дифференциальный усилитель ДУс с Iптду фиксированным током потребления 2 мА;

Источник тока I3, ток покоя ДУс, управляемый выходным напряжением ДУс.

Дифференциальный усилитель (ДУс) состоит из операционных усилителей А1…А3, резисторов R1…R4 и транзистора Q1. Настройка выходного тока регулируется резистором Rпод, ток протекающий через этот резистор вычисляется:

 

.(3.19)

Этот ток в сочетании с током Iду2формирует ток Iду3:

 

.(3.20)

 

Ток Iптду формируется из сочетания токов Iду3 и Iду4 и составляет 2 мА:

 

.(3.21)

 

Сопротивление резистора Rпод можно рассчитать из формулы:

 

,(3.22)

 

например, при Iвых = 20 мА иДVвхду = 200 мВ: Rпод = 300 Ом.

 

Микросхема XTR101 характеризуется достаточно большим количеством параметров, однако наибольший практический интерес представляют следующие из них:

Диапазон изменения напряжения питания (напряжения между выводами 7 и 8) составляет от 11,6 В до 40 В;

Типовой и гарантированный коэффициент ослабления синфазного сигнала (КОСС) равны 100 дБ и 90 дБ соответственно;

Типовой и гарантированный коэффициент влияния нестабильности источника питания (КВНИП) равны 125 дБ и 110 дБ;

Типовой и гарантированный входной ток ДУс равны 60 нА и 150 нА;

Гарантированный диапазон линейного преобразования выходного тока составляет 4…22 мА;

Типовой и максимальный уровни ограничения выходного тока 31 мА и 38 мА.

 

 

Рис.6.15. Принципиальная электрическая схема ИМС

 

В процессе работы микросхема XTR101AP может рассеивать значительные мощности - порядка 0,7…0,8 Вт в линейном режиме работы и более 1 Вт в режиме ограничения тока. Известно, что существует прямая зависимость между мощностью, рассеиваемой ИМС, и перегревом её кристалла относительно температуры окружающего воздуха. Повышение температуры кристалла имеет следующие негативные последствия:

Снижается надёжность работы ИМС;

Повышается погрешность преобразования входного напряжения в выходной ток, или, другими словами, снижается точность реализации выражения 3.4, которое является математическим описанием идеального процесса преобразования.

Ухудшение точностных параметров аналоговых ИМС при возрастании рассеиваемой ими мощности обусловлено действием тепловой обратной связи.

Разработчики ИМС типа XTR101AP предусмотрели возможность значительного снижения мощности, рассеиваемой микросхемой, путём подключения к ней внешнего n-p-n-транзистора, через который протекает основная часть выходного тока преобразователя. В случае использования внешнего транзистора мощность, рассеваемая ИМС, рассчитывается:

 

, (3.23)

 

при Eпит = 24 В, Iвых = 20 мА: PМАХ ≈ 0,16 Вт.

Получаем мощность, которую ИМС рассевает в конечной точке шкалы преобразования при максимально допустимом напряжении питания. Заметим, что в этом случае внешний транзистор рассеивает мощность приблизительно 0.64 Вт. Изготовитель ИМС рекомендует использовать в схеме преобразователя внешние транзисторы типа TIP29B, TIP31B без дополнительного теплоотвода. Подключение к выводам 1, 2, 14 XTR101AP подстроечного резистора, изображенного в приложение 3, с номиналом 1 МОм позволяет осуществить точную подстройку нулевого напряжения смещения ДУс.

Процедуры калибровки выходного тока 4 и 20 мА осуществляется с помощью подстроечных резисторов R18 и R16 соответственно, изображенные в приложение 3

Подсоединять резистор Rпод необходимо как можно ближе к ИМС, чтобы уменьшить шум от контактов и паразитарные сопротивления.

Напряжение +VCC должно быть обойдено конденсатором с номиналом в 0.01 мкФ, настолько ближе к значению, насколько это возможно (из контакта 8 в контакт 7).

Необходимо всегда держать входное напряжение в пределах диапазона линейных операций, от +4 В до +6 В (Vвхду (3) и Vвхду (4) измеряются относительно контакта 7).

Максимальный уровень входного сигнала (Vвхду) является 1 В при номинале резистора Rпод = ∞ и пропорционально уменьшается, при уменьшении Rпод.

Всегда необходимо возвращать текущий ток (контакты 10 и 11) на выход (контакт 7) с помощью соответствующего резистора (R5 на рис.6.15.). Если ток не используется для смещения или возбуждения, необходимо отвести его на контакт 7. Каждое протекание должно быть между 0 В и (+VCC - 4 В) относительно вывода 7.

Значение резистора r (рис.6.15.) всегда выбирается (в том числе сопротивление линии), так что бы напряжение между контактами 7 и 8 (+VCC), оставалось в пределах от 11.6 В до 40 В, так же, как изменение диапазона выхода между 4 - 20 мА (как показано на рис.6.16.).

Рекомендуется, использовать диод обратной полярности (Д1 на рис.6.15.). Это позволит предотвратить ущерб XTR101 вызванный после мгновенного (таких, как переходный процесс) или долгосрочного применения неправильной полярности напряжения между контактами 7 и 8.

 

 

Рис.6.16. Напряжение питания рабочей области

 

4. Расчетно-аналитическая часть

 

4.1 Принципиальная схема интерфейса "токовая петля"

 

В приложение 3 изображена принципиальная электрическая схема преобразователя тока или интерфейса "токовая петля".

Ранее были рассмотрены и описаны все функциональные блоки интерфейса "токовая петля", теперь нужно рассмотреть те элект

s