Сопряжение с датчиками температуры статоров

3.2.5 Сопряжение с датчиками температуры статоров

двигателей

Д
атчиками температуры являются терморезисторы типа СТ3-19 прямого подогрева. Принимаем мостовую схему включения с операционным усилителем в одном из плечей измерительного моста (рисунок 3.6).

Рисунок 3.6 – Принципиальная схема сопряжения с датчиком температуры

В качестве датчика температуры принимаем терморезистор прямого подогрева типа СТ3-19 с номинальным сопротивлением (при 20С) равным 15 Ком.

3.2.6 Сопряжение с датчиками температуры в рабочем

пространстве печи

Датчиками температуры в рабочем пространстве печи являются термоэлектрические преобразователи типа ТХК-51Б – термопары погружения с длиной рабочей части 1200 мм. Термо-ЭДС таких преобразователей не превышает 1.5 В при максимальной температуре (1100С) и при нулевой температуре холодных концов выводов. Фирмой Analog Devices была разработана микросхема AD594 – компенсатор точки таяния льда специально для термопар типов ТХК, ТХА, ТПП.

Р
исунок 3.7 – Измерительный канал температуры в рабочем пространстве печи ПСН

Функциональное назначение этой микросхемы – компенсация избыточной температуры холодных концов термопары (в идеале точное преобразование происходит при температуре холодных концов термопары, равной 0), линеаризация передаточной характеристики термодатчика и усиления уровня сигнала до величины, заданной на выводах напряжения управления микросхемы (выводы 6 и 9). Балансировка микросхемы производится при накоротко замкнутых дифференциальных входах «+» и «-». С помощью резистора R2 добиваются нулевого напряжения на выходе компенсатора.

На вход АЦП должно подаваться напряжение порядка 11 В. Для этого после компенсатора необходимо установить нормирующий усилитель с коэффициентом усиления К_У=2. Входное ограничивающее сопротивление R5=10 кОм, следовательно, величина сопротивления резистора обратной связи:

Ом.

Принимаем R7=22 кОм для обеспечения напряжения на выходе усилителя U_ВЫХ=11 В.

Кроме того, в микросхеме AD594 встроено устройство сигнализации предельной температуры: при достижении заданной температуры (величина задается напряжением смещения на выводе U0) срабатывают транзисторные ключи, и загорается светодиод HL1. В случае необходимости в схему можно ввести устройства звуковой сигнализации, для этого в микросхеме предусмотрен выход сигнала с частотой 400 Гц и максимальным током нагрузки 10 мА. Но, т. к. в общей системе управления участком ДТО звуковая сигнализация уже предусмотрена (температура контролируется модулем LOGO), то этот вывод микросхемы оставлен свободным.

3.2.7 Сопряжение с датчиками расхода

Выходным сигналом датчика расхода является сила тока, следовательно, для передачи его в блок аналого-цифрового преобразования, необходимо изменение его в пропорциональный сигнал напряжения. Для этого, на выходе преобразователя установлен резистор R1 – датчик напряжения (рисунок 3.8).

Р
исунок 3.8 – Сопряжение с датчиками расхода

Рассчитаем элементы схемы.

Величина сопротивления резистора R1: максимальный выходной ток датчика равен 20 мА, напряжение на входе операционного усилителя принимаем равным 3,6 В, тогда:

(Ом);

мощность резистора R1:

(Вт).

Принимаем в качестве датчика напряжения резистор ОМЛТ-0.125-180.

Определим коэффициент усиления операционного усилителя:

;

и величину сопротивления резистора обратной связи:

(Ом).

Принимаем резистор R4 типа ОМЛТ-0.125-30К.

Для улучшения параметров схемы и защиты ОУ от перегрузок по входу и выходу параллельно резистору-датчику можно включить стабилитрон КС136А (на схеме не показан).

3.2.8 Сопряжение с электромагнитными гидроусилителями (регуляторами расхода)

Гидроусилитель управляется электромагнитом с пропорциональным электрическим управлением. Следовательно, для регулирования скорости движения резцовой коронки необходимо сигнал, поступающий от микропроцессорной системы управления, преобразовать в аналоговый сигнал тока. Для этого после ЦАП включается генератор тока управления, выдающий на выходе ток, пропорциональный входному напряжению. Так как для полноценного управления электромагнитом необходимо формирование токов разной амплитуды и полярности, в качестве генератора тока принимаем схему, описанную в [ ] (рисунок 3.9). Эта схема может быть получена из общей функциональной схемы генераторов тока при условии, что два одинаковых источника тока – один для положительной полярности, а другой для отрицательной – работают на общий датчик тока (резистор R25) и общую нагрузку с комплексным сопротивлением Z_Н и имеют общую цепь обратной связи. В этой схеме выходной ток I_Н в точности повторяет форму входного напряжения U_ВХ и определяется выражением

.

При указанных на схеме номиналах источник тока преобразует входное напряжение от –10 В до +10 В в ток от –1 А до +1 А. Для достижения высокой точности преобразования нужно использовать резисторы R18-R25 с допуском не более 1 %.

В
этой схеме можно использовать практически любые ОУ с соответствующими цепями коррекции. Следует учитывать, что более высокая точность преобразования напряжения в ток получается при использовании ОУ с малыми входными токами и напряжениями смещения. Принимаем ОУ типа 140УД6 – операционный усилитель с супер-бета транзисторами на входе. В качестве регулирующих транзисторов VT1 и VT2 можно взять любые транзисторы средней мощности с максимальным коллекторным напряжением более 50 В и током коллектора 0.5 – 1.5 А.

Рисунок 3.9 – Принципиальная схема источника тока

Рассчитаем величину сопротивления резистора R25:

(Ом).

Для получения выходного сигнала тока разной полярности необходимо получение входного напряжения разной полярности, т. е. на вход опорного напряжения ЦАП нужно подавать напряжение разной полярности. Для этого применим схему формирователя опорного напряжения – рисунок 3.10.

Принцип работы источника опорного напряжения (ИОН)– повторение или инвертирование входного сигнала. Управление ИОН производится по одной дискретной линии связи: «0» или «1». При поступлении «1» ИОН работает в режиме повторителя, на вход опорного напряжения ЦАП поступает положительное напряжение, с
ледовательно, на выходе будет отрицательное и наоборот.

Рисунок 3.10 – Принципиальная схема источника опорного напряжения (ИОН) для ЦАП