Расчет источника тока

В общем случае питание ТПС может быть осуществлено от источника постоянного или переменного (прямоугольного) напряжения. В случае питания ТПС постоянным измерительным током достоинством является простота схемы. В случае питания ТПС переменным напряжением прямоугольной формы удается снизить влияние на результат измерения ошибок ОУ по постоянному току, низкочастотных шумов усилительного тракта и сигналов паразитных термопар. Кроме того, в этом случае можно значительно уменьшить амплитуду измерительного тока, что, в свою очередь, уменьшает погрешности, связанные с саморазогревом резистивного датчика.

В проектируемой схеме питание ТПС будем осуществлять от источника постоянного тока (ИТ). Используем схему Хауленда (рис. 8).

Рис. 8. Схема источника тока

В данной схеме ИТ точность формируемого измерительного тока в первом приближении определяется точностью соотношения R4 и R5:

I0 = (Uвх.ит/R)∙(R4/R5), (6.2.1)

где R=R2=R3.

Поэтому в идеале резисторы R4 и R5 должны иметь малый разброс и согласованный ТКС, желательно небольшой величины. При моделировании рассмотрим худший реально возможный случай, когда ТКС резисторов R4 и R5 максимальные по модулю и противоположные по знаку.

Входное напряжение источника тока снимается с выхода ИОН: Uвх.ит = 10 В

Максимальное сопротивление нагрузки источника тока определяется суммой сопротивлений: сопротивлением ТПС Rt при максимальной температуре измеряемого диапазона и сопротивлением двух линий связи с учетом их возможного разброса:

Rлс = 25 Ом

DRлс = 3 Ом

Rн.мах = Rt(250) + 2Rлс + DRлс

Rн.мах = 195,587 + 2∙25 + 3 = 248,587 Ом

Измерительный ток, согласно ГОСТ 6651-94 (СНГ) должен выбираться из ряда: 0.1; 0.2; 0.5; 1.0; 2.0; 3.0; 5.0; 10.0; 20.0; 50.0 мА. При этом изменение сопротивления ТПС по причине его разогрева измерительным током не должно превышать 0.1 %.

Выберем величину измерительного тока 1 мА (I0 = 0.001 A).

Напряжение на нагрузке:

Uн.мах = I0∙ Rн.мах = 0,001∙ 248,587 = 248,587 мВ.

Выбираем коэффициент b:

b = Uн.мах

Находим отношение R4/R5:

R45 = Uн.мах/ (Uвх.ит ∙b) = 248,587∙10-3/10∙248,587∙10-3 = 0,1 (6.2.2)

Зададимся номиналом R5 = 12 кОм.

Тип: S5-54V,Pном-0.125 Вт, ряд E192, допуск 0.01%, ТКС: +10E-6 [1/0С] при t = (-60 +70) 0С.

В текстовом окне MicroCAP задаем для R5 модель резистора "S5-54F+" с линейным ТКС = +10E-6 и значением разброса масштабного множителя сопротивления (R), равным 0.01%: MODEL S5-54V+ RES (R=1 LOT=0.01% TC1=10E-6)

Необходимо заметить, что ТКС каждого из резисторов может иметь как положительный, так и отрицательный знак. Для того, чтобы промоделировать худший возможный случай по влиянию температуры ИП на выходную характеристику, здесь и далее задаем ТКС всех резисторов, равный своему максимальному значению (отрицательному у резисторов, входящих в числитель передаточной функции каждого блока и положительному - у резисторов, входящих в знаменатель передаточной функции каждого блока).

Рассчитываем R4: R4 = R45∙R5 = 0,1∙12000 = 1,2 кOм (6.2.3)

Выбираем R4 = 1.2 кOм

Тип: S5-54V, Pном-0.125 Вт, ряд E192, допуск 0.01%, ТКС: +-10E-6 [1 0С] при t = (-60 +70) 0С.

В текстовом окне MicroCAP задаем для R4 модель резистора "S5-54V-" с линейным ТКС = -10E-6 и значением разброса масштабного множителя сопротивления (R), равным 0.01%: MODEL S5-54V- RES (R=1 LOT=0.01% TC1= -10E-6)

Рассчитываем значения резисторов R2, R3:

Статья в тему

Схема дистанционного акустического светорегулятора
В данной работе предлагается схема регулятора, который позволяет дистанционно при помощи акустических звуков управлять нагрузками, например, светильниками, двигателями и т.д. Исследования схемы позволит управлять нагрузками плавно, что увеличит срок службы нагрузки. В будущем, собрав ...