1.4 Нормирующий преобразователь

1.4.1 Состав нормирующего преобразователя

1.4.1.1 Нормирующий преобразователь в общем случае состоит из блока искрозащиты, формирователя опорного напряжения, схемы сигнализации и последовательно соединённых входной цепи, масштабирующего усилителя и суммирующего усилителя.

1.4.2 Блок искрозащиты

1.4.2.1 Блок искрозащиты является разделительным элементом между искробезопасными и искроопасными цепями и предназначен для ограничения аварийного напряжения и тока искробезопасных входных цепей до безопасного уровня. Блок искрозащиты состоит из шунтирующих стабилитронов и ограничивающих ток резисторов. Основными критериями для выбора элементов блока искрозащиты являются напряжение холостого хода и ток короткого замыкания /5 – 10/.

1.4.2.2 Типовая схема блока искрозащиты приведена на рисунке В.1 приложения В. Стабилитроны VD1, VD2, VD4...VD7 предназначены для ограничения аварийных напряжений в искробезопасной сети до искробезопасного уровня, а резисторы R3...R6 для ограничения токов.

1.4.3 Формирователь опорного напряжения

1.4.3.1 Формирователь опорного напряжения предназначен для получения высокостабильного напряжения, используемого для стабилизации параметров входной цепи и для задания уставок по минимуму и максимуму в цепях сигнализации и блокировок. Формирователь опорного напряжения может быть построен на операционных усилителях с применением прецизионных стабилитронов /1-3/ или на микросхемах типа REF02 фирм Analog Devices, Maxim и других.

1.4.3.2 На рисунке В.2а приложения В приведена одна из возможных схемных реализаций формирователя опорного напряжения. Источник опорных напряжений выполнен на микросхеме DA3, транзисторах VT1, VT2, стабилитронах VD3, VD8, VD9 и резисторах R2, R7...R12, R18, R21. На транзисторах VT1, VT2, стабилитронах VD3, VD9 и резисторах R2, R7, R9, R12 выполнены два разнополярных источника тока, задающих ток порядка 8 мА в прецизионный термостабильный стабилитрон VD8. Источники имеют повышенную термостабильность за счет компенсации температурного дрейфа стабилитронов VD3, VD9 температурным дрейфом напряжения база-эмиттер транзисторов VT1, VT2. Напряжение U₀ на выходе микросхемы DA3.1 определяется формулой

U₀ = Uс • (R8 + R10)/(R8 + R10 + R11),

где Uc = 6,4 В, напряжение стабилизации стабилитрона VD8.

Резистором R8 напряжение U₀ устанавливается равным (3,528 ± 0,005) В. Отрицательное опорное напряжение (минус 3,528 ± 0,005) В формируется на выходе инвертора, выполненного на микросхеме DA3.2 и резисторах R18, R21.

1.4.3.3 Схема формирования опорного напряжения на интегральной микросхеме REF02 приведена на рисунке В.2б приложения В.

1.4.4 Схема сигнализации

1.4.4.1 Схема сигнализации предназначена для выработки дискретных сигналов при выходе контролируемой температуры за установленные пределы. Основными элементами схемы сигнализации являются компараторы, на входах которых напряжение, пропорциональное контролируемой температуре, сравнивается с напряжениями уставок.

1.4.4.2 Типовая схема сигнализации приведена на рисунке В.3 приложения В. Схема сигнализации функционально разбита на два канала:

— канал «MIN», формирующий на своём выходе сигнал заданного уровня при понижении измеряемой температуры ниже установленного значения;

— канал «MAX», формирующий на своём выходе сигнал заданного уровня при повышении измеряемой температуры выше установленного значения.

Оба канала выполнены по идентичным схемам.

Канал «MIN» выполнен на компараторе DA6.1 резисторах R29, R30, R32, R34, R36, R38, защитном диоде VD10 и оптопаре V1. Резисторы R29, R34 образуют цепь положительной обратной связи, задающей гистерезис около 1% от измеряемой величины. Резистор R36 ограничивает ток в светодиоде оптопары V1. На неинвертирующий вход компаратора DA6.1 подаётся с масштабирующего усилителя DA5 напряжение, пропорциональное измеряемой температуре. На инвертирующий вход компаратора подаётся пороговое напряжение, которое регулируется потенциометром R32 «MIN» в пределах от 0 до минус 2,1 В.

Канал «MAX» выполнен на компараторе DA6.2 резисторах R30, R31, R33, R35, R37, R39, защитном диоде VD11 и оптопаре V2. Резисторы R31, R35 образуют цепь положительной обратной связи, задающей гистерезис около 1% от измеряемой величины. Резистор R37 ограничивает ток в светодиоде оптопары V2. На неинвертирующий вход компаратора DA6.2 подаётся с масштабирующего усилителя DA5 напряжение, пропорциональное измеряемой температуре. На инвертирующий вход компаратора подаётся пороговое напряжение, которое регулируется потенциометром R33 «MAX» в пределах от 0 до минус 2,1 В.

1.4.4.3 Для удобства задания уставок шлицы потенциометров R32 «MIN» и R33 «MAX» выводятся на лицевую панель RI-преобразователя.