Преобразователь измерительный

Многопредельный П-282

Преобразователь предназначен для преобразования термоэлектродвижущей силы термоэлектрических преобразователей (термопар), или сопротивления термопреобразователей сопротивления (термосопротивлений) и напряжения постоянного тока низкого уровня (до 100 мВ) в один из унифицированных сигналов ГСП постоянного тока 0 – 5 мА, 4 – 20 мА или в сигнал напряжения постоянного тока 0 – 10 В.

Устройство и работа преобразователя

Схема электрическая структурная преобразователя приведена на рис. 4.

Рис. 4

А1 – панель внешних подключений; А2 – входное устройство; А3 – входная

схема АЦФП; А4 – арифметическое устройство АЦФП; А5 – трансформатор;

А6 – аналого-цифровой функциональный преобразователь АЦФП

Преобразователь содержит панель А1, устройство входное А2, аналого-цифровой функциональный преобразователь (АЦФП) А6, состоящий из входной схемы А3 и арифметического устройства А4, трансформатор А5.

Панель А1 служит для подключения входных и выходных цепей, а также напряжения питания преобразователя.

Устройство входное А2 обеспечивает искробезопасность входных цепей, автоматическую термокомпенсацию ЭДС «холодного спая»; компенсацию начальной ЭДС термоэлектрического преобразователя и компенсацию напряжения постоянного тока в преобразователях с ненулевым началом диапазона входного сигнала; преобразование изменения величины сопротивления термопреобразователя сопротивления в напряжение постоянного тока, пропорциональное величине изменения сопротивления; усиление сигналов напряжения постоянного тока и приведение их к нормированному значению 0 – 10 В.

Входная схема А3 АЦПФ А6 предназначена для линейного преобразования напряжения постоянного тока в цифровой код, а также гальванического разделения входных и выходных цепей преобразователя и формирования стабилизированных напряжений постоянного тока.

Арифметическое устройство А4 АЦПФ А6 предназначено для осуществления цифровой линеаризации характеристик входного сигнала и формирования сигналов постоянного тока или напряжения постоянного тока.

Трансформатор А5 предназначен для питания преобразователя, гальванически не связанными между собой напряжениями переменного тока.

Принцип действия преобразователя основан на усилении входных сигналов до определённого уровня, функциональном аналого-цифровом преобразовании с учётом нелинейности характеристики датчика и дальнейшем цифро-аналоговом преобразовании.

Функциональная схема, поясняющая принцип нелинейного аналого-цифрового преобразования, приведена на рис. 5.

В общем схема преобразователя представляет собой аналого-цифровой функциональный преобразователь (без учёта ЦАП₂), у которого зависимость выходного кода от входного аналогового сигнала (напряжения) нелинейна и обратна (по знаку) нелинейности датчика.

Схема осуществляет следующую цепь преобразований:

U_ВХ ® N ® N¹ ® U_ВЫХ,

где U_ВХ ® N -это линейное преобразование входного напряжения в код,

осуществляемое входной схемой А3;

N ® N¹ - нелинейное преобразование кода;

N¹ ® U_ВЫХ -линейное преобразование кода в выходное напряжение,

осуществляемое ЦАП₂.

Цепь преобразований N ® N¹ ® U_ВЫХ осуществляется схемой, представляющей собой арифметическое устройство и ЦАП₂, выходное напряжение которого изменяется по определённому закону.

Схема работает следующим образом: в исходном состоянии счётчик текущих значений 7, счётчики 1 и 2 и выходной регистр 12 обнулены. Импульсы с генератора тактовых импульсов начинают поступать одновременно в счётчик 1 и в арифметическое устройство. На выходе ЦАП₁ при этом происходит линейное нарастание выходного напряжения до момента равенства с входным напряжением. При этом срабатывает устройство сравнения и запрещает поступление импульсов в регистр 12. С генератора тактовых импульсов импульсы одновременно поступают через арифметическое устройство в счётчик 2 и регистр. Если арифметическое устройство осуществляет линейное преобразование, то число импульсов в счётчике текущих значений и счётчике 2 (а значит и в регистре) равны между собой в любой промежуток времени. Учитывая, что в момент срабатывания устройства сравнения происходит остановка счёта импульсов и фиксирование их числа в регистре, это число будет линейным эквивалентом входного напряжения:

NRG = K × U_ВХ

Для осуществления линеаризации характеристик в арифметическом устройстве происходит нелинейное преобразование числа импульсов. Упрощённо это выглядит так: каждым, например 10-ти импульсам, поступившим на вход арифметического устройства на выходе соответствует 7 или 12, в зависимости от того, какой характер нелинейности.