Устройство терморегулятора и его виды (стр. 2 из 2)
Для подстройки и линеаризации ВАХ термометра в одно из плеч включаем подстроечный резистор Rподстр.
2.2 Расчет дифференциального включения ОУ
В данном, конкретном, случае наиболее приемлема схема дифференциального включения операционного усилителя, т.к нам необходимо усиливать разностный сигнал разбалансированного резистивного моста (приложение 1). Дифференциальное включение операционного усилителя показано на рисунке 3.
Рисунок 2 - Схема дифференциального включения ОУ.
На рисунке 2 приведена схема дифференциального включения ОУ. Найдем зависимость выходного напряжения ОУ от входных напряжений. Вследствие свойства а) идеального операционного усилителя разность потенциалов между его входами p и n равна нулю. Соотношение между входным напряжением U1 и напряжением Up между неинвертирующим входом и общей шиной определяется коэффициентом деления делителя на резисторах R3 и R4:
Up = U1R4/ (R3+R4) (4)
Поскольку напряжение между инвертирующим входом и общей шиной Un = Up, ток I1 определится соотношением:
I1 = (U2 - Up) / R1 (5)
Вследствие свойства c) идеального ОУ I1=I2. Выходное напряжение усилителя в таком случае равно:
Uвых = Up - I1R2 (6)
Подставив (4) и (5) в (6), получим:
(7)При выполнении соотношения R1R4= R2R3,Uвых = (U1 - U2) R2/R1 (8)
В данном случае R1= R3=1 кОм и R4= R2=10 кОм, тогда по формуле (8) находим, что коэффициент усиления разностного сигнала примерно равен: R2/R1=10.
2.3 Расчет неинвертирующего включения
В качестве второго каскада преобразователя используем схему с регулируемой ООС, а значит и с регулируемым коэффициентом усиления, что дает нам возможность установить требуемую точность измерения температуры. При неинвертирующем включении входной сигнал подается на не инвертирующий вход ОУ, а на инвертирующий вход через делитель на резисторах R1=1кОм и R2=100кОм поступает сигнал с выхода усилителя (рисунок 3). Здесь коэффициент усиления схемы K найдем, положив U2 = 0. Получим:
(9),тогда коэффициент усиления равен - К = 101, такого усиления достаточно, чтобы реализовать индикацию стрелочным прибором.
Рисунок 3 - Неинвертирующее включение ОУ.
Как видно, здесь выходной сигнал синфазен входному. Коэффициент усиления по напряжению не может быть меньше единицы, т.к в цепь ООС кроме подстроечного сопротивления включено и постоянное (приложение 1).
В качестве блока питания можно использовать любой гальванически развязанный от сети блок питания с выходным напряжением не более 15 В, например серийно выпускаемый - БП - 15 ("ВЕСНА").
2.4 Силовая часть
Одним из условий курсового проекта - это обеспечение коммутируемой мощности Pн=1.2кВт. Такое условие выполняет схема представленная на рисунке 4. Ко входу силовой части подключается выход датчика температуры. При достижении установленной температуры, датчик замыкает цепь управления тринистором VS1. Этот тринистор, а вслед за ним и симистор МЫ2 закрываются, а нагреватель Rн обесточивается. При снижении температуры, датчик размыкает цепь, в результате чего тринистор и симистор открываются, а нагреватель Rн подключается к питающей его сети переменного тока. И так - до следующего замыкания датчика.
Рисунок 4 - Силовая часть терморегулятора
Выводы
Выполняя данный курсовой проект, я освоил методы расчета электронных устройств, повторил и закрепил пройденный материал, получил практические навыки работы в системе автоматического проектирования WorkBench 8.0.
Список литературы
1. Виглеб Г. Датчики. М.: МИР, 2009
2. Гершунский Б.С. Справочник по расчету электронных схем. - Киев: высшая школа, 2003.
3. Семенов В.Ю. Приборы и устройства на операционных усилителях. - С. - Петербург: Солон - Р, 2003
Приложение
Рисунок 5 - Схема терморегулятора электрическая принципиальная.