Расчет входного устройства

Входное устройство состоит из схемы защиты от перенапряжения, схемы индикации перегрузки и обратной полярности, а также делителя.

Делитель предназначен для выбора пределов измерения за счет деления входного напряжения. В нашем случае два предела измерения: -10 – 0 B, -1–0 B.

Рассчитаем делитель:

В качестве R3, R4 и R5 используем прецизионные резисторы типа С5-60 мощностью 0.25 Вт и с допуском 0.001% с предельным рабочим напряжением 250В, что обеспечит необходимый запас прочности по напряжению. Подбираем окончательно значения сопротивлений резисторов делителя.

Суммарная максимальная погрешность делителя составляет

примем входное сопротивление вольтметра равным 10 МОм, тогда R4= 9,9 МОм, R3= 90 кОм, R5= 10 кОм.

Для защиты от перенапряжения воспользуемся стабилитроном и резистором, ограничивающими ток на входе. Для данной схемы возьмём стабилитрон 2C311 [6], I_ном которого равен 5 мА и напряжение стабилизации U_ст равно 1.3 В. Тогда R6 выберем из расчёта:

Устройство индикации перенапряжения и полярности построено на двух компараторах К554СА3 и двух светодиодах АЛ341 — DA3.2, DA4.1 и VD2,VD3 соответственно. Работа устройства: если напряжение с делителя не превышает десяти вольт, то на выходе компаратора DA3.2 – нулевой сигнал. При увеличении измеряемого напряжения до величины более 10 В на выходе компаратора появляется сигнал логической 1 и светодиод VD1 начинает светиться.

Если напряжение на делителе положительное, то компаратор DA4.1 на выходе имеет сигнал «0». Если же напряжение отрицательное, то на выходе DA4.1 – «1», и светодиод VD4 сигнализирует об обратной полярности измеряемого напряжения. Микросхема К554СА3 выбрана на основе [4], а светодиоды АЛ341 на основе [5], там же находятся их основные характеристики.

В схеме входного устройства для усиления напряжения в 10 раз воспользуемся операционным усилителем К140УД6.

Рассчитаем сопротивления R1 и R2:

, ,