2015-05-06
1026
Операционные усилители (ОУ) – это высококачественный усилитель, предназначенный для усиления как постоянных, так и переменных сигналов, и выполняющие различные операции над аналоговыми величинами при работе в схеме с отрицательной обратной связью.
В проектируемом аппарате термоЭДС с выхода термопары должна быть усилена с помощью усилителя до максимального входного напряжения АЦП. По рабочему заданию измеряемая температура объекта (технологического процесса) находится в пределах 90…170 ºС, погрешность измерения ±2 ºС. Рассчитаем коэффициент усиления в схеме измерения температуры с запасом до 200 ºС.
Будем усиливать сигнал с термопары операционным усилителем.
На входе АЦП максимальное значение напряжения должно быть равно 3В. Рассчитаем коэффициент усиления по формуле:
,
где 
- напряжение на выходе ОУ и на входе АЦП, В; 
- измеряемая температура, ºС; 
- коэффициент термопары, В/ ºС; 
- коэффициент усиления ОУ.
Максимальное напряжение на входе АЦП устанавливается, когда измеряемая температура равна 200 ºС. При максимальной температуре 
, коэффициент усиления ОУ равен:
|
|
|
Выбираем схему неинвертирующего усилителя (рис.7.):
Рис.7. Схема неинвертирующего операционного усилителя
Здесь 
; 
должен находиться в пределах от единицы кОм до сотен кОм. При больших сопротивлениях начинают сказываться токи утечки ОУ, при малых – возможны броски тока, что снижает надежность.
Выберем значение 
равным 500 Ом, тогда
Ом.
Максимальное напряжение на входе ОУ не более 3В.
Мощность резистора :
Вт ≈ 0
Выходное напряжение не может превышать ± 3 В. Напряжение на резисторе не может превышать
В.
Мощность резистора :
Вт ≈ 0
Достаточно выбрать резисторы мощностью 0,125Вт.
Выбираем прецизионные резисторы марки С2 – 33. Сопротивление делаем составным: 150 кОм; 22 кОм и 12 кОм.
По справочнику [3] выбираем операционный усилитель К140УД7.
Характеристики ОУ:
· Напряжение смещения нуля 
= 4 мВ;
· Дрейф напряжения смещения 
= 6 мкВ/ ºС;
· Средний входной ток 
= 200 нА;
· Коэффициент ослабления синфазного сигнала 
= 70 дБ;
· Максимальный выходной ток 
= 20 мА;
· Максимальное выходное напряжение 
= 11,5 В;
· Напряжение питания 
= ±15 В;
· Наличие внутренней коррекции;
· Наличие защиты выхода в режиме короткого замыкания.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Гордон А. Н. Основы температурных измерений. - М.: Энергоатомиздат, 1992. – 304 с.
2. Крамарухин Ю. Е. Приборы для измерения температуры. - М: Машиностроение, 1990. – 208 с.
3. Тули М. Карманный справочник по электронике: Пер. с англ. – М.: Энергоатомиздат, 1993. – 176 с.
4. Микросхемы АЦП и ЦАП. – М.: Издательский дом «Додэка-ХХI», 2005.- 432 с.
|
|
|
5. Гусев В. Г. Электроника и микропроцессорная техника. - М: Высшая школа, 2005. – 790 с.
6. Коваленко А. А. Основы микроэлектроники. - М: Издательский центр «Академия», 2006. – 240 с.
7. Ефимов И. Е., Козырь И. Я. Микроэлектроника: Проектирование, виды микросхем, функциональная микроэлектроника. - М: Высшая школа, 1987. – 416 с.
8. Лачин В. И., Савелов Н. С. Электроника. – Ростов н/Д: Феникс, 2007. – 703 с.
9. Основы метрологии и электрические измерения. Под ред. Е. М. Душина.- Л.: Энергоатомиздат, 1987. – 480 с.
10. Пароль Н. В. Знакосинтезирующие индикаторы и их приминение: Справочник. – М.: Радио и связь, 1988. – 128 с.
11. Электротехнологические промышленные установки. Под ред. А. Д. Свенчанского. – М.: Энергоиздат, 1982. – 399 с.
12. Проектирование электрических аппаратов. Под ред. Г. Н. Александрова.- Л.: Энергоатомиздат, 1985. – 448 с.
13. Семенов Б. Ю. Силовая электроника: от простого к сложному. – М.: Солон-пресс, 2006. – 416 с.
