Zaloguj się
Wszystkie
13 sierpnia 2024
196
- konwersja nieujemnego napięcia stałego w przedziale 0...5 V na napięcie stałe 0...10 V,
- rezystancja wejściowa 100 kΩ, wyjściowa ok. 50 Ω,
- zasilanie napięciem stałym (standardowo 15 V, maksymalnie 32 V),
- pobór prądu do 10 mA.
Analogowe sposoby transmisji w systemach przemysłowych nie trafiły do lamusa. Nadal mają zastosowanie tam, gdzie liczy się szybkość, zaś niekoniecznie wysoka dokładność. W przypadku pętli prądowej do zalet dołącza również odporność na zakłócenia. Łatwo o zamienniki czujników – nie trzeba przejmować się ich adresowaniem, wystarczy zachować zgodność poziomów napięć. Ano właśnie…
Powszechniejszy standard obejmuje zakres napięć z przedziału 0...10 V. Jednak w handlu jest dostępna również całkiem spora gama urządzeń z wyjściami pracującymi w standardzie 0...5 V. Jeżeli dotychczasowy system używał czujnika 0...10 V, zaś teraz trzeba (z różnych względów) w jego miejsce zastosować taki, który pracuje w zakresie 0...5 V, to rozwiązania są dwa: przeprogramować PLC i pogodzić się z pracą w połowie dopuszczalnego zakresu – lub między wyjście nowego czujnika a wejście PLC włączyć ten prosty układ. I gotowe, bez jakichkolwiek przeróbek w programie!
Budowa
Układ zawiera dwa wzmacniacze operacyjne zintegrowane w jednym, podwójnym układzie scalonym US1A. Owe wzmacniacze operacyjne skonfigurowane są do pracy w topologii nieodwracającej o wzmocnieniu 2 V/V, co wynika z zależności:
k=1+(R4/R3)=1+(R9/R8)
k=1+(10 kΩ/10 kΩ)
k=1+1=2 [V/V]
Kondensatory C2 i C4 ograniczają pasmo przenoszenia tak skonstruowanych wzmacniaczy, tworząc filtry dolnoprzepustowe o teoretycznej częstotliwości odcięcia wynoszącej ok. 1,6 kHz, co istotnie zawęża pasmo szumowe. Taka szerokość pasma przenoszenia, obejmująca swym przedziałem również składową stałą, okaże się wystarczająca w zdecydowanej większości przypadków.
Wejścia układu są polaryzowane przez rezystory R1 i R6 o rezystancji 100 kΩ, co jest zgodne z rezystancją wejściową większości spotykanych na rynku sterowników PLC. Rolą rezystorów R2 i R7 jest skompensowanie wpływu wejściowych prądów polaryzujących bazy tranzystorów wejściowych wzmacniaczy operacyjnych. Ich rezystancja pozostaje nieco niższa, niż wypadkowa rezystancja polaryzująca wejścia odwracające wzmacniaczy operacyjnych (która wynosi 5 kΩ – jest równa połączeniu równoległemu rezystorów R3 i R4 bądź R8 i R9). Jednak szeregowo z rezystorami R2 i R7 należy uwzględnić rezystancję przewodów łączących wyjście czujnika z płytką oraz rezystancję wyjściową samego czujnika. Dlatego – po złożeniu tych wszystkich trzech rezystancji – ostateczny wynik będzie bliski właśnie wartości 5 kΩ. Skompensowanie wpływu przytoczonych wcześniej prądów jest niezbędne w układzie, który ma prawidłowo przenosić składową stałą, bowiem brak staranności w tym zakresie wywoła offset napięciowy na wyjściu opisywanego wzmacniacza, na dodatek o trudnej do przewidzenia wartości. Kondensatory C1 i C3 tworzą wraz z rezystancją wejściową obu torów dodatkowe filtry dolnoprzepustowe, ograniczając wypadkowe pasmo przenoszenia całego układu do zaledwie 700 Hz.
NAPISZ DO AUTORA
Facebook
Twitter
Linkedin
Kup teraz
