Программа Сервисный Центр
0

Преобразователь напряжения 1 - 5 В в сигнал токовой петли 4-20 мА


Несмотря на давно предрекаемую смерть токовой петли 4-20 мА, этот аналоговый интерфейс по-прежнему остается наиболее распространенным способом подключения источников тока к измерительным схемам. Интерфейс требует преобразования сигнала напряжения, в типичном случае от 1 В до 5 В, в токовый выходной сигнал 4-20 мА. Строгие требования к точности диктуют необходимость использования либо дорогостоящих прецизионных резисторов, либо подстроечных потенциометров для компенсации начальной ошибки менее точных устройств.

Ни один из методов не оптимален с точки зрения современных технологий поверхностного монтажа и автоматизированного контроля. Достать прецизионные резисторы в исполнении SMD непросто, а подстроечные потенциометры требуют участия человека – условия, несовместимого с массовым производством.

Выпускаемая Linear Technology матрица LT5400, содержащая четыре точно согласованных резистора, дает возможность решить эти проблемы с помощью простой схемы, без каких-либо подстроек обеспечивающей общую погрешность менее 0.2% (Рисунок 1). Два усилительных каскада позволяют полностью использовать уникальные параметры согласования резисторов сборки LT5400. Входное напряжение 1…5 В первого каскада, в типичном случае с выхода ЦАП, поступает на неинвертирующий вход микросхемы IC1A. Это напряжение задает ток через резистор R1, текущий также через МОП транзистор Q2, равный в точности VIN/R1. Этот же ток проходит и через резистор R2, поэтому напряжение на нижнем по схеме выводе R2 равно напряжению питания петли 24 В за вычетом входного напряжения.

Преобразователь напряжения 1 - 5 В в сигнал токовой петли 4-20 мА
Рисунок 1.Высокая точность преобразования ток-напряжение обеспечивается
двумя согласованными резисторами.

Точность этой части схемы определяется тремя основными источниками ошибок: качеством согласования R1 и R2, напряжением смещения IC1A и утечкой закрытого транзистора Q2. Абсолютные значения сопротивлений резисторов R1 и R2 некритичны, но они должны быть в точности одинаковыми. Этому требованию в полной мере отвечает самый точный в семействе LT5400 прибор – микросхема LT5400A, имеющая погрешность согласования ±0.01%. Напряжение смещения нуля микросхемы LT1490A в диапазоне температур от 0 до 70 °C составляет менее 700 мкВ. Вклад этого напряжения в ошибку составляет 0.07% при входном напряжении 1 В. Ток утечки транзистора NDS7002A равен 10 нА, хотя обычно он бывает намного меньше. Этот ток определяет ошибку в 0.001%.

Второй каскад поддерживает равенство падений напряжения на R3 и R2, управляя током стока Q1. Поскольку падение напряжения на R2 равно входному напряжению, ток, протекающий через транзистор Q1, в точности равен входному напряжению, деленному на сопротивление резистора R3. При использовании в качестве токоизмерительного резистора R3 прецизионного 250-омного устройства, ток будет с высокой точностью отслеживать входное напряжение.

Источниками ошибок второго каскада будут сопротивление резистора R3, напряжение смещения IC1B и ток утечки Q1. Резистор R3 напрямую задает выходной ток, поэтому его величина имеет определяющее значение для точности всей схемы. Сопротивление 250 Ом выбрано неслучайно, поскольку именно такой номинал чаще всего используется в токовой петле. Резистор Riedon SF-2 имеет начальную точность 0.1% и низкий температурный дрейф. Так же, как и в первом каскаде, вклад напряжения смещения в общую ошибку здесь не превышает 0.07%. Ток утечки транзистора Q1 составляет менее 100 нА, внося ошибку, не более 0.0025%.

Общая выходная ошибка без использования каких-либо подстроек получается меньше 0.2%. Основным источником ошибки является токоизмерительный резистор R3. Воспользовавшись более качественным устройством, таким как резистор серии Vishay PLT, вы сможете получить точность 0.1%. В процессе эксплуатации выходы токовых петель подвергаются значительным перегрузкам. Диоды D1 и D2, подключенные к источнику питания петли 24 В и к земле, помогают защитить транзистор Q1, в то время как R6 обеспечивает некоторую его изоляцию. Ценой потери части выходного напряжения вы можете улучшить изоляцию, увеличив сопротивление R6. Если техническое задание допускает использование токовой петли при выходном напряжении менее 10 В, сопротивление R6 можно увеличить до 100 Ом, тем самым, еще больше повысив устойчивость схемы к перегрузкам. В случае, когда к защите схемы предъявляются более высокие требования, включите на выходе ограничитель бросков напряжения (супрессор), ток утечки которого, однако, станет причиной небольшой потери точности.

Из четырех согласованных резисторов сборки LT5400 в этой схеме задействованы только два. Остальные два вы можете использовать для других целей, например, для прецизионного инвертора или для еще одной токовой петли 4-20 мА. Кроме того, вы можете включить эти резисторы параллельно R1 и R2. Такой прием снижает статистический вклад ошибки согласования в корень из двух раз.

Также рекомендуем:

 
 
Информация
Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии в данной новости.
 
Обратная связь

Наши партнеры

 

Опросы

Есть ли справедливость в жизни?
Конечно есть, уверен!
Вроде как должна быть, но...
Затрудняюсь ответить...
Какая справедливость? О чем Вы?
Эх.., нет правды на свете!

 

Облако тегов

Требуется для просмотраFlash Player 9 или выше.

Показать все теги
 

Календарь публикаций

«    Август 2017    »
ПнВтСрЧтПтСбВс
 
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
 
 

Архив новостей

Август 2017 (26)
Июль 2017 (32)
Июнь 2017 (42)
Май 2017 (45)
Апрель 2017 (47)
Март 2017 (53)
 
Наверх Сервисные мануалы Даташиты Ремонт LCD, ЖК телевизоров LG Samsung Скрипт программы "Сервисный центр"