Witam.
Przedstawiony układ powstał z potrzeby zaliczenia jednego z kursów uczelnianych. Założeniami projektu były:
- zasilanie 24V,
- standardowe wyjście prądowe 4mA-20mA,
- stopień wejściowy zrealizowany na OP07,
- przetwornik A/C ICL7107 lub ICL7106 do pomiaru temperatury,
- błąd pomiaru nie większy niż 2,5%
Opis układu:
Układ jest miernikiem temperatury wykorzystującym jako czujnik pomiarowy rezystor platynowy PT-100. Zakres mierzonych temperatur mieści się w przedziale od 0°C do 300°C. Błąd pomiaru temperatury dla układu wynosi 1%. Możliwy jest pomiar temperatury dla czujnika przy podłączeniu czteroprzewodowym oraz dwuprzewodowym (przełącznik widoczny na dole obudowy).
Całość może być zasilana napięciem 12V-30V (dzięki zastosowaniu stabilizatorów napięcia 7809 (U6) oraz 7805 (U7)). Układ został wyposażony również w konwerter napięcia ICL7660 (U8) w celu uzyskania ujemnego napięcia zasilającego -5V do zasilenia sekcji wzmacniaczy operacyjnych oraz przetwornika A/C. Zastosowano również dwa układy (U3, U5) precyzyjnego źródła napięcia zaprojektowane na wartość 1,8V.
Człon wejściowy miernika składa się ze źródła prądowego opartego na układzie LM334 (U4), które zasila czujnik stałym prądem 1mA oraz precyzyjnego wzmiacniacza operacyjnego OP07 (U1). Źródło prądowe zostało zaprojektowane z kompensacją temperaturową. W tym celu zastosowano dodatkową diodę prostowniczą oraz potencjometr do dokładnego ustawienia wartości prądu.
Wzmacniacz OP07 pracuje w układzie różnicowym, mierząc spadek napięcia na PT-100. Zakres napięć wejściowych wynosi 100mV-212mV odpowiednio dla temperatur 0°C- 300°C. Sygnał ten jest wzmacniany 10-krotnie (1V-2,12V) i podawany na dzielnik napięcia (R5, R6 4-krotny) oraz bezpośrednio na wejście (U2) układu dopasowująco-przetwarzającego napięcie na prąd.
Napięcie z dzielnika (250mV-530mV) jest podawane na wejście In+ układu ICL7107. Wejście In- jest podłączone do napięcia referencyjnego 250mV (dzielnik R35, R36), równego dolnej granicy napięcia In+. Zabieg ten ma na celu przesunięcie charakterystyki napięcia wejściowego w dół, tak aby przechodziła ona przez zero. Napięcie odniesienia dla przetwornika A/C (REF LO i REF HI) jest ustawiane za pomocą dzielnika napięcia R24 i R25 na około 933mV.
W celu uzyskania wyjścia prądowego dla standardu 4mA-20mA zrealizowano układ przetwornika U/I opartego na pompie Howlanda zbudowanej z podwójnego wzmacniacza operacyjnego TL072. Jeden ze wzmacniaczy pracuje jako układ przesuwania poziomu napięcia. Napięcie wejściowe jest pomniejszane o wartość 720mV (otrzymywane z dzielnika napięcia R11, R12, R13 podłączonego do drugiego napięcia odniesienia) oraz wcmacniane około 1,42 raza. Dzięki temu na wyjściu otrzymujemy sygnał 0,4V-2V, który jest podawany na pompę Howlanda (drugi wzmacniacz TL072 z dodatkowym tranzystorem T1 zwiększającym maksymalny prąd wyjściowy). Prąd wyjściowy jest ustalany jako stosunek wartości napięcia wejściowego pompy do R19.
Kalibracja miernika polega na odpowiednim ustawieniu poziomów napięć za pomocą potencjometrów R12, R23 oraz R31. Temperaturę można zadawać rezystorem dekadowym (100Ω - 0°C, 212Ω - 300°C). W pierwszej kolejności należy dopasować wartość prądu zasilającego czujnik PT-100 na 1mA obracając potencjometrem R23. W następnej kolejności należy mierzyć prąd z wyjścia prądowego 4mA-20mA i dla maksymalnych zakresów ustawić możliwie zbliżone wartości prądów za pomocą R12. Kalibracja końcowa polega na dostrojeniu wskazań wyświetlacza dla przetwornika A/C. Dla maksymalnych zakresów (0-300) ustawiamy możliwie najmniejszą odchyłkę za pomocą R31. Poprawnie skalibrowany miernik nie powinien przekraczać wartości błędu 1% zarówno dla wskazań wyświetlacza jak i dla wyjścia prądowego (przy zastosowaniu rezystorów 1%).
Schematu płytki na razie nie zamieszczam, ponieważ ma ona jeszcze kilka niepoprawionych błędów.
. Sprawdź przebieg prądowy na czymś innym niż zwarcie.
).
