【文章內(nèi)容簡介】 ５５５ 定時器，二極管，電容等器件。光敏電阻的阻值隨著光照強度的增加而減少，由于Ｒｄ 的減小，整個多諧振蕩電路的周期變小，頻率變大，從而發(fā)光二極管閃爍的頻率加快。方案二是基于放大電路設(shè)計的，光照增強時Ｒｄ 減小，電路的電壓增益增強，輸出電壓改變。兩種方案都可以檢測出其接收到的光強的變化，但是方案一與方案二相比較靈敏度更高一些，穩(wěn)定性更好一些。方案一有顯示電路，我們可以直觀的觀察光照對整個電路的影響，但是電路比較復(fù)雜，比較難實現(xiàn)。方案二的電路相對比較簡單，在現(xiàn)實中相對容易實現(xiàn)，但方案二與方案一相比較不夠直觀，需要有輔助器件的檢測才能觀察出結(jié)果。第三章 變送電路硬件設(shè)計二線制溫度變送器分別與熱電偶和熱電阻相配合，可以將溫度信號線性地轉(zhuǎn)換成4~20mA直流標準輸出信號。二線制溫度變送器應(yīng)具有如下主要特點： (1)二根線完成電源的輸入及4~20mA直流電流輸出, 即二根線既是電源線也是4~20mA標準信號輸出線。 （2）由于二線制一體化變送器安裝在傳感器接線盒中, 所以必須有良好的可靠性、穩(wěn)定性及較寬溫度工作范圍(0~85176。C) 和較小的溫漂，同時要求體積盡可能小。(3)在熱電偶和熱電阻溫度變送器中采用了線性化電路，從而使變送器的4~20mA輸出信號和被測溫度呈線性關(guān)系。 (4)在熱電偶溫度變送器中，要進行冷端補償，冷補范圍0~100176。C。變送器在線路結(jié)構(gòu)上分為量程單元和放大單元兩個部分，其中放大單元是通用的，而量程單元，則隨品種、測量范圍的不同而不同。設(shè)計電路結(jié)構(gòu)如圖1所示。 圖中粗線為電源線，細線為信號流程，兩根外接導(dǎo)線既是電源線也是信號線。4~20mA信號體制為二線制設(shè)計提供了可能性，當(dāng)被測信號從下量程到上量程 （0％~100％）變化時，二根傳輸線上電流對應(yīng)４~20mA變化； 4mA作為變送器電路工作損耗電流，也易于識別斷線斷電故障。RL為信號采樣負載電阻(RL≤250Ω) 。V(AB) 須大于12V以保證系統(tǒng)的正常工作。 在電源正常(17~30V) 的前提下, 回路4~20mA電流I由輸入熱電阻R或熱電偶mV信號確定。 通過框圖我們可以看到，首先，需要對信號源所產(chǎn)生的信號進行采集，然后將采集到的信號進行放大、線性化調(diào)整、調(diào)零調(diào)滿，最后通過V/I轉(zhuǎn)換把線性反映溫度大小的電壓信號轉(zhuǎn)化為電流信號I1（0~16mA），加上電路的4mA靜態(tài)工作電流I2形成4~20mA電流信號通過二線制電源線輸出。對于熱電偶變送器，采用一個小型CU50熱電阻來測量冷端的溫度，進行冷端補償。兩種變送器都采用了LM124集成運放，它是四組獨立的高增益的內(nèi)部頻率補償運算放大器。它可以適應(yīng)本電路單電源工作的要求，電源電壓范圍大，溫度特性很好，性價比高，在后面電路中所用運放全都是LM124。熱電阻二線制變送器詳細電路圖如圖2(Pt100為例)所示, 下面就各部分工作原理作一下介紹。 熱電阻是利用導(dǎo)體的電阻隨溫度變化而變化的特性測量溫度, 常用的有鉑電阻Pt100、Pt10銅電阻Cu50、Cu100等。 其阻值與溫度關(guān)系可通過分度號表查詢。 圖中是以Pt100熱電阻為例（在這里，可以采用其他的熱電阻，如Cu50、Cu100等） ，D2是一個保護二極管，防止輸入電壓反接可能帶來的對電路的影響或者破壞。R1是限流電阻，RRR4與R5(Pt100)配合使用，組成一個電阻測量電橋。由于一體化二線制熱電阻變送器安裝在接線盒內(nèi)，引線電阻忽略不計。RRRR4可以確定下來（其值見圖2），其中熱電阻R5隨著溫度變化而變化。R4根據(jù)采用的熱電阻分度號不同而取不同的值。如Pt100測量時R4取100Ω，Cu50測量時R4取50Ω。電橋中間兩點電壓作為后續(xù)差動放大器的輸入信號。分別為：因R2=R3R4及R5, 故：該電路功能之一是把采集到的微弱信號放大,在本級電路中采取了差動放大。同時，與該放大電路連接在一起的還有一個正反饋非線性調(diào)整電路，它的主要功能是對熱電阻與溫度電阻間的非線性進行修正,保證放大器的輸出電壓被測溫度成線性關(guān)系。 RRR9以及LM124構(gòu)成了放大電路。對于該局部電路，輸入信號來自采集到的信號V和V162。，輸入信號分別各自經(jīng)過RR8進入LM124的第一組運算放大器, 得到輸出電壓V1 （在這里沒考慮非線性調(diào)整電路即反饋回路R6對電路輸入的影響）。 V1=V162。+ R9 (VV162。)/R8 此外，在該電路中還有一個非常重要的部分，那就是線性化調(diào)節(jié)電路，即本電路中的R6。 對于線性化調(diào)節(jié)的過程以及原理，我們可以用圖3加以解釋。 圖中虛線表示沒有進行線性化調(diào)節(jié)時輸出電壓隨源溫度變化時的曲線，圖中實曲線則表示進行R6非線性化調(diào)節(jié)的具體過程，隨著溫度升高，輸出電壓隨之提高，正反饋影響增強，只要R6阻值合適可剛好抵消熱電阻本身非線性的影響，使得輸出電壓和溫度為線性關(guān)系，即圖3中直線所示。根據(jù)線性化調(diào)整原理，線性調(diào)整電阻R6的反饋電壓V反為： 則實際輸出： 由于熱電阻線性較好, 經(jīng)計算調(diào)校本電路中R6=，熱電阻非線性修正可以達到千分之二的精度。 、電源平衡及二級放大電路對零點進行調(diào)節(jié)的電路，實質(zhì)上就是調(diào)節(jié)本級放大電壓輸出的大小, 保證在信號源零度（R5=100Ω, 第一級放大器輸出為零）時整個回路電流I1=4mA。它由RR1R1W1組成，實質(zhì)上就是在本級電壓輸入正端疊加一個調(diào)零電壓，使不足4mA的靜態(tài)工作電流達到4mA。此外，在該電路中，還有一個部分，那就是減小電源波動對電路輸出的影響，即電路中的R15,它可以抑制電源波動帶來的影響。當(dāng)外界電壓源發(fā)生較大的波動時(或負載電阻RL變化)，電路靜態(tài)工作電流會發(fā)生微小變化,我們可以利用R15來穩(wěn)定輸出電流。其工作原理一方面是電源增大帶來靜態(tài)電流增加, 另一方面電源的增大通過R15加到本級放大器的負端起到減法作用, 使本級輸出電壓下降, 選擇合適的R15阻值, 可以保證電源在允許范圍內(nèi)波動時輸出電流的穩(wěn)定。R17決定二級放大倍數(shù)。調(diào)滿電路是由R1RW2組成的對上一級電壓輸出V2分壓構(gòu)成。通過對W2的調(diào)節(jié)，使得最后輸出（信號源最高輸