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일종의 전류형 2선 조명 강도 변송기 설계
날짜:2012-07-02읽기 :4

전류 신호는 방해에 강하기 때문에, 현재 공업에서 4~20mA 전류 신호를 광범위하게 사용하여 아날로그량을 전송하기 때문에, 현 단계에서 광범위하게 응용되는 변송기는 주로 전류형 변송기를 위주로 한다.그러나 전류형 변송기가 외부로 연결되는 선의 양에 따라 일반적으로 전류형 변송기를 전류형 3선 변송기와 전류형 2선 변송기로 나눌 수 있다.전류형 3선제 변송기는 일반적으로 3개의 선을 외부로 연결하는데, 각각 2개의 전원선과 1개의 전류 출력선이다;전류형 2선 변송기는 일반적으로 두 개의 선을 외부로 연결하는데, 두 개는 모두 전원 코드이며, 전원 전류는 출력할 전류이다.전류형 3선제 변송기는 신호를 전송할 때 반드시 3개의 선을 사용해야 하고 신호의 간섭을 낮추기 위해 보통 케이블에 차폐선을 추가해야 하기 때문에 장거리 전송을 해야 할 때 그 케이블의 원가가 비교적 높고 설치도 비교적 복잡하기 때문에 공업 분야에서의 응용을 크게 제한한다.이에 비해 전류형 2선제 변송기는 간단한 쌍교선만으로 신호 전송을 할 수 있고 쌍교선은 간섭이 적어 차폐선을 추가로 추가할 필요가 없다. 원거리 전송을 할 때 전류형2선 변송기전류형 3선제 변송 기구에 비해 뚜렷한 원가 우위를 가지고 있기 때문에 현 단계에서 전류형 2선제 변송기에 대한 연구는 중요한 의미를 가진다.
  
현재 국내외에는 이미 온도, 습도 등 물리량의 전류형 2선제 변송기에 대한 연구가 있는데, 빛의 강도에 대한 전류형은2선 변송기연구는 상대적으로 적다.빛의 강도와 온도, 습도 등 물리량 간의 차이성 때문에 온도와 습도 등 물리량을 겨냥한 전류형 2선 변송기 회로를 전류형 2선 변송기에 직접 적용할 수 없는 경우가 많다.또한, 현재 이미 설계된 일부 조명 강도 변송기는 보편적으로 정밀도가 높지 않고, 선형도가 좋지 않으며, 성능이 안정적이지 못하여 표준 4~20mA 전류 신호를 출력할 수 없는 문제가 존재한다.이를 위해 이곳은 전류형 2선제 조명강도변송기를 설계하였는데 정밀도가 높고 선형도가 좋으며 전력소모가 낮은 특징을 갖고있어 표준4~20mA 전류신호를 안정적이고 믿음직하게 출력할수 있어 앞에서 소개한 문제를 효과적으로 해결하였다.
  
  1. 컨베이어 시스템 구성
  
그림1에서 볼 수 있듯이 전류형 2선제 광조강도변송기 회로의 구조는 주로 광조강도전압회로, 전압범위전환회로, 전압전류회로, 안정전원발생회로 4부분을 포함한다.
  
빛의 강도 전압 회로는 주로 실리콘 광전지에서 발생하는 극히 미약한 전류 신호를 뒤에서 처리할 수 있는 0~5V 출력 전압으로 전환한다;전압 범위 변환 회로는 0~5V 전압 신호를 0.4~2V 전압 신호로 변환한다;전압 전류 회로는 0.4~2V 전압을 4~20mA 전류 신호로 전환한다;전압 안정 전원 발생 회로는 실제로 발생하는 4~20mA 전류를 이용하여 전단 조명 강도 전압 회로, 전압 범위 전환 회로에 안정적인 전력 공급 전압을 제공하여 zui가 외부 전원 공급 전압 변동을 크게 줄일 수 있다트랜스미터성능의 영향.
  
 2. 컨베이어 회로 설계
  
2.1 조명 강도 전압 회로
  
그림 2에서 볼 수 있듯이 실리콘 광전지는 빛의 강도를 빛의 강도와 정비례하는 극히 미약한 전류로 전환시킨다.연산 증폭기 UC1 동상 입력단과 반상 입력단이 허단된 것을 알 수 있듯이, 실리콘 광전지에서 발생하는 전류는 주로 피드백 저항 R1을 통해 흐른다. 이렇게 하면 연산 증폭기 UC1 출력단에서 출력 전압이 형성된다. 이 출력 전압 신호는 연산 증폭기 UC2를 거친 후 격리 증폭을 진행하기 때문에 연산 증폭기 UC2 출단에서 출력 전압을 얻을 수 있다. 이 출력 전압은 빛의 강도와 정비례한다.저항 R1, R2, R3 저항값을 조정하여 출력 전압을 표준 0~5V로 조정할 수 있다.
  

공식은 다음과 같이 유도합니다.
  
배송의 단점과 단점을 통해 알 수 있습니다.
  
식중: I는 실리콘 광전지에서 발생하는 전류이고 V1은 출력 전압이다.
  
R1, R2, R3의 임피던스를 조정하여 표준 출력 전압을 0~5V로 얻을 수 있다.
  
 2.2 전압 범위 변환 회로
  
그림 3에서 볼 수 있듯이, 상술한 빛의 강도 회전 전압 회로는 표준 0~5V 출력 전압을 얻었는데, 이 전압은 연산 증폭기 UC3 및 저항 R4, R5, R6, R7로 구성된 동상 비율 증폭 회로를 통해 0~1.6V 전압을 변환할 수 있다.분압 회로를 통해 변조 전위기 W1의 슬라이딩 끝에서 전압을 얻을 수 있는데, 이 전압은 앞에서 얻은 0~1.6V 전압과 연산 증폭기 UC4 및 저항 R9, R10, R11, R12, R13으로 구성된 동상 덧셈 회로를 통해 연산 증폭기 UC4 출력에서 0.4~2V의 전압을 얻을 수 있다.
  
구체적인 공식은 다음과 같이 유도한다.
  
단점과 단점을 통해 알 수 있습니다.
  
적절한 R5, R6, R7 임피던스를 선택하면 0~1.6V로 만들 수 있습니다.
  
위상 및 연산 회로에서 알 수 있듯이, R9 ¹ R10 ¹ R11 = R12 R13일 때
  
식중: Vref는 변조 가능한 전위기 슬라이더 끝에서 얻은 분압 값이다.
  
적절한 R8, R9, R10, R11, R12, R13 임피던스 및 조절식 전위 조절기를 선택하면 Vout2 = 0.4~2V를 얻을 수 있습니다.2.3 전압 전류 회로
  
그림 4에서 볼 수 있듯이, 자세히 분석하면 연산 증폭기 UD1 출력단은 저항 R17, 삼극관 Q1, 저항 R18, 저항 R19, 저항 R15 피드백 회귀 연산 증폭기 UD1의 동상 입력단을 통해 마이너스 피드백 브랜치를 구성한다는 것을 알 수 있다.운반 허단 허단의 특징에서 알 수 있듯이, 저항 R14가 저항 R15 저항치와 같을 때, 저항 R19 양단의 압력 강하는 전압 범위 전환 회로의 출력 전압 0.4~2V와 같기 때문에 R19를 100 오메가로 취하고 R15>>R19를 취하면 zui 최종 회로의 총 전류는 저항 R19를 흐르는 전류, 즉 4~20mA와 대략 같다.
  
구체적인 공식은 다음과 같이 유도한다.
  
단점과 단점을 통해 알 수 있습니다.
  
R15를 취하면 R19보다 훨씬 크고 R19=100을 취하면 I=4~20mA이다.
  
2.4 안정 전원 공급 장치 회로 생성
  
그림 5에서 볼 수 있듯이 전류원은 안정된 전원으로 하여금 회로의 입력 전류를 안정시켜 그 출력 전압의 안정을 확보한다. 즉 앞부분에 전력을 공급하는 전력 공급 전압의 안정을 보장한다.안정 전압 다이오드 D1은 연산 증폭기 UD2 정상 입력단에서 2.5V의 기준 전압을 생성한 다음 연산 증폭기 UD2, 저항 R20, R21로 구성된 증폭 회로를 통해 이 기준 전압을 증폭시켜 연산 증폭기 UD2 출력에서 약 12V의 전압을 얻는다.
  
구체적인 공식은 다음과 같이 유도한다.
  
운반의 허단으로 얻을 수 있고,
  
Vdd=2.5V이므로 적절한 저항 R20, R21 저항 값을 선택하면 요구되는 출력 전압 값 VDD를 얻을 수 있습니다.
  
 3. 실험 및 결과
  
상기 전류형 2선 광조강도 변송기 회로에서 UC1, UC2, UC3, UC4는 OPA481, UD1, UD2는 MC33172를 운반한다.운반은 회로종의 주요 전력 소모 소자이며, OPA481 및 MC33172는 모두 고정밀 저전력 단일 전원 운송이며, 이들을 선택하면 zui가 전환 정밀도를 크게 높일 수 있으며, 동시에 회로 총 전력 소비량이 4mA 미만이어야 하는 요구를 만족시킬 수 있다 (전로는 외부 전원으로 전력을 공급하기 때문에 출력 zui 소전류는 4mA이며, 회로의 정상적인 작동 전제는 회로 총 전력 소비량이 4mA 미만이어야 한다).또한 전류원 D3는 LM234, 전압 다이오드 D1은 LM285-2.5, 다이오드 D2는 1N437, 삼극관 Q1은 2N3904를 선택할 수 있다.일반 저항은 모두 정밀도가 1% 인 정밀 저항을 선택한다.실리콘 광전지는 난퉁다화회사가 생산한 SPS3030을 선택하는데, 이 실리콘 광전지는 선형도가 좋고 온도의 영향을 매우 적게 받기 때문에 선택하면 컨베이어 회로의 전환 정밀도를 높일 수 있다.회로에 안정된 전원 생성 회로를 사용하여 전방 운반 회로에 전력을 공급하기 때문에 zui는 외부 전원 전압 파동이 변송기 회로에 미치는 영향을 크게 줄일 수 있다.
  
상술한 회로에 따라 PCB 보드를 만든 다음 상술한 선택한 부품을 사용하여 회로를 연결하고, 빛의 강도가 0~200klux (빛의 강도 단위) 에서 변화할 때 변송기 출력단의 전류 크기를 측정하며, 실험 결과는 그림 6과 같다.
  
그림 6에서 가로축은 klux 단위로 조명의 강도를 나타냅니다.세로축은 출력 전류를 나타내며 단위는 mA이다. 실험 결과 이 회로는 0∼200klux 조명 강도 신호를 4∼20mA 전류 신호로 선형 변환하는 것을 잘 하는 것으로 나타났다.그 전환 정밀도가 비교적 높고 (오차는 약 1%), 선형도가 좋으며 (근사직선) 안정적이고 신뢰할 수 있으며 조명 강도를 4~20mA 전류 출력으로 전환할 수 있어 zui는 결국 예상 목표를 달성했다.
  
 4, 끝말
  
이 글에서는 전류형 2선제 조명강도변송기의 설계를 상세하게 소개하였는데 실험은 설계된 변송기의 정밀도가 비교적 높고 선형도가 좋으며 전력소모가 낮고 성능이 안정되여 공업에서 량호한 응용전망을 갖고있음을 보여주었다.

마지막 기사:레이더 액위계의 장점과 응용

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