Блок
аналогового
разделения
сигналов
Девиз
темы: - Как
живешь? - Как
на пароходе:
горизонты
широкие -
деваться
некуда;
тошнит, а едешь.
|
Адрес
документа: |
http://90.189.213.191:4422/temp/sintep_v3_3/sintep_v3_3.doc
инд: 2-123-2
|
|
Адрес
архива плат |
http://90.189.213.191:4422/temp/sintep_v3_3/dan_foto/ Дубль1 |
Аннотация:
-
Приведено
описание
блока
аналогового
разделения
сигналов 4..20
миллиампер
на 2-а канала;
-
Реализация
выполнена на
специализированной
2х-канальной
оптопаре HCNR201,
для
выполнения
условия
точности
преобразования
и
распространенных
операционных
усилителях серии LM324
(отечественный
аналог к1401уд2);
-
Тема
сформирована
для
уменьшения
затрат при решении
задач
гальванической
развязки в
системах передачи
данных;
Схема
для разделение
сигналов тока 4..20
миллиампер
·
Существует
явление -
наведение
потенциалов
в длинных
проводах. Это,
фактически,
антенны. И
если рядом
другие
проводники с
током, то
возникает
взаимная
связь и
появление
«вредного»
напряжения
на
«полезном».
Провода
данных в этом
случае
разделяют
различными
схемами.
·
Схема
разделения
аналоговых
сигналов для
токов 4..20
миллиампер
приведена
далее на
рисунке.
·
Основное
отличие от
существующих
схем - использование
отрицательной
обратной
связи при
параллельном
включении
операционных
усилителей U4.1-4.3, что
позволило
добиться
независимой
от нагрузки,
передачи
тока 4..20
миллиампер;
·
Схема
второго
канала
повторяет
первый канал
и отображена в виде
блока;
·
Входная
часть блока
имеет защиту
от импульсных
перенапряжений
с помощью
стабилитронов,
которые
включены по три
параллельно.
Такое
требование
выдвинул
эксперт, оно
предусмотрено
для объектов
для
взрывобезопасности.
Кроме того,
входные
сопротивления
имеют так же
большую
мощность
рассеивания
и зашунтированы
конденсатором.
·
Предусмотрено
два входа -
токовый 4..20
миллиампер
при входном
сопротивлении
120 ом работает U5.4 и
вход по
напряжению 1..10
вольт,
работает U5.1 Разделение
каскадов
выполняется
через диоды D2 D10 т.е.
может
работать или
вход по току
или вход по
напряжению.
·
Для
питания
источника
данных
используется
внутренний
параметрический
стабилизатор
U1 - LM78L12.
Через
ограничительные
резисторы R3,4
мощность в
два ватта
напряжение
поступает на
внешний
разъем.
Выбранная
мощность рассеивания
позволяет
выдержать
ток короткого
замыкания,
если
источник
данных будет
в аварийном
режиме и
замкнется.
·
Линейность
передачи и
требуемую точность
обеспечивает
операционный
усилитель U5.3 c
оптопарой VO1 HCNR201
на 2-а параллельных
канала.
Используется
отрицательная
обратная
связь по
первому
каналу, а
второй канал
повторяет
ток первого
канала, что и
обеспечивает
требуемую линейность
и точность.
·
Питание
входного и
выходного
каскада раздельное
от блоков DS-DS типа NML1215S
Входное
питание 12..14
вольт,
выходное 15 вольт
при
допустимой
нагрузке до 100
миллиампер.
·
Напряжение
питания
поступает
через
защитный
диод D1, для обеспечения
правильной
полярности
подключения.
Предохранитель F1
обеспечивает
защиту по
току.
·
Настройка
точной
передачи
тока выполняется
переменным
резистором
цепи обратной
связи
R15. Данная
схема
обеспечивает
в диапазоне
4.00..20 точность
передачи тока +-
0.01миллиамера
при значение
нагрузки 5…500
ом. Ток
короткого
замыкания
нагрузки не
превышает
максимально
допустимого
для
используемой
микросхемы,
поскольку он
равномерно
распределен
через выходные
резисторы
параллельных
каскадов ОУ.
·
Для
возможной
настройки
каскадов
входных
усилителей цепи
обратной
связи
выполнены в
виде двух параллельных
резисторов R24,R23 и R10,R11, что
позволяет
более точно
выбрать
заданный
коэффициент
усиления
каскадов. Это
может
потребоваться,
если
операционные
усилители
будут
другой
серии или
производителя.
Реализация
на 3d и
печатная
плата
·
Схема
подготовлена
на
трассировщике
плат DipTrace
2.4.0.2 Full portable ,
который
позволяет
строить 3d
модели плат.
·
Ниже в
таблице вид
сверху и
снизу сформированной
печатной
платы для
корпуса под DIN
рейку. А
также
приведено и
фото
печатной
платы
с
установленными
разъемами.
|
вид
сверху. |
Вид
снизу |
Фото
печатной
платы с
установленными
разъемами |
·
Схема и
вариант
разводки
платы
доступен все
заинтересованным
лицам по
приведенной
ссылке в
начале
статьи.
·
Дополнительно,
архив
продублирован
на облаке https://cloud.mail.ru/public/MHjj/uYQ8Z8qh9
, т.к.
авторский
сайт
не
скоростной и подвержен
пропаданию
электропитания;
Выводы.
§
Приведенная
схема
проверена «в
железе»,
доступна для
использования
всеми
желающими, и
предназначена
для
сокращения
трудозатрат
при
проектировании
систем с
гальванической
развязкой и
снижении
«цены
вопроса» подобных
систем.
§
Автор
оставляет за
собой право
на модернизацию
конструкции
печатной
платы и схемных
элементов
при
возникновении
новых ТЗ от
заказчиков.
§
Автор с
огорчением узнал,
что подобные оптопары
HCNR201 не
выпускаются
отечественной
промышленностью,
и даже нет
приблизительных
аналогов. Но
если он
ошибается, то
желательно
сообщить об
этом ему на
почту.
Автор
- Шабронов
Андрей
Анатольевич тс. +7
913-905-8839 e_mail
- shabronov@ngs.ru
Успехов и
здоровья!
ред. 2018-5-10 г.
Новосибирск