Преобразователи измерительных величин в ток (4-20) мА

Микросхемы, специализированные для этого распространенного в промышленности аналогового интерфейса, выпускает только компания Burr—Brown. Построение приемника является более простой задачей. Единственная такая схема RCV420, выпускаемая в течение ряда лет, полностью удовлетворяет существующим потребностям. Она представляет собой схему на одном ОУ типа простого вычитателя и прецизионный опорный источник напряжения для получения несимметричной шкалы. В настоящее время выпускается более 10 типов трансмиттеров (передатчиков), имеющих высокие метрологические характеристики. Все они имеют встроенные источники тока или напряжения для питания датчиков; питание осуществляется от источника питания токовой петли. Поскольку трансмиттер должен обеспечивать выходной ток до 20 мА при напряжениях до 36 или 40 В, саморазогрев может привести к заметным погрешностям. Во избежание этого, на выходе рекомендуется подключать рассеивающий тепло внешний транзистор, охваченный общей обратной связью с трансмиттером. Трансмиттеры XTR101 и XTR110 предназначены для работы с источниками напряжения, XTR115 и XTR116 — с источниками тока. Трансмиттеры XTR103, XTR105, XTR112 и XTR114 предназначены для работы с имеющими нелинейную характеристику платиновыми термометрами сопротивления. Поэтому они имеют встроенную функцию линеаризации. Типовая схема включения одного из этих трансмиттеров (XTR103)

показана на рис. 9. Два согласованных источника тока питают платиновый термометр сопротивления RTD и RZ, значение которого равно RTD при минимальной измеряемой температуре, для которой выходной ток составит 4 мА. Падение напряжения на RCM смещает напряжения на входе в область линейности схемы, масштаб преобразования устанавливается RG. Встроенная схема линеаризации (обозначения согласно схеме) создает разбаланс согласованных источников тока по закону:

Такая зависимость, совместно с собственной нелинейностью платинового термометра, создает корректирующую функцию 2го порядка, снижающую нелинейность до 40 раз. Трансмиттеры XTR104 и XTR106 предназначены для работы с мостовыми резисторными схемами датчиков, такими как тензометрические мосты. Они также имеют нелинейную зависимость выходного напряжения от величины сопротивления. Поэтому эти трансмиттеры также имеют встроенную функцию линеаризации. Типовая схема включения XTR104, одного из них, показана на рис. 10. При нагрузке до 2750 Ом мост можно напрямую подключать к внутреннему управляемому опорному источнику VR . Масштаб преобразования устанавливается RG. Выбирая значение резистора линеаризации RLIN в зависимости от диапазона входного напряжения при питании моста от 5 В и его нелинейности при этом в % от полной шкалы согласно выражению RLIN=1,2·105*VFS/B, можно скомпенсировать параболическую нелинейность за счет введения зависимости напряжения опорного источника VR от величины выходного напряжения моста.

ИЦ – измерительная цепь

ИУ – инструментальный усилитель

ПНТ – преобразователь U в I

Пунктиром обведён сам преобразователь

4-20 мА – величина измеряемого тока

I₀₁ и I₀₂ – 2 источника питания измерительной цепи.

4 мА – питание покоя измерительной цепи.

дI линейно связано с измеряемой величиной

Усилители:

XTR101 – первые усилители из серии. Используется с датчиками температуры, давления, термопарами. I₀₁ = I₀₂ = 1 мА.

XTR103 – с терморезистивными датчиками (200 – 850 С^о). Есть цепь коррекции нелинейности (нелинейность составляет 0,1%).

XTR104 – с тензодатчиками. Есть встроенная коррекция нелинейности.

XTR112, 114 – для терморезистивных датчиков и тензометрических мостов.

Дрейф нуля < 0,1 мкВ/С­^о , нелинейность 0,003%

Микросхема RCV - 420

Входной ток в напряжение 0,5В

Регулировка 0, образцовый источник напряжения и резистор

Погрешность нелинейности 0,1%