Оптроны – современные приборы управления. Часть 3

Одним из примеров использования оптореле является применение в качестве управляющего элемента режимами работы измерительного прибора с автоматическим или ручным выбором предела измерения, модулей обработки сигналов датчиков с аналоговым видом представления информации. Оптореле позволяют выполнить выбор предела измерения или перевести универсальный модуль из режима работы с датчиком А, в режим работы с датчиком Б. Использование оптореле даёт возможность внести в схему управления гальваническую развязку, что предотвращает влияние управляющего сигнала на измеряемый, т. к. управляющий не вносит искажений. Увеличивается надёжность и точность прибора благодаря надёжности контактов оптореле. Гальваническая развязка позволяет использовать микроконтроллер или цифровую схему для управления выбором предела измерений напряжений намного превышающих напряжение питания схемы управления.

Примером может быть схема, обеспечивающая точность измерения ± 0,1 %.

Для изменения пределов измерения служит управляемый делитель напряжения изображённый на схеме. Два плеча делителя образуют резисторы, отношение сопротивления каждого из них к сумме сопротивлений обоих резисторов равно отношению напряжения на выбранном резисторе к напряжению, на входе делителя. Входной ток измеряемого сигнала течёт через делитель, состоящий из резисторов 90,9 кОм и 10,1 кОм. Делитель позволяет уменьшить входное напряжение в 10 раз. Напряжение входного сигнала прикладывается к цепи, состоящей из двух этих резисторов. В сумме их сопротивление составляет 101 кОм. Один и тот же ток, текущий через два последовательно соединённых резистора создаёт на резисторе 10,1 кОм напряжение равное десятой части входного сигнала, на вход АЦП поступает одна десятая напряжения входного сигнала. На резисторе 90,9 кОм остаётся девять десятых напряжения входного сигнала.

Для смены предела измерения нужно изменить соотношение сопротивлений резисторов в резисторном делителе. Это можно сделать, подключив параллельно резистору 10,1 кОм дополнительный резистор с таким сопротивлением, чтобы получить новый коэффициент деления. При замыкании тумблера SA2 параллельно резистору 10,1 кОм подключается резистор 1,01 кОм,  плечо делителя меняет своё сопротивление и коэффициент деления становится равным 1:100. На вход АЦП поступает сотая часть входного напряжения. Для получения коэффициента деления 1:1000, тумблером SA2 отключить 1,01 кОм и тумблером SA1 подключить 91,8 Ом.

Для автоматического управления параметрами делителя нужно использовать электронные средства. Оптореле хорошо подходят для выполнения этой задачи. Выбранный тип оптореле должен обеспечивать работу цепи коммутации на возможно малых токах, с этим прекрасно справляется 249КП10АР.

Резисторы R2 и R3 задают режим работы входных светодиодов оптореле. При уровне управляющего напряжения 5 В ток через светодиоды оптореле будет приблизительно равен 10 мА. Параллельное включение резисторов R4 и R5 в сочетании с резистором R8 даёт возможность получить сопротивление, соответствующее расчётным данным делителя 1:1000. Для работы схемы общий провод управляющего сигнала соединяется с проводом "Управление 0В". Выбор предела измерения происходит подачей или снятием напряжения 5 В с входов "Предел 1" или "Предел 2". Входной измеряемый сигнал подаётся на провода "Измеряемый сигнал". Напряжение на выходе схемы (входе АЦП) при отсутствии управляющих сигналов на входах "Предел 1" и "Предел 2" (контакты оптореле разомкнуты) выражается формулой Uвых=Uвх*(R1+R7)/R7.

Эту схему можно использовать совместно с вольтметром, измеряющим не только постоянное, но и переменное напряжение, имеющим входное сопротивление не мене 2 МОм. Номинальное значение резисторов выбрано из ряда сопротивлений, которому соответствуют прецизионные резисторы типа С2-29В. Детали, использованные в примере применения оптореле, приведены в списке элементов.

Указанный тип оптореле относится к последним разработкам с широкими пределами условий эксплуатации, для экономии средств можно поэкспериментировать с другими типами оптореле в режиме коммутации малых токов.

Используемые материалы:
П. Хоровиц, У. Хилл Искусство схемотехники
http://www.proton-orel.ru/price.php?id_rubrik=176&id_tovar=241
http://www.proton-orel.ru/price.php?id_rubrik=170&id_tovar=227
http://www.proton-orel.ru/news_echo.php?id=16
http://www.oao-zavod-tira.narod.ru/C2_29.html

Автор: Платон Константинович Денисов, г. Симферополь simferopol1970@gmail.com

Список радиоэлементов

^{Скачать список элементов (PDF)}