Dimensionarea modulelor utilizate pentru conditionarea semanelelor electrice

DIMENSIONAREA MODULELOR UTILIZATE PENTRU CONDITIONAREA SEMANELELOR  ELECTRICE

In figura de mai jos este prezentata schema bloc pentru achizitia semnalelor electrice.

Un canal de achizitii contine un amplificator diferential, un filtru trece-jos pentru a elimina componentele cu frecventa mai mare decat frecventa de taiere si un circuit caree adapteaza semnalele pentru a putea fi compatibile cu semnalele acceptate du un microcontroler sau DSP.

Amplificatorul diferential

Amplificatorul diferential ( este utilizat pentru a amplifica tensiunea de iesire conform urmatoarelor relatii(fig. 7).

In situatia in care si tensiunea de iesire va fi egala cu

si (6)

Daca se considera ca la intrare se aplica o tensiune de 2.2 V iar la iesire trebuie sa avem o tensiune de 10 V atunci castigul A va fi

(7)

Ca urmare vom alege kΩ si kΩ .

Filtrul Butterworth de ordin 2

Dimensionarea filtrului Buterworth de ordin 2 se face tinand cont de urmatoarele ecuatii

(8)

(9)

(10)

(11)

(12)

(13)

Pentru filtrul utilizat au fost calculate valorile rezistentelor si capacitatilor impunand o frecventa de taiere de 5 kHz. impunand valorile rezistentelor R si R de 22 kΩ pe baza relatiilor 11 si 12 se obtin valorile capacitatilor C si C

nF (14)

nF (15)

Valoare rezistentei de sunt din fig . 1 se caluleaza cu relatia:

(16)

- 2000 raportul de transformare

- A este castigul amplificatorului diferential, 4.545

- Vmax este tensiunea maxima pentru care a fost proiectata placa ±10  V;

- FS este curentul maxim al LEM-ului

Ω (17)

Ciruciul de deplasare a nivelului de semnal

Orice controller are impus un anumit domeniu pentru tensiunile de intrare in gama:

(18)

iar rezultatul unei conversii se determina cu relatia:

(19)

Avand in vedere faptul ca deobicei avem semnal bipolar trebuie realizat un circuit de convertire a semnalului biploar in semnal unipolar, semnal care deobicei trebuie sa se afle in plaja [0, 3 V] confom schemei bloc din figura de mai jos:

In cazul de fata s-a considerat ca valoare de referinta, valoarea de 1.5 V. In continuare este prezentata schema de simulare realizata cu programul PSPICE, schema care permite verificarea nivelelor de semnal pentru intrarile DSP sau microcontroller precum si pentru activarea protectiilor cu fotodiode de tipul SFH 750 in situatia in care valoarea tensiunii de intrare depaseste ±10 V. Schemele folosite pentru a se realiza un canal penru placa de conditionare semnale sunt prezentate in Anexa. Au fot utilizate amplificatoare operationale de tipul TL 084 si comparatoare de tipil LM 339.

Figurile urmatoare prezinta rezultatele obtinute in urma simularii. In figura 10 s-a utilizat o sursa de semnal sinusoidal.  Semnalul 1 este semnalul obtinut la iesirea amplificatorului operational iar forma de unda 2 este semnalul obtinut dupa transfomarea semnalului bipolar in semnal unipolar. Mai este prezentat si semnalul 3, semnal de protectie. De exempul se observa faptul ca nedepasiind valoarea de -10 V, protectia pe -10 V nu a permis intrarea in conductia a fotodiodei de protectie.

Daca se depaseste valoarea tensiunii de intrare protectia va actiona asa cum reiese din figurile 11 si 12. A fost monitorizat de exempul semnalul de protetie pe -10 V (fig. 11) si semnalul pe +10 V (fig. 12).

Au fost realizate simulari si cu alte semnale, de exemplu un semnal trapezoidal pentru a se verifica functionalitatea circuitelor.