Przetwornice normalizujące — przeznaczenie, urządzenie i zasada działania
Do wstępnego przetwarzania sygnału z wyjścia przetwornika pierwotnego, takiego jak termometr rezystancyjny, termoelektryczny lub przyrząd pomiarowy wyprowadzający sygnał prądu przemiennego (np. manometr), stosuje się przetwornik normalizujący używany. Nazywany również przetwornikiem pomiarowym lub pośrednim.
Przetwornica normalizująca umożliwia uzyskanie strawialnego sygnału DC z dostępnego sygnału pierwotnego (np. termoEMF E lub wartość rezystancji Rt może pełnić rolę takiego sygnału pierwotnego).
Dla przykładu przyjrzyjmy się, jak działa przetwornik pomiarowy typu PT-TP-68, przeznaczony do przetwarzania sygnału z termometru termoelektrycznego.
Poniższy rysunek przedstawia uproszczony schemat tego przetwornika, który umożliwia uzyskanie stałego Iout w granicach 5 mA od termoEMF E termometru poprzez rezystancję obciążenia Rn, nominalnie 2,5 kOhm.Układ zawiera: mostek prostowniczy MK, wzmacniacz wyjścia prądowego, wzmacniacz sprzężenia zwrotnego oraz rezystor sprzężenia zwrotnego.
Wykonane są z trzech rezystorów mostka prostowniczego Mangan (specjalny metal o niskim współczynnik temperaturowy oporu elektrycznego), a czwarty rezystor jest wykonany z miedzi i znajduje się najbliżej zacisków termometru rezystancyjnego.
Przetwornica pracuje według statycznego schematu samokompensacji: napięcie z termometru rezystancyjnego jest dodawane do napięcia z końców mostka (skorygowane w ten sposób), a następnie porównywane z napięciem sprzężenia zwrotnego Uos. Powstały nieskompensowany sygnał jest wzmacniany przez wzmacniacz wyjścia prądowego.
Doprowadzony do zewnętrznego obwodu rezystora obciążenia prąd wyjściowy przez dzielnik (nie pokazany na schemacie) jest podawany do wzmacniacza sprzężenia zwrotnego urządzenia sprzężenia zwrotnego (składającego się ze wzmacniacza sprzężenia zwrotnego i rezystora sprzężenia zwrotnego). Prądy wejściowe i wyjściowe wzmacniacza sprzężenia zwrotnego (FBO) są proporcjonalne do kos. W rezultacie sygnał sprzężenia zwrotnego przez rezystor sprzężenia zwrotnego jest tworzony przez prąd sprzężenia zwrotnego z wpływem wzmocnienia wzmacniacza sprzężenia zwrotnego.
Rozważmy teraz przykład konwertera normalizującego zaprojektowanego do pracy termometr oporowy.
Na poniższym rysunku przedstawiono uproszczony schemat przetwornika normalizującego modelu PT-TS-68, który umożliwia uzyskanie zunifikowanego sygnału w postaci prądu w zakresie od 0 do 5 mA poprzez liniowe przekształcenie wartości rezystancja czułego elementu.
Przetwornica pracuje zgodnie ze statycznym obwodem automatycznej kompensacji.W jego skład wchodzą: mostek pomiarowy, wzmacniacz wyjścia prądowego oraz urządzenie z ujemnym sprzężeniem zwrotnym (składające się ze wzmacniacza sprzężenia zwrotnego i rezystora sprzężenia zwrotnego).
MI - mostek pomiarowy pracuje tutaj w trybie nierównowagowym, zamienia zmianę rezystancji termometru na stałe napięcie, które jest usuwane z końców mostka i podawane do wzmacniacza z wyjściem prądowym. Trzy mostkowe rezystory balastowe wykonane są z manganu (mały TKS). Most jest zasilany przez zasilacz stabilizowany… Sam termometr jest podłączony do mostka pomiarowego w obwodzie trójprzewodowym.
OWEN NPT-3 Konwerter normalizujący
Aby zautomatyzować procesy technologiczne, wygodniej jest uzyskać informacje o pomiarze prądu stałego, zwłaszcza jeśli dalsze przetwarzanie jest realizowane przez komputery informacyjne. Z tego powodu urządzenia wyjściowe prądu przemiennego wykorzystują bloki normalizujące, które przekształcają prąd przemienny na wygodny sygnał prądu stałego do przetwarzania.
Tym samym przyrządy pomiarowe z wyjściem AC mogą współpracować z jednostkami pomiarowymi oraz przyrządami pomiarowymi z wejściami DC. Ale dodatkowe bloki normalizacyjne prowadzą do wzrostu błędów i spadku niezawodności, jest to szczególnie ważne dla elektrowni jądrowych i elektrociepłowni, dlatego na etapie tworzenia zautomatyzowanych systemów dla tak ważnych branż konieczne jest natychmiastowe wdrożenie urządzeń z wyjściem nie wymagającym zbędnych przekształceń.