2003年,第7期,類別:電子產品與器件

    工廠企業在實施計算機控制時,不少運行設備的電機電流需要在微機顯示屏上顯示,電流變送器就是將電流互感器輸出的0~5A交流電流變成4~20mA直流信號供計算機采樣、讀寫,其直線方程為:Io=3．2A+4(Ma)。
    筆者制作的多路電流變送器已應用于生產中,現將其中任意一路原理(圖1)介紹如下。圖中“1”為隔離取樣電路,CT1是次級為0~5A的電流互感器,其K2端接大地(設備外殼)。由于計算機采樣信號線端子與設備外殼存在一定的電位差,必須用CT2隔離。CT2可用0~50、0~75或0~100A等廢舊電流表內的小型電流互感器代替,亦可自制,方法是先用∮0．1mm漆包線在截面為8mm×9mm高矽片鐵芯上繞3500匝作為次級,用∮1．2mm漆包線繞6匝作為初級,R0為取樣電阻,調整R0(約幾百歐)使初級電流為0~5A時,B點對地(用數字萬用表測量)應有0~5A交流電壓即可。初級電流可用調壓變壓器配50VA左右低壓變壓器獲得,如圖2。
    “2”為運放組成的全波整流電路,優點是可以減少二極管壓降和非線性影響。當B點處于正半周時,信號的一路從A1反相端輸入,在A1①腳輸出負半周波形,再經D2送入A2反相端,在A2⑦腳R5/R7=2倍的正半周波形,信號的另一路經R6從A2反相端輸入,在⑦腳得到R5/R6=1倍的負電壓,兩種電壓合成后在A2⑦腳仍為1倍之正電壓;當B點處于負半周時,從A1①腳輸出的正半周由于D2的存在不能通過,只能經R6進入A2反相輸入端,并在A2⑦腳得到相同之正半周,兩個正半周經C1濾波后得到平坦之直流電壓。
    “3”為比例放大器,理想情況是在A2⑦腳獲得0~5A直流電,但由于運算放大器和電阻差異,⑦腳電壓有兩種情況:一是偏低,需通過A3稍作放大,調整R9,可得≥1倍的放大后電壓;另一種情況是偏高,可通過增加分壓電阻取得,見圖3,此時取R9=0。
    “4”為由A4組成的差分放大器,由于R15接15V,則A4輸出V{14}=(1+R12/R13)[R15/(R14+R15)]×15-(R12/R13)V⑧,令R12~R15=10kΩ,則V{14}=15-V⑧,因為三極管T1的發射極和基極之電位差Veb=15-V{14},所以代入上式得Veb=V⑧。
    “5”為恒流源,當使用同一電源而有幾路電流變送器時,其制作必須考慮兩種情況:一是當計算機采樣電路采用共陰極,即每組電流信號線中有一根是公共連線且接地時,可按圖1制作,此時恒流管T1用PNP擔任,其原理為當Vce有較高電壓時,流過集電極電流基本取決于Vbe之間電壓,輸出負載允許阻值為Rce/20mA=750Ω,而從變送器到微機采樣之間導線阻值一般為幾歐,對輸出無影響,這就達到了恒流。恒流取樣電阻R18=5V/20mA=250Ω,考慮到T1壓降等因素采用240Ω,R17為負反饋電阻,調整R17使交流為零時,輸出4mA起始電流。二是當計算機采樣電路采用共陽極,即每組信號有一根公共連線接正電壓時,應按圖4增加T2,此時將R18改為2．4kΩ,并增加R19=2．4kΩ,T1由電流型輸出改為電壓型經T2基極用NPN倒相后輸出,R16亦應改為16kΩ。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　上海  姜祖英