Операционный усилитель в режиме сумматора

Операционный усилитель в режиме сумматора

При автоматизации технологических процессов одной из  проблем является согласование датчиков-преобразователей с управляющим модулем. Например, при решении задачи автоматического

горизонтирования опорной платформы автомобильного крана информацию об истинном значении угла наклона платформы к горизонтальной плоскости можно определять с помощью датчика ДКБ [1], имеющего линейную характеристику (рис.3.6,а). Но поскольку опорная платформа может иметь крен как в одну, так и в другую сторону от горизонта, представляется рациональным иметь иную характеристику датчика (рис.3.6,б), при которой полярность выходного сигнала меняется в зависимости от «знака» крена платформы.

а          +Uвых, В

15

Uвых, В       

a, град

Рис.3.6. Существующая и требуемая характеристики бесконтактного коромыслового датчика ДКБ

Анализируя обе характеристики нетрудно заметить, что первая функция (рис.3.6,а) описывается выражением Uвых = Кα + U0, где U0 – уровень сигнала датчика в отсутствие «положительного» крена. При этом данный датчик ввиду своего схемотехнического исполнения в принципе не может измерять «отрицательный» наклон платформы.

Вторая функция (рис.3.6,б) описывается как  Uвых = Кα, причем началу координат второй функции соответствует точка первой функции с амплитудой выходного сигнала 10 В. Таким образом, для преобразования штатной выходной характеристики датчика в требуемую достаточно из значения выходного сигнала преобразователя постоянно вычитать 10 В. Подобное арифметическое действие осуществляется операционным усилителем путем параллельной подачи на прямой вход усилителя постоянного отрицательного опорного напряжения с уровнем «-10 В» (рис.3.7). При этом в качестве всех входных сопротивлений подбираются резисторы с одинаковым электрическим сопротивлением.

Rос

Uвых. датчика

Uопорн. = 10 В

Rвх1

Rвх2

Rвх3

m w      +U

-U

Uвых = Ка

при Rос = Rвх

Рис.3.7. Операционный усилитель в режиме сумматора

В целях сохранения функции Uвых = Кα  коэффициент усиления операционного усилителя устанавливают равным единице путем использования во входных цепях и в цепи обратной связи сопротивлений, имеющих одинаковые значения  Rос = Rвх. Увеличение или снижение крутизны характеристики  U = f(α) достигается соответственно увеличением или уменьшением значения сопротивления обратной связи по отношению к значению входных сопротивлений.