Анализ точностных параметров источника тока датчиков первичной информации, работающих в автоколебательном режиме

УДК 531.391.5                                                                                                Ключников А. И.

Космодром «Плесецк»

АНАЛИЗ ТОЧНОСТНЫХ ПАРАМЕТРОВ ИСТОЧНИКА ТОКА ДАТЧИКОВ ПЕРВИЧНОЙ ИНФОРМАЦИИ, РАБОТАЮЩИХ В АВТОКОЛЕБАТЕЛЬНОМ РЕЖИМЕ

ВСТУПЛЕНИЕ:

Рассматривается зависимость точностных параметров типового источника тока от точностных параметров радиоэлементов его составляющих. Источник тока необходим для создания калиброванного значения тока датчика момента маятникового акселерометра, работающего в автоколебательном режиме.

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ:

 Одним из способов повышения чувствительности серийных маятниковых акселерометров является организация автоколебательного режима его работы, путем введения в его схему нелинейного звена [1].

На рис.1 показана функциональная схема нелинейного звена на операционном усилителе (ОУ) с источником тока (ИТ) и датчиком момента (ДМ) [2].

[pic 1]

Рисунок 1 - Нелинейное звено на ОУ с ИТ и ДМ

Для создания автоколебательного режима работы акселерометра, полярность тока I0 датчика момента необходимо изменять на противоположную каждый временной интервал τ1 и τ2 [1]. Такой режим работы обеспечивается устройством, выполненном на триггере DD1 и коммутирующих транзисторах VT1…VT4, показанном на рис.2.

[pic 2]

Рисунок 2 - Схемотехника источника тока и переключателя тока

На вход триггера DD1 поступает сигнал «τ1, τ2» временного интервала с нелинейного звена акселерометра. На выходах  Ǫ и Ǭ триггера формируется синхронно изменяющийся противофазный сигнала управления ключами VT1…VT4. Работа ключей обеспечивает изменение полярности тока I0 на противоположную каждый временной интервал τ1 и τ2.

Источник тока, формирующий ток I0, выполнен на источнике опорного напряжения ИОН, операционном усилителе DA1, МДП-транзисторе VT5 и
резисторе R1.

На неинвертирующий вход операционного усилителя DA1 подается опорное напряжение UИОН источника опорного напряжения ИОН.

На инвертирующий вход ОУ подается напряжение UR1 с резистора R1.

Напряжение UR1 за счет отрицательной обратной связи, которой охвачен ОУ и МДП-транзистор, поддерживается с точностью до напряжения смещения UСМ операционного усилителя и его дрейфа ΔUСМ.

Если выполнить условие, что значение входного тока ОУ IВХ ОУ и значение тока утечки затвора МДП-транзистора IУТ З значительно меньше значения тока I0 

IВХ ОУ << I0 ;    IУТ З << I0 ,

то в идеализированном случае значение тока I0 будет равно

I0 = UИОН / R1.

Из этого следует, что значение тока I0 можно изменять следующими способами:

– за счет изменения значения сопротивления резистора R;

– за счет изменения значения напряжения ИОН;

– за счет изменения значения параметров обоих элементов – резистора R1 и ИОН.

Изменение значения тока I0 за счет изменения сопротивления резистора R возможно по схеме, показанной на рисунке 3.

[pic 3]

Рисунок 3 – Схемотехника переключаемого источника тока

Для изменения значения тока I0 вводится механический переключатель S и набор резисторов R1, R2, R3 на разные значения сопротивления. При автоматическом переключении вместо механического переключателя S необходимо применять электронные ключи на МДП-транзисторах, которые управляются от микроконтроллера МК схемы управления. Как недостаток такой схемы можно отметить наличие остаточного напряжения на переключательных транзисторах (на схеме не показаны), которое может внести значительную нестабильность в работу схемы, и большая дискретность установки значения тока I0.