CETDQ801B Amplificateur de charge pour système de pesage en mouvement

L'amplificateur de charge CETDQ801B est un amplificateur de charge multicanal qui délivre une tension proportionnelle à la charge d'entrée. Il prend en charge 8 ou 12 canaux (en option) et est conçu pour fonctionner avec des capteurs piézoélectriques afin de mesurer des grandeurs mécaniques telles que l'accélération, la pression et la force. Il est largement utilisé dans des secteurs tels que l'hydraulique, l'énergie, les mines, les transports, la construction, la sismologie, l'aérospatiale et la défense. L'instrument présente les caractéristiques suivantes :

1)      Une conception de circuit optimisée avec des composants importés de haute précision, à faible bruit et à faible dérive garantit une qualité de produit stable et fiable.

2)      Élimine l'atténuation du signal causée par la capacité équivalente des câbles d'entrée, ce qui permet d'utiliser de longs câbles sans affecter la précision de la mesure.

3)      Sorties ±5Vp à 50mA.

4)      Prend en charge l'entrée de 8 ou 12 capteurs, avec une interface de sortie DB15, et fonctionne à DC 12V.

2. Principe de fonctionnement

L'amplificateur de charge CETDQ801B est composé d'un étage de conversion de charge, d'un étage de réglage, d'un filtre passe-bas, d'un filtre passe-haut, d'un étage d'amplification de puissance final, et d'une alimentation. Le principe de fonctionnement est illustré dans le schéma bloc ci-dessous :

1)      Étage de conversion de charge : Centré autour de l'amplificateur opérationnel A1.

L'amplificateur de charge CETDQ801B peut être connecté à des capteurs d'accélération piézoélectriques, à des capteurs de force et à des capteurs de pression. Ces capteurs convertissent les grandeurs mécaniques en charges faibles proportionnelles (Q) avec une impédance de sortie extrêmement élevée (Ra). L'étage de conversion de charge transforme la charge en une tension proportionnelle (1pC/1mV) et convertit une impédance de sortie élevée en une impédance de sortie faible.

o    Ca : Capacité inhérente du capteur, généralement de plusieurs milliers de pF. La limite de fréquence inférieure est déterminée par 1/2πRaCa.

o    Cc : Capacité du câble de sortie à faible bruit.

o    Ci : Capacité d'entrée de l'amplificateur opérationnel A1, généralement 3pF.

L'étage de conversion de charge utilise un amplificateur opérationnel de précision à large bande, à faible bruit, à faible dérive et à haute impédance d'entrée, en provenance des États-Unis. Le condensateur de contre-réaction (Cf1) possède quatre réglages : 101pF, 102pF, 103pF et 104pF. Selon le théorème de Miller, la capacité effective à l'entrée est C = (1 + K)Cf1, où K est le gain en boucle ouverte de A1, généralement 120dB. Lorsque Cf1 est réglé sur 100pF (minimum), C est d'environ 108pF. Pour un câble à faible bruit de 1000 mètres, Cc est de 95000pF. En supposant que Ca est de 5000pF, la capacité parallèle totale de Ca, Cc et Ci est d'environ 105pF, ce qui représente 1/1000 de C. Ainsi, même avec un câble de 1000 mètres, l'impact sur la précision de Cf1 n'est que de 0,1 %. La tension de sortie de l'étage de conversion de charge est Q / Cf1, de sorte que la sortie est de 10mV/pC, 1mV/pC, 0,1mV/pC et 0,01mV/pC pour les réglages de condensateur de contre-réaction respectifs.

2)      Étage de réglage : Comprend l'amplificateur opérationnel A2 et un potentiomètre de réglage de la sensibilité (W). Cet étage assure une sortie de tension normalisée lors de l'utilisation de capteurs piézoélectriques avec différentes sensibilités.

3)      Filtre passe-bas : Un filtre actif de Butterworth du second ordre centré autour de A3, conçu pour éliminer efficacement les interférences haute fréquence.

4)      Filtre passe-haut : Un filtre passe-haut passif du premier ordre composé de C4 et R4, conçu pour supprimer les interférences basse fréquence.

5)      Amplificateur de puissance final : Centré autour de A4, fournissant un gain et une protection contre les courts-circuits de sortie avec une grande précision.

3. Spécifications techniques

1)      Caractéristiques d'entrée : Charge d'entrée maximale ±106pC.

2)      Sensibilité : 0,1-1000mV/pC (avec une capacité de source de 1nF à -40 à +60dB).

3)      Réglage de la sensibilité du capteur : 4 plages avec une sensibilité de charge de 1-109,9pC/unité.

4)      Précision :

o    1mV/unité, 10mV/unité, 100mV/unité, 1000mV/unité.

o    Lorsque la capacité équivalente du câble d'entrée est inférieure à 10nF, 68nF, 22nF, 6,8nF ou 2,2nF, l'erreur est inférieure à ±1 % dans des conditions de référence de 1 kHz et inférieure à ±2 % dans des conditions de fonctionnement nominales.

5)      Filtre et réponse en fréquence :

o    Filtre passe-haut : Fréquences de coupure inférieures de 0,3, 1, 3, 10, 30 et 100 Hz. Tolérance : 0,3 Hz, -3 dB à +1,5 dB ; 1, 3, 10, 30, 100 Hz, -3 dB ±1 dB. Pente d'atténuation : -6 dB/octave.

o    Filtre passe-bas : Fréquences de coupure supérieures de 1, 3, 10, 30 et 100 kHz. Tolérance : -3 dB ±1 dB. Pente d'atténuation : -12 dB/octave.

6)      Caractéristiques de sortie :

o    Amplitude de sortie maximale : ±5Vp.

o    Courant de sortie maximal : ±100mA.

o    Résistance de charge minimale : 100Ω.

o    Distorsion harmonique : Inférieure à 1 % aux fréquences inférieures à 30 kHz avec des charges capacitives <47nF et sortie à pleine échelle.

7)      Bruit : Inférieur à 5µV (rapporté à l'entrée au gain maximal).

8)      Temps de préchauffage : Environ 30 minutes.

9)      Interface de sortie : DB15.

10)  Canaux d'entrée : 8 ou 12 canaux.

11)  Puissance d'entrée : DC 12V.