CETDQ801B Усилитель заряда для системы Weigh In Motion

Зарядный усилитель CETDQ801B представляет собой многоканальный зарядный усилитель, который выдает напряжение, пропорциональное входному заряду. Он поддерживает 8 или 12 каналов (опционально) и предназначен для работы с пьезоэлектрическими датчиками для измерения механических величин, таких как ускорение, давление и сила. Он широко используется в таких секторах, как водное хозяйство, энергетика, горнодобывающая промышленность, транспорт, строительство, сейсмология, аэрокосмическая промышленность и оборона. Прибор обладает следующими характеристиками:

1)      Оптимизированная схема с высокоточными, малошумящими, малодрейфовыми импортными компонентами обеспечивает стабильное и надежное качество продукции.

2)      Устраняет ослабление сигнала, вызванное эквивалентной емкостью входных кабелей, что позволяет использовать длинные кабели без влияния на точность измерений.

3)      Выход ±5Вp при 50мА.

4)      Поддерживает вход от 8 или 12 датчиков, с выходным интерфейсом DB15 и работает при напряжении постоянного тока 12 В.

2. Принцип работы

Зарядный усилитель CETDQ801B состоит из каскада преобразования заряда, каскада регулировки, фильтра нижних частот, фильтра верхних частот, конечного усилителя мощности, каскада перегрузки и источника питания. Принцип работы показан на блок-схеме ниже:

1)      Каскад преобразования заряда: Основан на операционном усилителе A1.

Зарядный усилитель CETDQ801B может быть подключен к пьезоэлектрическим датчикам ускорения, датчикам силы и датчикам давления. Эти датчики преобразуют механические величины в пропорциональные слабые заряды (Q) с чрезвычайно высоким выходным импедансом (Ra). Каскад преобразования заряда преобразует заряд в пропорциональное напряжение (1пКл/1мВ) и преобразует высокий выходной импеданс в низкий выходной импеданс.

o    Ca: Собственная емкость датчика, обычно несколько тысяч пФ. Нижняя граница частоты определяется как 1/2πRaCa.

o    Cc: Емкость малошумного выходного кабеля.

o    Ci: Входная емкость операционного усилителя A1, обычно 3пФ.

В каскаде преобразования заряда используется высокоимпедансный, малошумящий, малодрейфовый, широкополосный прецизионный операционный усилитель из США. Обратный конденсатор (Cf1) имеет четыре настройки: 101пФ, 102пФ, 103пФ и 104пФ. Согласно теореме Миллера, эффективная емкость на входе равна C = (1 + K)Cf1, где K - коэффициент усиления A1 по разомкнутому контуру, обычно 120 дБ. Когда Cf1 установлен на 100пФ (минимум), C составляет приблизительно 108пФ. Для малошумного кабеля длиной 1000 метров Cc составляет 95000пФ. Предполагая, что Ca составляет 5000пФ, общая параллельная емкость Ca, Cc и Ci составляет приблизительно 105пФ, что составляет 1/1000 от C. Таким образом, даже при использовании кабеля длиной 1000 метров влияние на точность Cf1 составляет всего 0,1%. Выходное напряжение каскада преобразования заряда равно Q / Cf1, поэтому выход составляет 10мВ/пКл, 1мВ/пКл, 0,1мВ/пКл и 0,01мВ/пКл для соответствующих настроек обратного конденсатора.

2)      Каскад регулировки: Состоит из операционного усилителя A2 и потенциометра регулировки чувствительности (W). Этот каскад обеспечивает нормированный выход напряжения при использовании пьезоэлектрических датчиков с различной чувствительностью.

3)      Фильтр нижних частот: Активный фильтр Баттерворта второго порядка, основанный на A3, предназначенный для эффективного устранения высокочастотных помех.

4)      Фильтр верхних частот: Пассивный фильтр верхних частот первого порядка, состоящий из C4 и R4, предназначенный для подавления низкочастотных помех.

5)      Конечный усилитель мощности: Основан на A4, обеспечивая усиление и защиту от короткого замыкания на выходе с высокой точностью.

3. Технические характеристики

1)      Входные характеристики: Максимальный входной заряд ±106пКл.

2)      Чувствительность: 0,1-1000мВ/пКл (с емкостью источника 1нФ при -40 до +60 дБ).

3)      Регулировка чувствительности датчика: 4 диапазона с чувствительностью к заряду от 1-109,9пКл/единица.

4)      Точность:

o    1мВ/единица, 10мВ/единица, 100мВ/единица, 1000мВ/единица.

o    Когда эквивалентная емкость входного кабеля составляет менее 10нФ, 68нФ, 22нФ, 6,8нФ или 2,2нФ, погрешность составляет менее ±1% в эталонных условиях 1 кГц и менее ±2% в номинальных рабочих условиях.

5)      Фильтр и частотная характеристика:

o    Фильтр верхних частот: Нижние частоты среза 0,3, 1, 3, 10, 30 и 100 Гц. Допуск: 0,3 Гц, от -3 дБ до +1,5 дБ; 1, 3, 10, 30, 100 Гц, -3 дБ ±1 дБ. Крутизна спада: -6 дБ/октава.

o    Фильтр нижних частот: Верхние частоты среза 1, 3, 10, 30 и 100 кГц. Допуск: -3 дБ ±1 дБ. Крутизна спада: -12 дБ/октава.

6)      Выходные характеристики:

o    Максимальная выходная амплитуда: ±5Вp.

o    Максимальный выходной ток: ±100мА.

o    Минимальное сопротивление нагрузки: 100Ω.

o    Гармонические искажения: Менее 1% на частотах ниже 30 кГц с емкостной нагрузкой <47нФ и выход на полную шкалу.

7)      Шум: Менее 5 мкВ (относительно входа при максимальном усилении).

8)      Время прогрева: Приблизительно 30 минут.

9)      Выходной интерфейс: DB15.

10)  Входные каналы: 8 или 12 каналов.

11)  Входное питание: DC 12 В.