Принцип действия прибора поясняется на схеме приложения 5.
В приборе ДИСК-250 входной сигнал от датчика Д. поступает во входное устройство ВХУ, где он нормализуется по нижнему пределу измерения для удобства его дальнейшей обработки. Кроме того, входное устройство содержит источник тока для питания термопреобразователей сопротивления или для питания медного резистора температурной компенсации измененеия термо э, д. с. холодных спаев термоэлектрических преобразователей.
В приборе ДИСК-250И входной сигнал от датчика Д поступает в блок искрозащиты БИ, предохраняющий датчик от опасного повышения тока и напряжения, которые могут возникнуть в аварийном состоянии внутри прибора.
Далее сигнал поступает во входное устройство ВХУ, где он нормализуется по нижнему пределу измерения для удобства его дальнейшей обработки.
Затем входной сигнал поступает на усилитель УВС с жесткой отрицательной обратной связью, где сигнал нормализуется по верхнему пределу измерения. Таким образом с выхода УВС снимается сигнал, нормализованный по нижнему и верхнему пределам измерений (при изменении входных сигналов от нижнего до верхнего пределов измерения, выходной сигнал усилителя УВС в приборах изменяется в пределах от минус 0,5 до минус-8,5.
Сигнал с реохорда Р, усиленный усилителем УР до уровня от плюс 0,5 до плюс 8,5 В, сравнивается на входе усилителя небаланса УН с сигналом УВС. Работа прибора происходит следующим образом.
. При изменении значения измеряемого параметра на входе усилителя УН появляется сигнал небаланса, который усиливается этим усилителем и управляет работой двигателя ДВ, который, в свою очередь, перемещает движок реохорда Р до тех пор, пока сигнал с усилителя УР не станет равным (по абсолютной величине) сигналу с усилителя УВС. Таким образом, каждому значению измеряемого параметра соответствует определенное положение движка реохорда и связанного с ним указателя прибора (на схеме не показан).
В приборах ДИСК-250И в блоке иекрозащиты находятся искро- защитные элементы К1, К2, КЗ, К4, КБ, Кб, К7; VI.
В случае возникновения аварийной ситуации внутри прибора резисторы выполняют функцию ограничения тока, а диоды — ограничения напряжения; таким образом исключается появление опасных токов и напряжений в цепях подключения датчика.
В обычном режиме работы через резисторы К1—КЗ проходит ток, питающий медный резистор температурной компенсации или термообразователь сопротивления. Резистор К7 задает ток в общем проводе по знаку противоположный, а по величине равный начальному току через термометр сопротивления; таким образом устраняется влияние омического сопротивления общего провода на метрологические характеристики прибора.
Все основные электронные функциональные узлы собраны на плате усилителя канала измерения (см. приложение 8).
Источник тока для питания медного резистора температурной компенсации или термопреобразователя сопротивления выполнен на базе операционного усилителя (ОУ). Режим источника тока (независимость величины тока от сопротивления нагрузки) обеспечивается, помимо отрицательной обратной связи, образованной резисторами К1 и КЗ микросборки резисторов (РС) 01 (схемы электрические принципиальные РС приведены в приложении 14), также положительной обратной связью, образованной резистором К4 РС 01 и нагрузкой — термопреобразователем сопротивления или медным резистором.
С помощью резистивных делителей напряжения, выполненных на РС ОЗ, 08 и 09 и питаемых от стабилизированного источника напряжения, обеспечивается нормализация (настройка) нижнего предела изменения выходного сигнала усилителя УВС. При этом с помощью РС 03 и Э9 осуществляется грубая настройка на нижний предел, а с помощью РС 08— точная.
Усилитель входного сигнала УВС функционально можно разделить на предварительный усилитель (ПУ) и оконечный усилитель (КУ).
Предварительный усилитель ПУ собран по структуре модулятор-демодулятор на интегральных микросхемах (МС) 014— модулятор, Е) 17 — усилитель переменного тока и 022 — демодулятор. Генератор тактовых импульсов, управляющий работой модулятора и демодулятора, встроен в МС Г) 14.
Коэффициент усилителя ПУ, или нормализация (настройка) на верхний предел изменения выходного сигнала осуществляется введением жесткой отрицательной обратной связи на РС 016 (грубая настройка) и 018 (точная).
Сигнал с ПУ (уровня, примерно, 0—4 В) поступает на преобразователь «напряжение — ток», собранный на МС 032. Точная настройка пределов изменения выходного сигнала прибора (0—5 'или 4—20 мА) осуществляется резисторами К49 (нижний предел) и К61 (верхний предел).
Оконечный усилитель КУ выполнен на МС 031 (инвертирующий усилитель) и 029 (повторитель напряжения). С выходов Е)31 и 029 снимается сигнал уровня минус 0,5—минус 8,5 В. Сигнал такого же уровня (с противоположным знаком) снимается с компенсирующего элемента-реохорда через усилитель на МС 021. Эти два сигнала сравниваются на входе усилителя небаланса, выполненного на МС 024 и транзисторах VI8—У21.
Для обеспечения необходимых динамических характеристик в схеме сравнения применен ускоряющий конденсатор С29, благодаря которому баланс на входе 024 наступает несколько раньше, чем движок реохорда достигает положения равновесия. Тем самым исключены возможные автоколебания системы, возникающие из-за инерционности балансирующего двигателя.
Настройка прибора на нижний и верхний пределы измерения (нижнюю и верхнюю отметки шкалы) осуществляются резисторами К51 (нижний предел) и К47 (верхний предел), доступ к которым предусмотрен через отверстия, расположенные в верхней части корпуса прибора.
Источник напряжения ±15 В для питания микросхем собран по схема стабилизатора на двухсторонних стабилитронах УЗ и VII с непрерывным регулированием на транзисторах VI. \'2 и У5 (минус 15 В) и транзисторах У9, V 10 и V12 (плюс 15 В). Диоды \/6 и У8 служат для температурной компенсации дрейфа р—п переходов транзисторов У5 и У9. Двухполупериодный выпрямитель для- источника собран по мостовой схеме на диодных сборках 04 и 05. Для сглаживания пульсаций напряжения применены конденсаторы С7—С9, С12—С14.
Для питания цепей входного устройства применен источник напряжения с дополнительной стабилизацией на стабилитроне У4 и усилителе мощности на 07 и транзисторе У7. Необходимое напряжение плюс 9,09 В устанавливается с помощью резисторной сборки 06 и подстроенного резистора К14.
Источник отрицательного стабильного напряжения собран на элементах 012 (резисторы отрицательной обратной связи), 013 (операционный усилитель) и V13 (усилитель мощности) и работает от положительного стабильного напряжения. Напряжение этого источника (примерно минус 9,09 В) используется для питания резисторов установки задания выходных устройств, резистивного делителя 033 (используемого для подачи эталонного напряжения при контроле исправности прибора), а также для подачи отрицательного тока через резисторы сборки 015 с целью компенсации сопротивления провода, идущего от термопреобразователя сопротивления (или медного резистора—в случае работы с термоэлектрическим преобразователем) к общей точке схемы (клемма 43 на УКИ).
На этой плате собрано также устройство индикации обрыва чувствительного элемента датчика (термосопротивления или термопары), которое работает следующим образом. С выхода предварительного усилителя на вход подключены резисторы К26, Р.24 и К22, образующие цепь положительной обратной связи вместе с внутренним сопротивлением датчика. Пока датчик не оборван, его внутреннее сопротивление невелико и положительная обратная связь неглубокая и практически не влияет на работу усилителя. Как только датчик будет поврежден (оборван), его сопротивление резко возрастает, положительная связь становится глубокой и вводит усилитель в насыщение. Выходное напряжение усилителя достигает практически напряжения питания (плюс или минус 15 В — в зависимости от характера переходных процессов). Это, напряжение через диод V14 или через инвертор Д31 и диод У15 поступает на вход порогового устройства (транзистор VI7), которое срабатывает и зажигает светодиод У2 «Обрыв датчика» (см. принципиальную схему прибора).
Принцип работы устройств сигнализации и регулирования рассмотрим на примере работы устройства сигнализации о достижении значения, меньше допустимого (сигнализации «меньше», или СН).
Устройство представляет собой компаратор, выполненный на МС 030, на один вход которого подается сигнал с предварительного усилителя, инвертированный и усиленный МС031, на второй вход — сигнал с резистора установки задания К4СН (см. схему приложения 6). Как только входной сигнал станет меньше заданного значения на выходе компаратора, напряжение скачком устанавливается на уровне 11 —15 В и открывает транзистор У27. Вследствие этого срабатывает реле К2 усилителя выходных устройств, переключая свои контакты, и зажигается светодиод УЗ СН (см. схему приложения 6). В приборах ДИСК-250И реле установлены на дне прибора.
Изменение уставки задания происходит следующим образом. В нормальном состоянии все кнопки установки задания отпущены и сигнал с выхода 031 УКИ через замкнутые контакты кнопок поступает на вход 029 и далее на усилитель небаланса. При нажатии любой из кнопок, например, УЗ (см. приложение 6), на вход 029 поступает сигнал не со входа прибора (через 031), а с резистора установки задания К4. Если теперь, не отпуская кнопки, изменять положение движка резистора установки задания, то указатель прибора будет перемещаться по шкале точно так же, как и под воздействием измеряемого входного сигнала.
Таким образом, для установки задания используется та же шкала, что и для считывания показаний о текущем значении измеряемого параметра.
Остальные выходные устройства собраны на плате усилителя выходных устройств УВУ (см. приложение 10): устройство сигнализации верхнего предела СВ собрано на базе компаратора 03; трехпозиционное регулирующее устройство выполнено в виде двух двухпозиционных устройств на базе компараторов 01 и 02. Принцип работы этих устройств аналогичен вышеописанному.