I industriel automatisering anvendes sensorer med aktuelle udgange fra 4 til 20 mA i vid udstrækning. Den første af disse værdier svarer til den nedre grænse for området for den målte værdi, den anden til den øvre. Lad mig forklare med et abstrakt eksempel: en bestemt sensor måler antallet af katte i kælderen i området fra 0 til 500 katte. Nulkatte svarer til 4 mA, fem hundrede katte - 20 mA. Antag, at der nu er 200 katte i kælderen. Vi beregner den strøm, som enheden skal udstede på linjen: I = 4 + 200 ((20-4) / 500) = 10,4 mA. Nu overfører vi til siden af den modtagende enhed og beregner antallet af katte baseret på denne aktuelle værdi: N = (10.4-4) (500 / (20-4)) = 200 katte. Der stilles ingen krav til nøjagtigheden af linjemodstanden og belastningen i modtageren: en strømstabilisator er placeret i sensoren, på grund af hvilken spændingen, der påføres linjen, automatisk indstilles nøjagtigt som den kræves for at opnå en given strøm. Naturligvis "i produktion" vil der være kedelige grader eller megapascaler i stedet for katte. Og hvis strømmen falder til nul mA, vil dette blive betragtet som en linjeskift.
Ved justering af systemet, der inkluderer en sensor og en modtager, er det nødvendigt at verificere tilstedeværelsen og korrektheden af det andet svar på en ændring af strømmen i hele området. For at gøre dette, i stedet for sensoren, er en regulerbar strømregulator inkluderet i linjen, hvis værdi afhænger af placeringen af grebet på den variable modstand. Et af disse assistentudstyr blev udviklet af Instructables under navnet lawsonkeith. Ekstra funktion hjemmelavet er generering af en stabil spænding fra -10 til +10 V og fra 0 til +20 V, hvilket er nyttigt, når du opretter kredsløb på en op-forstærker.
Med en stabil spændingskilde på 5 V og en variabel modstand med karakteristisk A er det let at få en spænding, der varierer jævnt fra 0 til 5 V. Denne spænding kan påføres en spændingsstyret strømkilde (IITS), hvis kredsløb er vist nedenfor. Her er R1 modstanden, der bestemmer den øvre grænse for strømregulering (5 V / 250 ohm = 0,02 A), og RL er den samlede modstand for linjen og belastningen, når strømmen ikke ændres inden for visse grænser. Kredsløbet giver dig mulighed for at simulere både nødsituationer (strøm fra 0 til 4 mA) og regelmæssige (strøm fra 4 til 20 mA) situationer.
Lad os gå videre til det komplette enhedsdiagram:
Den drives af en unipolær spændingskilde fra 20 til 24 V (ikke vist i diagrammet). Guiden valgte en klar pulsforstærker converter drevet af Krona. Der er en indstillingsmodstand på konverterkortet, som skal indstilles til ca. 22 V.Det skal huskes, at selv denne spænding med høj luftfugtighed kan udgøre en vis fare.
Kilden til referencespændingen (ION) i enheden er en almindelig stabilisator 7805. Ved den første op-forstærker af enheden leveres denne spænding, lig med +5 V, ved at omgå alle justeringselementer. Det er tændt på en sådan måde, at denne spænding fordobles, hvorfor der vises en stabil spænding på +10 V i forhold til den fælles ledning ved dens udgang.
Modellspændingen påføres også en variabel modstand, hvorfra den bevægelige kontakt, som nævnt ovenfor, er det muligt at fjerne en spænding, der jævnt ændres fra 0 til +5 V. Den leveres til indgange til den anden og tredje op-ampere. Den første forstærker den fire gange, så du kan komme fra 0 til +20 V i forhold til den fælles ledning, eller fra -10 til +10 V i forhold til output fra den første op-amp.
Endelig tændes den tredje opforstærker ved hjælp af den ovenfor beskrevne metode, hvilket gør den til en kilde med stabil strøm fra 0 til 20 mA. Kredsløbene på den anden og tredje op-forstærker er udstyret med indstillingsmodstande, der tillader det mest nøjagtige valg af forstærkningsfaktorer.
For at øge pålideligheden er enheden udstyret med beskyttelsesdioder og termistorer med en positiv temperaturkoefficient.
Kroppen vælges af masteren som færdig, såsom Hammond 1593PBK. Men en almindelig koblingsboks er meget billigere og ikke værre i styrke. I frontpanelet laver masteren huller til LED og en variabel modstand. Hullet med lille diameter er beregnet til en lås, der beskytter huset i den variable modstand mod at dreje.
Oven på disse huller limer mesteren skalaen og justerer cirklerne på den med de borede huller:
Derefter sætter han på plads en variabel modstand, LED og afbryder:
Enhedens frontpanel er klar:
Guiden tilføjer en boostkonverter til enheden:
Og den justerer den til en spænding i størrelsesordenen 22 V (her kræves ikke meget høj nøjagtighed):
Ved at tage LM324-chippen, der indeholder så mange som fire op-ampere (en af dem forbliver inaktiv), samler guiden kredsløbet på et printkort, men en mock-up er også velegnet:
Giver sonder:
Placer brættet i sagen og forbinder det med boost-konverter, LED, variabel modstand og sonder:
Endelig begynder guiden at teste enheden:
Kontrollering er nødvendig:
- spænding +5 V mellem output fra stabilisatoren 7805 og fælles ledning
- spænding +10 V mellem output fra den første op-forstærker og fælles ledning
- spænding, der skiftes jævnt fra 0 til 20 V mellem output fra den anden op-forstærker og fælles ledning
- spænding, der skiftes jævnt fra -10 til +10 V, mellem udgange fra den anden og første op-forstærker
- strøm, der skiftes jævnt fra 0 til 20 mA ved udgangen fra den aktuelle kilde opsamlet på den tredje op-forstærker.
Når du bruger designet, kan du desuden styre spændingen eller strømmen med det samme multimeter. Ved måling af spændingen genereret af enheden skiftes den til en voltmetertilstand og tilsluttes parallelt med udgangen. Når de måler den genererede strøm, skifter de til milliammeter-tilstand og tænder den i serie. Ved jævn at ændre strøm eller spænding, afhængigt af hvad modtagerenheden er designet til, skal du observere dens reaktion på hvad der sker. I dette tilfælde er det umuligt at forhindre skabelse af farlige situationer ved aktuatorer kontrolleret af modtagerenheden.