I industriell automatisering er sensorer med strømutgang fra 4 til 20 mA mye brukt. Den første av disse verdiene tilsvarer den nedre grensen for området for den målte verdien, den andre til den øvre. La meg forklare med et abstrakt eksempel: en viss sensor måler antall katter i kjelleren i området fra 0 til 500 katter. Nullkatter tilsvarer 4 mA, fem hundre katter - 20 mA. Anta at nå er det 200 katter i kjelleren. Vi beregner strømmen som enheten skal utstede på linjen: I = 4 + 200 ((20-4) / 500) = 10,4 mA. Nå blir vi overført til siden av mottaksapparatet og beregne antall katter basert på denne nåværende verdien: N = (10.4-4) (500 / (20-4)) = 200 katter. Det stilles ingen krav til nøyaktigheten av linjemotstanden og belastningen i mottakeren: en strømstabilisator er plassert i sensoren, på grunn av hvilken spenningen som påføres linjen automatisk blir satt nøyaktig slik den er nødvendig for å få en gitt strøm. Selvfølgelig, "i produksjon" vil det være kjedelige grader eller megapascaler i stedet for katter. Og hvis strømmen synker til null mA, vil dette bli betraktet som en linjeskift.
Når du justerer systemet, som inkluderer en sensor og en mottaker, er det nødvendig å verifisere tilstedeværelsen og riktigheten av den andre responsen på en endring i strømmen i hele området. For å gjøre dette, i stedet for sensoren, er en regulerbar strømregulator inkludert i linjen, hvis verdi avhenger av plasseringen av håndtaket til den variable motstanden. Et av disse assistentapparatene ble utviklet av Instructables under navnet lawsonkeith. Tilleggsfunksjon hjemmelaget er generering av en stabil spenning fra -10 til +10 V og fra 0 til +20 V, noe som er nyttig når du setter opp kretsløp på en op-forsterker.
Med en stabil spenningskilde på 5 V og en variabel motstand med karakteristisk A, er det lett å få en spenning som varierer jevnt fra 0 til 5 V. Denne spenningen kan tilføres en spenningsstyrt strømkilde (IITS), hvis krets er vist nedenfor. Her er R1 motstanden som bestemmer den øvre grensen for strømregulering (5 V / 250 ohm = 0,02 A), og RL er den totale motstanden for linjen og belastningen, når strømmen ikke endres innenfor visse grenser. Kretsen lar deg simulere både nødsituasjoner (strøm fra 0 til 4 mA) og vanlige (strøm fra 4 til 20 mA) situasjoner.
La oss gå videre til det komplette enhetsdiagrammet:
Den drives av en unipolar spenningskilde fra 20 til 24 V (ikke vist i diagrammet). Veiviseren valgte en ferdig pulse boost converter drevet av Krona. Det er en avstemningsmotstand på omformertavlen, som bør settes til omtrent 22 V.Det må huskes at med høy luftfuktighet kan til og med denne spenningen utgjøre en viss fare.
Kilden til referansespenningen (ION) i enheten er en vanlig stabilisator 7805. Ved den første op-forsterkeren til enheten leveres denne spenningen, lik +5 V, ved å omgå alle justeringselementer. Den er slått på slik at den dobler denne spenningen, og det er derfor en stabil spenning på +10 V i forhold til fellestråden vises ved utgangen.
Modellspenningen blir også påført en variabel motstand, fra hvilken den bevegelige kontakten, som nevnt ovenfor, er mulig å fjerne en spenning som jevnt endres fra 0 til + V. Den leveres til inngangene til den andre og tredje op-ampere. Den første forsterker den fire ganger, og lar deg komme fra 0 til +20 V i forhold til fellestråden, eller fra -10 til +10 V relativt til utgangen fra den første op-amp.
Til slutt blir den tredje op-forsterkeren slått på ved metoden beskrevet ovenfor, noe som gjør den til en kilde med stabil strøm fra 0 til 20 mA. Kretsene på den andre og tredje op-ampere er utstyrt med innstillingsmotstander, som tillater et mest mulig nøyaktig valg av forsterkningsfaktorer.
For å øke påliteligheten er enheten utstyrt med beskyttelsesdioder og termistorer med en positiv temperaturkoeffisient.
Kroppen er valgt av mesteren som ferdig, for eksempel Hammond 1593PBK. Men en vanlig koblingsboks er mye billigere, og ikke dårligere i styrke. I frontpanelet lager master master for LED og en variabel motstand. Hullet med liten diameter er beregnet på en sperre som beskytter huset til den variable motstanden fra å vri seg.
På toppen av disse hullene limer mesteren skalaen og justerer sirklene på den med de borede hullene:
Så setter han på plass en variabel motstand, LED og strømbryter:
Frontpanelet på enheten er klar:
Veiviseren legger til en boostkonverterer til enheten:
Og den justerer den til en spenning i størrelsesorden 22 V (veldig høy nøyaktighet er ikke nødvendig her):
Tar LM324-brikken som inneholder så mange som fire op-ampere (en av dem vil forbli inaktiv), monterer veiviseren kretsen på et trykt kretskort, men en mock-up er også egnet:
Gjør sonder:
Plasser brettet i saken og kobler det til boost-omformeren, LED, variabel motstand og sonder:
Til slutt begynner veiviseren å teste enheten:
Kontroll er nødvendig:
- spenning +5 V mellom utgangen på stabilisatoren 7805 og fellestråden
- spenning +10 V mellom utgangen fra den første op-forsterkeren og den vanlige ledningen
- spenning, som skiftes jevnt fra 0 til 20 V, mellom utgangen fra den andre op-forsterkeren og fellesledningen
- spenning, som skiftes jevnt fra -10 til +10 V, mellom utgangene til den andre og første op-forsterkeren
- strøm, skiftende fra 0 til 20 mA, ved utgangen fra en strømkilde samlet inn ved den tredje op-forsterkeren.
Når du bruker designen, kan du i tillegg kontrollere spenningen eller strømmen med samme multimeter. Når du måler spenningen som genereres av enheten, kobles den til en voltmeter-modus og kobles parallelt med utgangen. Når du måler den genererte strømmen - bytt til milliammeter-modus og slå på kretsen i serie. Jevn endring av strøm eller spenning, avhengig av hva mottaksenheten er designet for, observer reaksjonen på det som skjer. I dette tilfellet er det umulig å forhindre at det oppstår farlige situasjoner av aktuatorer kontrollert av mottakeranordningen.