Vid industriell automation används sensorer med strömutgångar från 4 till 20 mA i stor utsträckning. Den första av dessa värden motsvarar den nedre gränsen för intervallet för det uppmätta värdet, det andra till det övre. Låt mig förklara med ett abstrakt exempel: en viss sensor mäter antalet katter i källaren i området från 0 till 500 katter. Nollkatter motsvarar 4 mA, fem hundra katter - 20 mA. Anta att det nu finns 200 katter i källaren. Vi beräknar strömmen som enheten ska utfärda i raden: I = 4 + 200 ((20-4) / 500) = 10,4 mA. Nu överför vi till sidan av den mottagande enheten och beräknar antalet katter baserat på det aktuella värdet: N = (10.4-4) (500 / (20-4)) = 200 katter. Inga krav ställs på noggrannheten hos linjemotståndet och belastningen i mottagaren: en strömstabilisator är placerad i sensorn, på grund av vilken spänningen som anbringas på linjen automatiskt ställs in exakt som den krävs för att erhålla en given ström. Naturligtvis kommer "i produktion" att vara tråkiga grader eller megapascaler istället för katter. Och om strömmen sjunker till noll mA, kommer detta att betraktas som en linjestopp.
Vid justering av systemet, som inkluderar en sensor och en mottagare, är det nödvändigt att kontrollera närvaron och korrektheten av den andra reaktionen på en strömförändring i hela intervallet. För att göra detta, istället för sensorn, ingår en justerbar strömregulator i linjen, vars värde beror på läget för handtaget i det variabla motståndet. En av dessa assistentapparater utvecklades av Instructables under namnet lawsonkeith. Ytterligare funktion hemlagad är generering av en stabil spänning från -10 till +10 V och från 0 till +20 V, vilket är användbart vid installation av kretsar på en op-amp.
Med en stabil spänningskälla på 5 V och ett variabelt motstånd med karakteristisk A är det lätt att erhålla en spänning som varierar smidigt från 0 till 5 V. Denna spänning kan appliceras på en spänningsstyrd strömkälla (ITUN), vars krets visas nedan. Här är R1 motståndet som bestämmer den övre gränsen för strömreglering (5 V / 250 ohm = 0,02 A), och RL är det totala motståndet för linjen och belastningen, när strömmen inte ändras inom vissa gränser. Kretsen låter dig simulera både nödsituationer (ström från 0 till 4 mA) och vanliga (ström från 4 till 20 mA).
Låt oss gå vidare till det kompletta enhetsdiagrammet:
Den drivs av en unipolär spänningskälla från 20 till 24 V (visas inte i diagrammet). Guiden valde en färdig pulsökningsomvandlare som drivs av Krona. Det finns ett avstämningsmotstånd på omvandlarkortet, som bör ställas in på cirka 22 V.Man bör komma ihåg att med hög luftfuktighet kan även denna spänning utgöra en viss fara.
Källan till referensspänningen (ION) i anordningen är en vanlig stabilisator 7805. Vid den första op-förstärkaren av anordningen levereras denna spänning, lika med +5 V, genom att passera alla justeringselement. Den är påslagen på så sätt att denna spänning fördubblas, varför en stabil spänning på +10 V i förhållande till den gemensamma tråden visas vid dess utgång.
Dessutom appliceras modellspänningen på ett variabelt motstånd, från vilken den rörliga kontakten, som nämnts ovan, är det möjligt att ta bort en spänning som smidigt ändras från 0 till +5 V. Den matas till ingångarna till den andra och tredje op-ampere. Den första förstärker den fyra gånger, så att du kan komma från 0 till +20 V relativt den gemensamma kabeln, eller från -10 till +10 V relativt utgången från den första op-amp.
Slutligen slås den tredje op-förstärkaren på med den ovan beskrivna metoden, vilket gör den till en källa för stabil ström från 0 till 20 mA. Kretsarna på den andra och tredje op-amparna är utrustade med avstämningsmotstånd, som möjliggör det mest exakta valet av förstärkningsfaktorer.
För att öka tillförlitligheten är enheten utrustad med skyddsdioder och termistorer med en positiv temperaturkoefficient.
Kroppen väljs av befälhavaren som färdig, såsom Hammond 1593PBK. Men en vanlig kopplingsbox är mycket billigare och inte sämre i styrka. På frontpanelen gör mästaren hål för lysdioden och ett variabelt motstånd. Hålet med liten diameter är avsett för en spärr som skyddar det variabla motståndets hus från att svänga.
Ovanpå dessa hål limmar mästaren skalan och anpassar cirklarna på den med de borrade hålen:
Sedan sätter han på plats ett variabelt motstånd, LED och strömbrytare:
Enhetens frontpanel är klar:
Guiden lägger till en boostkonverterare till enheten:
Och den justerar den till en spänning i storleksordningen 22 V (mycket hög noggrannhet krävs inte här):
Med LM324-chipet som innehåller så många som fyra ampere (en av dem kommer att förbli inaktiv) monterar guiden kretsen på ett tryckt kretskort, men en mock-up är också lämplig:
Gör sonder:
Placerar kortet i fodralet och ansluter det till boost-omvandlaren, LED, variabelt motstånd och sonder:
Slutligen börjar guiden testa enheten:
Kontroll är nödvändig:
- spänning +5 V mellan utgången från stabilisatorn 7805 och den gemensamma tråden
- spänning +10 V mellan utgången från den första op-förstärkaren och den gemensamma kabeln
- spänning som smidigt växlar från 0 till 20 V, mellan utgången från den andra op-förstärkaren och den gemensamma kabeln
- spänning, som ändras smidigt från -10 till +10 V, mellan utgångarna från den andra och första op-amp
- ström, ändras smidigt från 0 till 20 mA, vid utgången från en strömkälla samlad vid den tredje op-amp.
När du använder designen kan du dessutom styra spänningen eller strömmen med samma multimeter. Vid mätning av spänningen genererad av enheten växlas den till ett voltmeterläge och ansluts parallellt till utgången. Vid mätning av den genererade strömmen - växla till milliammeterläge och slå på kretsen i serie. Smidigt ändra ström eller spänning, beroende på vad den mottagande enheten är utformad för, observera dess reaktion på vad som händer. I det här fallet är det omöjligt att förhindra skapandet av farliga situationer av ställdon som kontrolleras av den mottagande anordningen.