V průmyslové automatizaci se často používají senzory s proudovými výstupy od 4 do 20 mA. První z těchto hodnot odpovídá spodní hranici rozsahu měřené hodnoty, druhá horní. Dovolte mi vysvětlit abstraktním příkladem: určitý senzor měří počet koček v suterénu v rozsahu od 0 do 500 koček. Nulové kočky odpovídají 4 mA, pět set koček - 20 mA. Předpokládejme, že v suterénu je nyní 200 koček. Vypočítáme proud, který má zařízení vydat v řádku: I = 4 + 200 ((20-4) / 500) = 10,4 mA. Nyní budeme převedeni na stranu přijímacího zařízení a vypočítáme počet koček na základě této aktuální hodnoty: N = (10,4-4) (500 / (20-4)) = 200 koček. Na přesnost odporu vedení a zátěže v přijímači nejsou kladeny žádné požadavky: v čidle je umístěn stabilizátor proudu, díky kterému bude napětí přiváděné na vedení automaticky nastaveno přesně tak, jak je to nutné pro získání daného proudu. Samozřejmě „ve výrobě“ budou místo koček nudné tituly nebo megapascal. A pokud proud klesne na nulu mA, bude to považováno za přerušení linky.
Při nastavování systému, který zahrnuje senzor a přijímač, je nutné ověřit přítomnost a správnost druhé odezvy na změnu proudu v celém rozsahu. K tomu je namísto senzoru do vedení zahrnut nastavitelný regulátor proudu, jehož hodnota závisí na poloze držadla variabilního rezistoru. Jedno z těchto pomocných zařízení bylo vyvinuto společností Instructables pod názvem lawonkeith. Doplňková funkce domácí je vytvoření stabilního napětí od -10 do +10 V a od 0 do +20 V, což je užitečné při nastavování obvodů na operačním zesilovači.
Mají-li stabilní zdroj napětí 5 V a variabilní rezistor s charakteristikou A, je snadné získat napětí, které se plynule mění od 0 do 5 V. Toto napětí lze přivést na zdroj proudu regulovaný na napětí (IITS), jehož obvod je uveden níže. Zde R1 je rezistor, který určuje horní hranici regulace proudu (5 V / 250 Ohmů = 0,02 A) a RL je celkový odpor vedení a zátěže, když se proud nemění v určitých mezích. Obvod umožňuje simulovat nouzové (proud od 0 do 4 mA) i normální (proud od 4 do 20 mA).
Pojďme k úplnému diagramu zařízení:
Je napájen z unipolárního zdroje napětí od 20 do 24 V (není na obrázku). Čaroděj vybral hotový konvertor pulzního zesilovače poháněný Kronou. Na desce převodníku je ladicí rezistor, který by měl být nastaven na asi 22 V.Je třeba mít na paměti, že i při vysoké vlhkosti může toto napětí představovat určité nebezpečí.
Zdrojem referenčního napětí (ION) v zařízení je běžný stabilizátor 7805. V prvním operačním zesilovači zařízení je toto napětí, rovné +5 V, napájeno obcházením jakýchkoli nastavovacích prvků. Zapíná se tak, aby se toto napětí zdvojnásobilo, a proto se na jeho výstupu objeví stabilní napětí +10 V vzhledem k běžnému drátu.
Napětí modelu je také aplikováno na proměnný rezistor, z jehož pohyblivého kontaktu je, jak bylo uvedeno výše, možné odstranit napětí, které se plynule mění z 0 na +5 V. Je přiváděno na vstupy druhého a třetího operačního zesilovače. První zesílení je čtyřikrát, což vám umožní získat od 0 do +20 V vzhledem k běžnému drátu, nebo od -10 do +10 V vzhledem k výstupu prvního operačního zesilovače.
Nakonec je třetí operační zesilovač zapnut výše popsanou metodou, která z něj činí zdroj stálého proudu od 0 do 20 mA. Obvody na druhém a třetím operačním zesilovači jsou vybaveny ladicími odpory, které umožňují nejpřesnější výběr faktorů zesílení.
Pro zvýšení spolehlivosti je přístroj vybaven ochrannými diodami a termistory s kladným teplotním koeficientem.
Tělo je vybráno pánem jako hotové, jako je Hammond 1593PBK. Ale obyčejná spojovací skříňka je mnohem levnější a není horší. Na předním panelu Master vytváří otvory pro LED a variabilní rezistor. Otvor s malým průměrem je určen pro západku, která chrání kryt variabilního rezistoru před otáčením.
Na horní straně těchto děr lepí váha měřítko a zarovná na něm kruhy s vyvrtanými otvory:
Poté zavede variabilní rezistor, LED a vypínač:
Přední panel zařízení je připraven:
Průvodce přidá do zařízení převaděč boost:
Přizpůsobí jej napětí na napětí 22 V (zde není vyžadována vysoká přesnost):
Když vezme čip LM324, který obsahuje až čtyři operační zesilovače (jeden z nich zůstane nečinný), průvodce sestaví obvod na desce s plošnými spoji, ale je také vhodná maketa:
Dělá sondy:
Umístí desku do pouzdra a připojí ji k boosteru, LED, proměnnému odporu a sondám:
Nakonec průvodce začne testovat zařízení:
Kontrola je nutná:
- napětí +5 V mezi výstupem stabilizátoru 7805 a společným drátem
- napětí +10 V mezi výstupem prvního operačního zesilovače a společného vodiče
- napětí, plynule měnící se od 0 do 20 V, mezi výstupem druhého operačního zesilovače a společného vodiče
- napětí, plynule měnící se od -10 do +10 V, mezi výstupy druhého a prvního op-amp
- proud, plynule měnící se od 0 do 20 mA, na výstupu zdroje proudu shromážděného na třetím operačním zesilovači.
Při použití návrhu můžete navíc pomocí stejného multimetru ovládat napětí nebo proud. Při měření napětí generovaného zařízením se přepne do voltmetrového režimu a připojí se paralelně k výstupu. Při měření generovaného proudu - přepněte do režimu miliametrů a zapněte obvod v sérii. Hladce měnící se proud nebo napětí v závislosti na tom, k čemu je přijímací zařízení určeno, sledujte jeho reakci na to, co se děje. V tomto případě je nemožné zabránit vzniku nebezpečných situací pomocí ovladačů ovládaných přijímacím zařízením.