Teollisuusautomaatiossa antureita, joiden virtalähtö on 4 - 20 mA, käytetään laajasti. Näistä arvoista ensimmäinen vastaa mitatun arvon alueen alarajaa, toinen ylempään. Selitän abstraktilla esimerkillä: tietty anturi mittaa kellarissa olevien kissojen lukumäärän välillä 0-500 kisaa. Nolla kissat vastaavat 4 mA, viisi sataa kissoja - 20 mA. Oletetaan, että kellarissa on 200 kissaa. Laskemme virran, jonka laitteen tulisi antaa rivillä: I = 4 + 200 ((20-4) / 500) = 10,4 mA. Nyt siirrymme vastaanottavan laitteen puolelle ja laskemme kissojen lukumäärän tämänhetkisen arvon perusteella: N = (10,4-4) (500 / (20-4)) = 200 kisaa. Vastaanottimen johtovastuksen ja kuormituksen tarkkuudelle ei aseteta vaatimuksia: anturissa on virranvakain, jonka vuoksi johdolle asetettu jännite asetetaan automaattisesti tarkalleen niin kuin tarvitaan tietyn virran saamiseksi. Tietenkin, "tuotannossa", siellä on tylsää astetta tai megapaskalia kissan sijasta. Ja jos virta laskee nollaan mA, sitä pidetään linjakatkona.
Kun säädetään järjestelmää, joka sisältää anturin ja vastaanottimen, on välttämätöntä tarkistaa toisen reaktion esiintyminen ja oikeellisuus virran muutokseen koko alueella. Tätä varten anturin sijasta linjaan sisältyy säädettävä virransäädin, jonka arvo riippuu muuttuvan vastuksen kahvan asennosta. Yhden näistä avustajalaitteista kehitti Instructables nimellä lawonkeith. Lisätoiminto kotitekoinen on vakaan jännitteen generointi -10 - +10 V ja 0 - +20 V, mikä on hyödyllistä asettamalla piirejä op-amp-vahvistimelle.
Koska vakiona on 5 V jännitelähde ja muuttuvalla vastuksella, jolla on ominaisuus A, on helppo saada jännite, joka vaihtelee tasaisesti välillä 0 - 5 V. Tätä jännitettä voidaan kohdistaa jänniteohjattuun virtalähteeseen (IITS), jonka piiri on esitetty alla. Tässä R1 on vastus, joka määrittää virran säädön ylärajan (5 V / 250 ohmia = 0,02 A), ja RL on linjan ja kuorman kokonaisvastus, kun virta ei muutu tietyissä rajoissa. Piiri antaa sinun simuloida sekä hätätilanteita (virta 0 - 4 mA) että säännöllisiä (virta 4 - 20 mA) tilanteita.
Siirrymme täydelliseen laitekaavioon:
Sitä saa yksinapainen jännitelähde 20 - 24 V (ei esitetty kaaviossa). Ohjattu toiminto valitsi Kronan käyttämästä valmiista pulssinvahvistimen. Muunninlevyssä on viritysvastus, jonka tulisi olla asetettu noin 22 V: iin.On pidettävä mielessä, että korkeassa kosteudessa jopa tämä jännite voi aiheuttaa tietyn vaaran.
Laitteen vertailujännitteen (ION) lähde on tavallinen stabilisaattori 7805. Laitteen ensimmäisessä oppessa tämä jännite, joka on +5 V, syötetään ohittamalla kaikki säätöelementit. Se kytketään päälle niin, että tämä jännite kaksinkertaistuu, minkä vuoksi sen ulostulossa näkyy +10 V: n vakaa jännite suhteessa yhteiseen johtoon.
Lisäksi mallijännite johdetaan muuttuvaan vastukseen, jonka liikkuvasta koskettimesta, kuten edellä mainittiin, on mahdollista poistaa jännite, joka muuttuu tasaisesti 0: sta +5 V.: seen. Se syötetään toisen ja kolmannen op-vahvistimen tuloihin. Ensimmäinen vahvistaa sitä neljä kertaa, jolloin voit saada 0 - +20 V suhteessa yhteiseen johtoon tai -10 - +10 V suhteessa ensimmäisen op-vahvistimen ulostuloon.
Lopuksi kolmas op-vahvistin kytketään päälle yllä kuvatulla menetelmällä, mikä tekee siitä stabiilin virran lähteen 0 - 20 mA. Toisen ja kolmannen op-vahvistimen piirit on varustettu viritysvastuksilla, jotka mahdollistavat vahvistuskertoimien tarkimman valinnan.
Luotettavuuden lisäämiseksi laite on varustettu suojadiodeilla ja termistorilla, joilla on positiivinen lämpötilakerroin.
Mestari valitsee rungon valmiiksi, kuten Hammond 1593PBK. Mutta tavallinen kytkentärasia on paljon halvempi eikä vahvempi. Etupaneelissa isäntä tekee reikiä LEDille ja muuttuvalle vastukselle. Pieni halkaisijaltaan reikä on suunniteltu pidikkeelle, joka suojaa muuttuvan vastuksen koteloa kääntymiseltä.
Näiden reikien päälle päällikkö liimaa vaa'an kohdistamalla siinä olevat ympyrät porattuihin reikiin:
Sitten hän asettaa paikoilleen muuttuvan vastuksen, LEDin ja virtakytkimen:
Laitteen etupaneeli on valmis:
Ohjattu toiminto lisää laitteeseen tehostajamuuntimen:
Ja se säätää sen suuruusluokkaa 22 V olevaan jännitteeseen (tässä ei vaadita suurta tarkkuutta):
Kun otetaan LM324-siru, joka sisältää jopa neljä op-vahvistinta (yksi niistä jää käyttämättä), velho kokoaa piirin piirilevylle, mutta malli sopii myös:
Tekee koettimet:
Sijoita lauta koteloon ja liittää sen lisäysmuuntajaan, LEDiin, muuttuvaan vastukseen ja anturiin:
Viimein ohjattu toiminto alkaa testata laitetta:
Tarkastus on välttämätön:
- jännite +5 V vakaajan 7805 ulostulon ja yhteisen johtimen välillä
- jännite +10 V ensimmäisen op-vahvistimen ulostulon ja yhteisen johtimen välillä
- jännite, joka muuttuu tasaisesti 0 - 20 V, toisen op-vahvistimen ulostulon ja yhteisen johtimen välillä
- jännite, joka muuttuu tasaisesti -10: stä +10 V: iin, toisen ja ensimmäisen op-vahvistimen ulostulojen välillä
- virta, joka muuttuu tasaisesti 0: sta 20 mA: iin, kolmanteen op-vahvistimeen kerätyn virtalähteen lähdössä.
Suunnitelmaa käytettäessä voit lisäksi ohjata jännitettä tai virtaa samalla yleismittarilla. Mittaamalla laitteen tuottamaa jännitettä se kytketään volttimittaritilaan ja kytketään samanaikaisesti lähdön kanssa. Mittaamalla generoitua virtaa - vaihda milliamometrimoodiin ja kytke virta piiri sarjaan. Vaihda virta tai jännite sujuvasti sen mukaan, mihin vastaanottava laite on suunniteltu, tarkkaile sen reaktiota tapahtuvaan. Tässä tapauksessa on mahdotonta estää vaarallisten tilanteiden syntymistä vastaanottavan laitteen ohjaamilla toimilaitteilla.