В индустриалната автоматизация широко се използват сензори с токови изходи от 4 до 20 mA. Първата от тези стойности съответства на долната граница на обхвата на измерената стойност, втората на горната. Позволете ми да обясня с абстрактен пример: определен сензор измерва броя на котките в мазето в диапазона от 0 до 500 котки. Нулевите котки съответстват на 4 mA, петстотин котки - 20 mA. Да предположим, че сега в мазето има 200 котки. Изчисляваме тока, който устройството трябва да издаде в реда: I = 4 + 200 ((20-4) / 500) = 10,4 mA. Сега ще прехвърлим отстрани на приемащото устройство и ще изчислим броя на котките въз основа на тази текуща стойност: N = (10.4-4) (500 / (20-4)) = 200 котки. Не се налагат изисквания за точността на съпротивлението на линията и натоварването в приемника: в сензора е разположен стабилизатор на тока, поради което напрежението, приложено към линията, ще бъде автоматично настроено точно както е необходимо за получаване на даден ток. Разбира се, "в производство" ще има скучни градуси или мегапаскали вместо котки. И ако токът падне до нула mA, това ще се счита за прекъсване на линията.
При настройване на системата, която включва сензор и приемник, е необходимо да се провери наличието и правилността на втория отговор на промяна на тока в целия диапазон. За да направите това, вместо сензора, в линията е включен регулируем регулатор на тока, чиято стойност зависи от позицията на дръжката на променливия резистор. Едно от тези помощни устройства е разработено от Instructables под името lawonkeith. Допълнителна функция домашно е генерирането на стабилно напрежение от -10 до +10 V и от 0 до +20 V, което е полезно при настройване на вериги на оп-усилвател.
Имайки стабилен източник на напрежение от 5 V и променлив резистор с характеристика A, е лесно да се получи напрежение, което плавно варира от 0 до 5 V. Това напрежение може да бъде приложено към източник на ток с управление на напрежение (IITS), чиято верига е показана по-долу. Тук R1 е резисторът, който определя горната граница на регулирането на тока (5 V / 250 Ohms = 0,02 A), а RL е общото съпротивление на линията и натоварването, когато токът не се променя в определени граници. Веригата ви позволява да симулирате както аварийни (ток от 0 до 4 mA), така и редовни (ток от 4 до 20 mA).
Нека да преминем към пълната схема на устройството:
Захранва се от еднополюсен източник на напрежение от 20 до 24 V (не е показано на диаграмата). Съветникът избра готов конвертор за усилване на импулса, задвижван от Krona. На таблото на конвертора има резистор за настройка, който трябва да бъде настроен на около 22 V.Трябва да се има предвид, че при висока влажност дори това напрежение може да представлява известна опасност.
Източникът на референтното напрежение (ION) в устройството е обикновен стабилизатор 7805. При първото усилвател на устройството това напрежение, равно на +5 V, се подава, заобикаляйки всякакви елементи за регулиране. Той е включен по такъв начин, че да удвои това напрежение, поради което на изхода му се появява стабилно напрежение от +10 V спрямо общия проводник.
Също така, напрежението на модела се прилага към променлив резистор, от подвижния контакт на който, както бе споменато по-горе, е възможно да се отстрани напрежение, което плавно се променя от 0 до +5 V. Подава се към входовете на втория и третия оптичен усилвател. Първият го усилва четири пъти, което ви позволява да получите от 0 до +20 V спрямо общия проводник или от -10 до +10 V спрямо изхода на първия усилвател.
Накрая, третият оптичен усилвател се включва по описания по-горе метод, което го прави източник на стабилен ток от 0 до 20 mA. Схемите на втория и третия оптичен усилвател са оборудвани с настройващи резистори, които позволяват най-точния избор на коефициентите на усилване.
За да се увеличи надеждността, устройството е оборудвано със защитни диоди и термистори с положителен температурен коефициент.
Тялото е избрано от майстора като завършено, като Hammond 1593PBK. Но обикновена разклонителна кутия е много по-евтина и няма по-лоша здравина. В предния панел майсторът прави дупки за светодиода и променливия резистор. Отворът с малък диаметър е предназначен за резе, което предпазва корпуса на променливия резистор от завиване.
Върху тези дупки майсторът залепва скалата, като изравнява кръговете върху нея с пробитите отвори:
Тогава той поставя на място променлив резистор, светодиод и захранващ превключвател:
Предният панел на устройството е готов:
Съветникът добавя усилващ конвертор към устройството:
И го настройва на напрежение около 22 V (тук не се изисква много висока точност):
Взимайки чипа LM324, съдържащ четири оптични усилвателя (единият от тях ще остане бездействащ), съветникът сглобява схемата на печатна платка, но е подходящ и макет:
Прави сонди:
Поставя платката в кутията и я свързва към усилващия преобразувател, LED, променлив резистор и сонди:
Накрая, съветникът започва да тества устройството:
Проверката е необходима:
- напрежение +5 V между изхода на стабилизатора 7805 и общия проводник
- напрежение +10 V между изхода на първия оп усилвател и общия проводник
- напрежение, плавно се променя от 0 до 20 V, между изхода на втория усилвател и общия проводник
- напрежение, плавно се променя от -10 до +10 V, между изходите на втория и първия оптичен усилвател
- ток, плавно се променя от 0 до 20 mA, на изхода на източник на ток, събран на третия оп усилвател.
Когато използвате дизайна, можете допълнително да контролирате напрежението или тока със същия мултицет. При измерване на напрежението, генерирано от устройството, той се превключва в режим на волтметър и се свързва паралелно с изхода. Когато измерват генерирания ток, те преминават в режим на милиаметър и го включват последователно. Плавно променящ ток или напрежение, в зависимост от това за какво е предназначено приемното устройство, наблюдавайте реакцията му към случващото се. В този случай е невъзможно да се предотврати създаването на опасни ситуации от задействащи механизми, управлявани от приемащото устройство.