Източник на напрежение и ток от ръка 4-20mA: 7 стъпки

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:50

Тази инструкция подробно описва как да направите 0-20mA +/- 10V сигнален генератор, използвайки евтин LM324 opamp. Този тип генератори на сигнали са полезни в промишлеността за тестване на сензорни входове или задвижване на индустриални усилватели.

Въпреки че е възможно да ги купите, те често са скъпи и ако са счупени, може да бъде трудно да се поправи. Използването на прости компоненти ви позволява да създадете верига, която да се поправя, ако се скъса на малка част от цената!

Комплектът е наличен в моя магазин Tindie или можете да си направите сами!

Стъпка 1: Малка теория …

Горната схема описва преобразувател на напрежение към ток. Тъй като напреженията на входа на opamps са равни, когато положителният извод е 5V, отрицателният извод трябва да бъде по същия начин.

Единственото място, от което това може да дойде, е изходът на операционните усилватели, следователно операционният усилвател осигурява достатъчно ток, за да гарантира, че отрицателният извод е на 5V. Ако V (R1) = 5V, тогава I (R1) = 5/250 = 20mA и тъй като RL образува серия cct (няма поток на ток в (-) терминал) с това, той също трябва да има 20mA, преминаващ през него.

Следователно можем да изградим верига, която преобразува напрежение в ток.

Разглеждайки листа с данни за LM324, можем да видим, че той може да управлява 30mA и следователно може да се използва като основа на нашия прост източник на ток без допълнителен задвижващ транзистор.

В допълнение към това бихме искали 0-10V или +/- 10V изход. Това може да се постигне лесно чрез усилване на 0-5V сигнала, който имаме, формиращ 0-20mA cct с коефициент 2, за да генерира 0-10V изходен сигнал.

За да генерираме +/- 10V сигнал, можем да изневерим малко и да модифицираме нашата усилвателна верига, за да се усили с коефициент 4, за да даде 0-20V изход. След това трети усилвател може да генерира статичен 10V сигнал, който, когато се използва като препратка към 0-20V сигнал, дава диапазон на напрежение от +/- 10V.

Представих схема за това как да се реализира това. Моята има защитни диоди, на които може или не може да се наложи в зависимост от вашето приложение, както и няколко саксии за подрязване на изходите.

Стъпка 2: Нека започнем с калъф

Като изведем теорията, можем да разработим казус за нашия проект. Използвал съм хамонд 1593PBK. Ако правите своя собствена печатна платка, може да изберете по -голям калъф.

Реших да добавя светодиод и обхват, бих искал и плъзгащ се превключвател отстрани, както и 2 комплекта кабели за 0-20mA и +/- 10V.

Създадох адхезивен капак, използвайки винилово лепило, за да помогна с индикацията на обхвата.

С помощта на централен перфоратор и капака маркирайте отворите и след това пробийте отворите:

• Кашпа 7 мм
• LED 6.5 мм
• Кабелен вход 5 мм
• Отвори за превключвател 2 мм

Ножовка и пила могат да се използват за изрязване на отвора за отваряне на плъзгащия превключвател.

След като приключите, поставете стикера на капака и монтирайте светодиода, гърнето и превключвателя.

ЗАБЕЛЕЖКА - дължините на проводниците трябва да се поддържат щедри, за да могат да бъдат подрязани по -късно, когато сглобяваме кутията, всички проводници трябва да бъдат термосвиваеми, за да се предотврати счупване на кабела.

Стъпка 3: Добавете захранване

Използваме евтин усилващ DCDC конвертор от ebay. Това може да усили 9V батерията, която планирам да използвам до 22V, от които се нуждая, за да реализирам +/- 10V cct. Има саксия за регулиране, която ще трябва да отрежа малко по -късно.

Прикрепете една част от скобата PP3 към плъзгащия превключвател и свържете следващия терминал към DCDC входа. Свържете втория проводник на скобата PP3 към останалия извод на DCDC конвертора. Сега ще имате DCDC конвертор, който се управлява от плъзгащия се превключвател. DCDC трябва да бъде сравнително добре маркиран, за да направи тази стъпка лесна.

Сега запояйте няколко изходни проводника към вашия DCDC, като запазите дължината доста щедра на този етап.

Използвайте пистолет за горещо лепило, за да монтирате DCDC конвертора на място, но се уверете, че резервоарът за регулиране на изходното напрежение е достъпен. Сега използвайте батерия PP3 и регулирайте DCDC, за да дадете изход от 22V.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ - Дори ниските напрежения като 9V и 20V все още могат да бъдат фатални, ако са изложени на мокра кожа, моля, вземете подходящи предпазни мерки, когато използвате този инструмент. Всички неизползвани клеми трябва да бъдат закрепени в клемни блокове, за да се предотврати случаен удар (сериозно!). Никога не използвайте този инструмент близо до вода или мокра кожа.

Стъпка 4: Време за малко запояване …

Сега можете да направите това на макет или да направите своя собствена печатна платка като мен. Така или иначе е време да сглобите компонентите.

Ако не можете да се сблъскате с това да направите своя собствена макет, имам ограничено количество мои за продажба на tindie.

www.tindie.com/products/industry/handheld-…

Първото нещо, което трябва да направите, е да разпечатате оформлението и схемата и да анотирате оформлението, така че да показва къде отиват всички компоненти. Това е много по -лесно от използването на схемата и ще доведе до по -малко грешки при поставянето.

Сега запоявайте компонентите си, подрежете компонентите със странични фрези след това.

Между другото, ако използвате макет, ще ви трябва по -голям калъф от мен.

Стъпка 5: Тествайте потенциални клиенти

Използвах кабел с усукана двойка и сложих няколко кабела и накрайници, за да защитя кабелите и да ме уведомите кои са тези кабели.

Това ще ми даде 2 тестови проводника, един за напрежение и един за ток.

Стъпка 6: Окончателно прилягане

Сега трябва да започна да запоявам всички останали проводници към моята печатна платка.

Струва си да поставите печатната платка на този етап и да се уверите, че ще се побере, т.е. няма сблъсъци. Има няколко високи компонента на моята печатна платка и някои високи компоненти на кутията ми (пот, DCDC). Трябва да се уверя, че всичко ще се побере, преди да запоя нещо.

След като съм щастлив, всичко върви заедно, мога да започна да запоявам и подрязвам дължините на проводниците си, за да отговарят. На моята печатна платка използвах отвори за облекчаване на напрежението на входните / изходните точки.

След като разбера, че ще върви заедно, е време да го поръчам …

ЗАБЕЛЕЖКА - Бъдете внимателни със светодиода и гърнето, тъй като те трябва да бъдат запоени към правилните клеми, ако гърнето е неправилно, неговото действие ще бъде обърнато.

Стъпка 7: Пускане в експлоатация …

Така че по моя дизайн имаше процес на въвеждане в експлоатация в 8 стъпки.

Проверете дали пасва

Мога ли да затворя капака

Проверете светодиода Проверете светодиода свети при захранване изключен PP3

Проверете 5V справка

Захранване на печатна платка проверете дали 5V референтният cct издава 5V.

Проверете 10V изхода

Проверете наличието на 10V на J2 пин 1

Проверете изхода 20V

Проверете наличието на 20V на J2 щифт 2, регулирайте съда R12, докато стане.

Проверете работата на +/- 10V

Между J1 и 2 трябва да е възможно да се генерира +/- 10V с помощта на пота.

Проверете изхода 20mA

Когато резервоарът е настроен на max, проверете изхода J1 за 20mA, регулирайте казана R3, докато стане.

Сглобете кутията и тествайте отново

Сглобете отново и направете последна проверка на функциите.