Ruční zdroj napětí a proudu 4-20mA: 7 kroků

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:19

Tento návod podrobně popisuje, jak vytvořit generátor signálu 0-20mA +/- 10V pomocí levného operačního zesilovače LM324. Tyto typy generátorů signálu jsou užitečné v průmyslu k testování vstupů senzorů nebo pohonu průmyslových zesilovačů.

I když je možné je koupit, jsou často drahé a v případě poškození je obtížné opravit. Použití jednoduchých komponent vám umožní vytvořit obvod, který lze opravit, pokud se zlomí za zlomek nákladů!

Tato sada je k dispozici v mém obchodě Tindie nebo si ji můžete vyrobit sami!

Krok 1: Malá teorie…

Výše uvedené schéma podrobně popisuje převodník napětí na proud. Vzhledem k tomu, že napětí na vstupu opampů jsou stejné, když je kladný pól 5 V, musí být záporný pól rovněž.

Jediným místem, odkud to může pocházet, je výstup operačního zesilovače, proto operační zesilovač dodává dostatek proudu, aby zajistil, že záporný pól bude na 5V. Pokud V (R1) = 5V, pak I (R1) = 5/250 = 20mA, a protože RL tvoří sérii cct (žádný proudový tok do (-) svorky) s tím, musí jím také protékat 20mA.

Můžeme tedy sestrojit obvod, který převádí napětí na proud.

Při pohledu na datový list LM324 vidíme, že je schopen napájet 30 mA, a proto může být použit jako základ našeho jednoduchého zdroje proudu bez dalšího pohonného tranzistoru.

Kromě toho bychom chtěli výstup 0-10V nebo +/- 10V. Toho lze snadno dosáhnout zesílením signálu 0-5V, který jsme vytvořili 0-20mA cct, faktorem 2 pro generování výstupního signálu 0-10V.

Abychom vygenerovali signál +/- 10 V, můžeme trochu podvádět a upravit náš obvod zesilovače tak, aby se zesílil faktorem 4 tak, aby poskytoval výstup 0–20 V. Třetí zesilovač pak může generovat statický 10V signál, který při použití jako reference na signál 0-20V dává rozsah napětí +/- 10V.

Poskytl jsem schéma, jak toho dosáhnout. Důl má ochranné diody, na kterých může, ale nemusí být nutné, v závislosti na vaší aplikaci, stejně jako několik hrnců pro ořezávání výstupů.

Krok 2: Začněme případem

S teorií ven způsob, jakým můžeme vyvinout případ pro náš projekt. Použil jsem hammond 1593PBK. Pokud děláte vlastní desku plošných spojů, možná budete chtít vybrat větší případ.

Rozhodl jsem se přidat LED a rozsahový hrnec, také bych chtěl posuvný přepínač na boku a 2 sady kabelů pro 0-20mA a +/- 10V.

Vytvořil jsem lepicí kryt pomocí vinylového lepidla, který pomáhá s indikací dosahu.

Pomocí středového děrovače a krytu označte otvory a poté vyvrtejte otvory:

• Hrnec 7 mm
• LED 6,5 mm
• Kabelový vstup 5 mm
• Otvory pro spínač 2 mm

Pomocí vyřezávací pily a pilníku lze vyříznout otevírací otvor pro posuvný spínač.

Po dokončení nalepte krycí nálepku a namontujte LED, pot a vypínač.

POZNÁMKA - Délky vodičů je třeba zachovat velkorysé, aby je bylo možné později ořezat, když sestavujeme pouzdro. Všechny dráty by měly být tepelně smrštěny, aby se zabránilo přetržení kabelu.

Krok 3: Přidejte napájecí zdroj

Používáme levný boost DCDC převodník z ebay. To může zesílit 9V baterii, kterou plánuji používat až do 22V, kterou potřebuji k realizaci +/- 10V cct. Má nastavovací hrnec, který budu muset oříznout o něco později.

Připojte jednu část klipu PP3 k posuvnému přepínači a připojte další terminál ke vstupu DCDC. Připojte druhý vodič svorky PP3 ke zbývající svorce převodníku DCDC. Nyní budete mít převodník DCDC, který se ovládá posuvným přepínačem. Aby byl tento krok snadný, měl by být DCDC poměrně dobře označen.

Nyní připájejte několik výstupních vodičů k vašemu DCDC, aby byla délka v této fázi poměrně velkorysá.

Pomocí horké lepicí pistole namontujte převodník DCDC na místo, ale ujistěte se, že je k dispozici hrnec pro nastavení výstupu napětí. Nyní použijte baterii PP3 a upravte DCDC tak, aby poskytoval výstup 22V.

VAROVÁNÍ - I nízké napětí, jako je 9 V a 20 V, mohou být stále smrtelné, pokud jsou vystaveny vlhké pokožce, proveďte prosím při používání tohoto nástroje odpovídající opatření. Všechny nepoužité svorky by měly být zajištěny ve svorkovnicích, aby se zabránilo náhodnému úrazu (vážně!). Nikdy nepoužívejte tento nástroj v blízkosti vody nebo mokré pokožky.

Krok 4: Čas na nějaké pájení…

Nyní to můžete udělat buď na prkénku, nebo si udělat vlastní PCB jako já. Ať tak či onak, je čas sestavit součásti.

Pokud se nemůžete vyrovnat s vlastním prkénkem, mám k prodeji omezené množství na tindie.

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

První věcí, kterou musíte udělat, je vytisknout rozvržení a schematicky a rozvrhnout rozvržení tak, aby se ukázalo, kam všechny komponenty směřují. To je mnohem jednodušší než použití schématu a bude to mít za následek menší chyby umístění.

Nyní připájejte své součásti a poté ořízněte součásti bočními řezáky.

Mimochodem, pokud používáte prkénko, budete potřebovat větší pouzdro než já.

Krok 5: Otestujte svody

Použil jsem nějaký kroucený pár kabelů a nasadil pár kabelových identifikátorů a dutinek, abych kabely chránil a dal mi vědět, které kabely jsou které.

Tím získám 2 testovací vodiče, jeden pro napětí a jeden pro proud.

Krok 6: Konečné přizpůsobení

Nyní musím začít pájet všechny zbývající vodiče k mé desce plošných spojů.

V tomto okamžiku stojí za to rozložit desku plošných spojů a ujistit se, že se vejde, tj. Nedochází ke střetům. Na mém PCB jsou nějaké vysoké komponenty a na mém případě (pot, DCDC) nějaké vysoké komponenty. Než něco pájím, musím se ujistit, že to všechno sedí.

Jakmile jsem šťastný, že to jde dohromady, mohu začít pájet a ořezávat své délky vodičů tak, aby vyhovovaly. Na své DPS jsem použil otvory pro odlehčení tahu na vstupních / výstupních bodech.

Jakmile budu vědět, že to půjde dohromady, je čas to uvést do provozu…

POZNÁMKA - Buďte opatrní s LED a potenciometrem, protože musí být připájeny ke správným svorkám.

Krok 7: Uvedení do provozu…

Takže na mém návrhu byl 8stupňový proces uvedení do provozu.

Zkontrolujte, zda sedí

Mohu zavřít víko?

Kontrolka LED Kontrolka LED svítí, když je PP3 vypnutý

Zkontrolujte 5V referenci

Zapněte desku plošných spojů a zkontrolujte, zda referenční cct 5V vydává 5V.

Zkontrolujte výstup 10V

Zkontrolujte 10V na pinu J2 1

Zkontrolujte výstup 20V

Zkontrolujte, zda je na kolíku 2 J2 přítomno 20 V, nastavte potenciometr R12, dokud není.

Zkontrolujte provoz +/- 10V

Mezi J1 a 2 by mělo být možné generovat +/- 10 V pomocí potu.

Zkontrolujte výstup 20mA

Když je pot nastaven na maximum, zkontrolujte, zda je výstup J1 20 mA, nastavte potenciometr R3, dokud není.

Sestavte pouzdro a znovu vyzkoušejte

Znovu sestavte a proveďte závěrečnou kontrolu funkce.