Bij industriële automatisering worden sensoren met stroomuitgangen van 4 tot 20 mA veel gebruikt. De eerste van deze waarden komt overeen met de ondergrens van het bereik van de gemeten waarde, de tweede met de bovengrens. Laat me het met een abstract voorbeeld uitleggen: een bepaalde sensor meet het aantal katten in de kelder in het bereik van 0 tot 500 katten. Nul katten komen overeen met 4 mA, vijfhonderd katten - 20 mA. Stel nu dat er 200 katten in de kelder zijn. We berekenen de stroom die het apparaat in de regel moet afgeven: I = 4 + 200 ((20-4) / 500) = 10,4 mA. Nu gaan we naar de zijkant van het ontvangende apparaat en berekenen we het aantal katten op basis van deze huidige waarde: N = (10.4-4) (500 / (20-4)) = 200 katten. Er worden geen eisen gesteld aan de nauwkeurigheid van lijnweerstand en belasting in de ontvanger: een stroomstabilisator bevindt zich in de sensor, waardoor de spanning die op de lijn wordt aangelegd automatisch precies wordt ingesteld zoals nodig is om een bepaalde stroom te verkrijgen. Natuurlijk zullen er "in productie" saaie graden of megapascals zijn in plaats van katten. En als de stroom daalt tot nul mA, wordt dit beschouwd als een regeleinde.
Bij het aanpassen van het systeem, dat een sensor en een ontvanger bevat, is het noodzakelijk om de aanwezigheid en juistheid van de reactie van de tweede op een verandering in de stroom in het hele bereik te verifiëren. Om dit te doen, wordt in plaats van de sensor een instelbare stroomregelaar in de lijn opgenomen, waarvan de waarde afhangt van de positie van het handvat van de variabele weerstand. Een van deze assistent-apparaten is ontwikkeld door Instructables onder de naam lawsonkeith. Extra functie zelfgemaakt is het genereren van een stabiele spanning van -10 tot +10 V en van 0 tot +20 V, wat handig is bij het opzetten van circuits op een op-amp.
Met een stabiele spanningsbron van 5 V en een variabele weerstand met karakteristiek A, is het gemakkelijk om een spanning te verkrijgen die soepel varieert van 0 tot 5 V. Deze spanning kan worden toegepast op een spanningsgestuurde stroombron (IITS), waarvan het circuit hieronder wordt weergegeven. Hier is R1 de weerstand die de bovengrens van de stroomregeling bepaalt (5 V / 250 Ohm = 0,02 A), en RL is de totale weerstand van de lijn en belasting, wanneer de stroom niet binnen bepaalde limieten verandert. Met het circuit kunt u zowel nood- (stroom van 0 tot 4 mA) als normale (stroom van 4 tot 20 mA) situaties simuleren.
Laten we verder gaan met het volledige apparaatdiagram:
Hij wordt gevoed door een unipolaire spanningsbron van 20 tot 24 V (niet weergegeven in het diagram). De tovenaar koos een kant-en-klare pulsversterker, aangedreven door Krona. Er is een afstemweerstand op de converterkaart, die moet worden ingesteld op ongeveer 22 V.Houd er rekening mee dat zelfs bij hoge luchtvochtigheid zelfs deze spanning een bepaald gevaar kan vormen.
De bron van de referentiespanning (ION) in het apparaat is een gewone stabilisator 7805. Bij de eerste op-amp van het apparaat wordt deze spanning, gelijk aan +5 V, geleverd zonder enige aanpassingselementen. Het is zo ingeschakeld dat het deze spanning verdubbelt, daarom verschijnt er een stabiele spanning van +10 V ten opzichte van de gemeenschappelijke draad aan de uitgang.
Ook wordt de modelspanning aangelegd op een variabele weerstand, waarvan het beweegbare contact, zoals hierboven vermeld, mogelijk is om een spanning te verwijderen die soepel verandert van 0 tot +5 V. Het wordt geleverd aan de ingangen van de tweede en derde op-amps. De eerste versterkt het vier keer, waardoor je van 0 tot +20 V kunt komen ten opzichte van de gemeenschappelijke draad, of van -10 tot +10 V ten opzichte van de output van de eerste op-amp.
Ten slotte wordt de derde op-amp ingeschakeld door de hierboven beschreven methode, waardoor deze een bron van stabiele stroom van 0 tot 20 mA is. De circuits op de tweede en derde op-amps zijn uitgerust met afstemweerstanden, die de meest nauwkeurige selectie van versterkingsfactoren mogelijk maken.
Om de betrouwbaarheid te vergroten, is het apparaat uitgerust met beschermende diodes en thermistors met een positieve temperatuurcoëfficiënt.
De body wordt door de meester geselecteerd als afgewerkt, zoals Hammond 1593PBK. Maar een gewone aansluitdoos is veel goedkoper en niet slechter in sterkte. In het voorpaneel maakt de master gaten voor de LED en een variabele weerstand. Het gat met kleine diameter is bedoeld voor een grendel die de behuizing van de variabele weerstand beschermt tegen draaien.
Bovenop deze gaten lijmt de meester de schaal en lijnt de cirkels erop uit met de geboorde gaten:
Vervolgens plaatst hij een variabele weerstand, LED en aan / uit-schakelaar:
Het voorpaneel van het apparaat is klaar:
De wizard voegt een boost-converter toe aan het apparaat:
En het past het aan tot een spanning in de orde van 22 V (hier is geen hoge nauwkeurigheid vereist):
Met de LM324-chip die maar liefst vier op-amps bevat (waarvan er één inactief blijft), assembleert de wizard het circuit op een printplaat, maar een mock-up is ook geschikt:
Maakt sondes:
Plaatst het bord in de behuizing en sluit het aan op de boost converter, LED, variabele weerstand en sondes:
Ten slotte begint de wizard het apparaat te testen:
Controle is noodzakelijk:
- spanning +5 V tussen de uitgang van de stabilisator 7805 en de gemeenschappelijke draad
- spanning +10 V tussen de uitgang van de eerste op-amp en de gemeenschappelijke draad
- spanning, soepel veranderend van 0 tot 20 V, tussen de uitgang van de tweede op-amp en de gemeenschappelijke draad
- spanning, soepel veranderend van -10 tot +10 V, tussen de uitgangen van de tweede en eerste op-amp
- stroom, soepel veranderend van 0 tot 20 mA, aan de uitgang van een stroombron verzameld op de derde op-amp.
Bij gebruik van het ontwerp kunt u bovendien de spanning of stroom regelen met dezelfde multimeter. Bij het meten van de spanning die door het apparaat wordt gegenereerd, wordt het in een voltmetermodus geschakeld en parallel aan de uitgang aangesloten. Schakel bij het meten van de gegenereerde stroom naar de milliametermodus en schakel het circuit in serie in. Het soepel veranderen van stroom of spanning, afhankelijk van waar het ontvangende apparaat voor is ontworpen, observeer de reactie op wat er gebeurt. In dit geval is het onmogelijk om het ontstaan van gevaarlijke situaties te voorkomen door actuatoren die worden bestuurd door het ontvangende apparaat.