Ručni izvor napona i struje 4-20mA: 7 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:32

Ovo uputstvo detaljno opisuje kako napraviti generator signala 0-20mA +/- 10V pomoću jeftinog opampa LM324. Ova vrsta generatora signala korisna je u industriji za ispitivanje ulaza senzora ili za pogon industrijskih pojačala.

Iako ih je moguće kupiti, često su skupi, a ako se pokvare, teško ih je popraviti. Korištenje jednostavnih komponenti omogućuje vam stvaranje kruga koji se može popraviti ako se prekine uz mali dio cijene!

Komplet je dostupan u mojoj trgovini Tindie ili ga možete sami napraviti!

Korak 1: Mala teorija …

Gore navedena shema prikazuje pretvarač napona u struju. Budući da su naponi na ulazu opamps jednaki kada je pozitivni terminal 5V, negativni terminal mora biti isto.

Jedino mjesto za to može doći do izlaza op -pojačala, stoga op pojačala daje dovoljnu struju da osigura da je negativni terminal na 5V. Ako je V (R1) = 5V tada je I (R1) = 5/250 = 20mA, a budući da RL tvori niz cct (bez struje struje u (-) terminal) s tim također mora proći 20mA.

Stoga možemo konstruirati krug koji pretvara napon u struju.

Gledajući podatkovni list za LM324 možemo vidjeti da je sposoban pokretati 30mA pa se stoga može koristiti kao osnova našeg jednostavnog izvora struje bez dodatnog pogonskog tranzistora.

Osim toga, želimo i izlaz 0-10V ili +/- 10V. To se može lako postići pojačanjem signala 0-5V koji smo imali formirajući 0-20mA cct faktor 2 za generiranje izlaznog signala 0-10V.

Za generiranje signala +/- 10V možemo malo prevariti i izmijeniti krug pojačala tako da se pojača za faktor 4 kako bi se dobio 0-20V izlaz. Treće pojačalo tada može generirati statički 10V signal koji kada se koristi kao referenca na signal 0-20V daje raspon napona od +/- 10V.

Dao sam shemu kako to realizirati. Moja ima zaštitne diode na kojima može, ali i ne mora biti potrebno, ovisno o vašoj primjeni, kao i nekoliko lonaca za podrezivanje izlaza.

Korak 2: Počnimo s kućištem

S iznesenom teorijom možemo razviti slučaj za naš projekt. Koristio sam hammond 1593PBK. Ako radite vlastitu tiskanu pločicu, možda ćete željeti odabrati veće kućište.

Odlučio sam dodati LED i lonac za domet, također bih htio klizni prekidač sa strane, kao i 2 seta kabela za 0-20mA i +/- 10V.

Napravio sam ljepljivi omot pomoću vinilnog ljepila kako bih pomogao u označavanju raspona.

Pomoću središnjeg proboja i poklopca označite rupe, a zatim izbušite rupe:

• Lonac 7 mm
• LED 6.5 mm
• Kabelski ulaz 5 mm
• Rupe za prekidač 2 mm

Nožna pila i turpija mogu se koristiti za izrezivanje otvora za otvaranje kliznog prekidača.

Nakon što završite, nalijepite naljepnicu s poklopca i postavite LED, posudu i prekidač.

NAPOMENA - duljine žica moraju se držati velikodušnima kako bi se kasnije mogle obrezati pri sastavljanju kućišta. Sve bi žice trebale biti termoskupljajuće kako bi se spriječilo pucanje kabela.

Korak 3: Dodajte izvor napajanja

Koristimo jeftini dodatni DCDC pretvarač s ebaya. Ovo može pojačati 9V bateriju koju planiram koristiti do 22V koje mi trebaju za ostvarivanje +/- 10V cct. Ima posudu za podešavanje koju ću morati obrezati malo kasnije.

Pričvrstite jedan dio kopče PP3 na klizni prekidač i spojite sljedeći terminal na DCDC ulaz. Spojite drugu žicu kopče PP3 na preostali priključak DCDC pretvarača. Sada ćete imati DCDC pretvarač kojim se upravlja kliznim prekidačem. DCDC bi trebao biti prilično dobro označen kako bi ovaj korak bio lak.

Sada lemite nekoliko izlaznih žica na svoj DCDC, zadržavajući duljinu prilično izdašnom u ovoj fazi.

Pištoljem za vruće ljepilo postavite DCDC pretvarač na mjesto, ali provjerite je li pristupačan lonac za podešavanje izlaznog napona. Sada upotrijebite bateriju PP3 i podesite DCDC tako da daje izlaz od 22V.

UPOZORENJE - Čak i niski naponi poput 9V i 20V i dalje mogu biti smrtonosni ako su izloženi vlažnoj koži, poduzmite odgovarajuće mjere opreza pri korištenju ovog instrumenta. Sve neiskorištene stezaljke treba pričvrstiti u priključne blokove kako bi se spriječio slučajni udar (ozbiljno!). Nikada nemojte koristiti ovaj instrument u blizini vode ili mokre kože.

Korak 4: Vrijeme je za malo lemljenja …

Sada to možete učiniti na matičnoj ploči ili napraviti vlastiti PCB poput mene. U svakom slučaju vrijeme je za sastavljanje komponenti.

Ako se ne možete suočiti s izradom vlastite ploče, imam ograničenu količinu svojih na prodaju na tindie.

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

Prvo što trebate učiniti je isprintati izgled i shemu te označiti izgled tako da pokazuje gdje idu sve komponente. To je mnogo lakše nego korištenje sheme i rezultirat će manjim pogreškama u postavljanju.

Sada zalemite svoje komponente, a zatim ih obrežite bočnim rezačima.

Usput, ako koristite matičnu ploču, trebat će vam veće kućište od mene.

Korak 5: Ispitajte potencijalne klijente

Koristio sam neki upleteni kabel i stavio neke uloške i uloške za zaštitu kabela i javio mi koji su to kabeli.

Ovo će mi dati 2 ispitna vodiča jedan za napon i jedan za struju.

Korak 6: Final Fit

Sada moram početi lemiti sve preostale žice na PCB.

U ovom trenutku vrijedi postaviti PCB i pobrinuti se da odgovara, tj. Nema sukoba. Na PCB -u postoje neke visoke komponente, a na kućištu neke visoke komponente (lonac, DCDC). Moram se uvjeriti da će sve stati prije nego što nešto zalemim.

Jednom kad budem sretan što sve ide zajedno, mogu početi lemiti i podrezivati svoje duljine žice kako bi mi odgovaralo. Na PCB -u sam koristio rupe za rasterećenje na ulaznim / izlaznim mjestima.

Kad saznam da će to ići zajedno, vrijeme je da to naručim …

NAPOMENA - Budite oprezni sa LED diodom i loncem jer ih je potrebno lemiti na odgovarajuće priključke, ako je posuda pogrešno okrenuta, radnja će biti obrnuta.

Korak 7: Puštanje u rad …

Tako je na mom dizajnu postojao proces puštanja u rad u 8 koraka.

Provjerite odgovara li

Mogu li zatvoriti poklopac

Provjerite LED Provjerite LED svijetli kad je napajanje isključeno PP3

Provjerite referencu 5V

Napajanje PCB -a provjerite daje li referentni cct 5V odašilje 5V.

Provjerite 10V izlaz

Provjerite prisutno 10V na J2 pinu 1

Provjerite izlaz 20V

Provjerite prisutnost 20 V na J2 pinu 2, namjestite lonac R12 dok ne postane.

Provjerite rad +/- 10V

Između J1 i 2 trebalo bi biti moguće generirati +/- 10V pomoću lonca.

Provjerite izlaz 20mA

Kad je lonac postavljen na max, provjerite je li izlaz J1 20 mA, namjestite lonac R3 dok ne postane.

Sastavite kućište i ponovno testirajte

Ponovno sastavite i završno provjerite funkciju.