Tensiune și curent portabil 4-20mA: 7 pași

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:41

Acest lucru instructiv detaliază cum să faci un generator de semnal 0-20mA +/- 10V folosind un opamp LM324 ieftin. Acest tip de generatoare de semnal sunt utile în industrie pentru a testa intrările senzorilor sau pentru a conduce amplificatoare industriale.

Deși este posibil să le cumpărați, acestea sunt adesea costisitoare și, dacă sunt rupte, poate fi dificil de reparat. Utilizarea componentelor simple vă permite să creați un circuit care poate fi reparat dacă se rupe la o fracțiune din cost!

Kitul este disponibil în magazinul meu Tindie sau puteți face unul singur!

Pasul 1: O mică teorie…

Schema de mai sus detaliază un convertor de tensiune la curent. Deoarece tensiunile la o intrare opamps sunt egale atunci când terminalul pozitiv este 5V, terminalul negativ trebuie să fie la fel.

Singurul loc pentru care provine este ieșirea amplificatorului de operare, prin urmare sursa de amplificator de operare este suficientă pentru a se asigura că terminalul negativ este la 5V. Dacă V (R1) = 5V atunci I (R1) = 5/250 = 20mA și din moment ce RL formează un CCT serie (fără curent de curent în terminalul (-)) cu acesta, acesta trebuie să aibă, de asemenea, 20mA care curg prin el.

Prin urmare, putem construi un circuit care convertește o tensiune într-un curent.

Privind fișa tehnică pentru LM324, putem vedea că este capabil să conducă 30mA și, prin urmare, poate fi folosit ca bază a sursei noastre de curent simple, fără un tranzistor de unitate suplimentar.

În plus, am dori o ieșire de 0-10V sau +/- 10V. Acest lucru poate fi realizat cu ușurință prin amplificarea semnalului de 0-5V pe care l-am format de 0-20mA cct cu un factor de 2 pentru a genera un semnal de ieșire de 0-10V.

Pentru a genera un semnal de +/- 10V putem trișa puțin și putem modifica circuitul amplificatorului pentru a amplifica cu un factor de 4 pentru a da ieșire 0-20V. Un al treilea amplificator poate genera apoi un semnal static de 10V care, atunci când este utilizat ca referință la semnalul 0-20V, oferă un interval de tensiune de +/- 10V.

Am oferit o schemă despre cum să realizăm acest lucru. Al meu are diode de protecție pe care poate fi sau nu necesare în funcție de aplicația dvs., precum și câteva vase pentru tăierea ieșirilor.

Pasul 2: Să începem cu o carcasă

Cu ajutorul teoriei, putem dezvolta un caz pentru proiectul nostru. Am folosit un hammond 1593PBK. Dacă vă faceți propriul PCB, poate doriți să selectați un caz mai mare.

Am decis să adaug un LED și un pot de gamă, aș dori, de asemenea, un comutator glisant pe lateral, precum și 2 seturi de cabluri pentru 0-20mA și +/- 10V.

Am creat un capac adeziv folosind un adeziv de vinil pentru a ajuta la indicarea gamei.

Folosind un pumn central și capacul marchează găurile și apoi găuresc găurile:

• Ghiveci de 7 mm
• LED 6,5 mm
• Intrare cablu 5mm
• Găuri pentru comutator 2mm

Un ferăstrău și un fișier pot fi utilizate pentru a tăia orificiul de deschidere pentru comutatorul glisant.

După finalizare, aplicați autocolantul capacului și montați LED-ul, potul și comutatorul.

NOTĂ - lungimile firelor trebuie menținute generoase, astfel încât să poată fi tăiate ulterior când asamblăm carcasa, orice fire ar trebui să fie termocontractate pentru a preveni ruperea cablului.

Pasul 3: Adăugați o sursă de alimentare

Folosim un convertor DCDC boost ieftin de pe eBay. Acest lucru poate amplifica bateria de 9V pe care intenționez să o folosesc până la 22V. Trebuie să realizez +/- 10V cct. Are o oală de reglare pe care va trebui să o tăiez puțin mai târziu.

Atașați o parte a clemei PP3 la comutatorul glisant și conectați următorul terminal la intrarea DCDC. Conectați al doilea fir al clemei PP3 la terminalul rămas al convertorului DCDC. Acum veți avea un convertor DCDC care este controlat de comutatorul glisant. DCDC ar trebui să fie destul de bine marcat pentru a face acest pas ușor.

Acum lipiți pe câteva fire de ieșire pe DCDC, păstrând lungimea destul de generoasă în această etapă.

Folosiți un pistol de adeziv fierbinte pentru a monta convertorul DCDC în poziție, dar asigurați-vă că potul de reglare a tensiunii de ieșire este accesibil. Acum utilizați o baterie PP3 și reglați DCDC pentru a da o ieșire de 22V.

AVERTISMENT - Chiar și tensiunile scăzute, cum ar fi 9V și 20V, pot fi în continuare fatale dacă sunt expuse pielii umede, vă rugăm să luați măsuri de precauție adecvate atunci când utilizați acest instrument. Orice borne neutilizate trebuie fixate în blocuri de borne pentru a preveni șocurile accidentale (serios!). Nu folosiți niciodată acest instrument lângă apă sau piele umedă.

Pasul 4: Timp pentru unele lipiri …

Acum puteți să faceți acest lucru pe panou sau să vă faceți propriul PCB ca mine. Oricum ar fi, este timpul să asamblați componentele.

Dacă nu te poți confrunta cu propriul tău panou, am o cantitate limitată de vânzare pe tindie.

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

Primul lucru de făcut este să tipăriți aspectul și schema și să adnotați aspectul, astfel încât să se arate unde merg toate componentele. Acest lucru este mult mai ușor decât utilizarea schemei și va duce la mai puține erori de plasare.

Acum lipiți componentele, tăiați componentele cu tăietori laterali după aceea.

Apropo, dacă utilizați panoul de testare, veți avea nevoie de un caz mai mare decât mine.

Pasul 5: Testare

Am folosit niște cabluri cu perechi răsucite și am pus niște identificatori de cablu și ferule pentru a proteja cablurile și să-mi spuneți care sunt cablurile.

Acest lucru îmi va oferi 2 fire de testare una pentru tensiune și una pentru curent.

Pasul 6: Final Fit

Acum trebuie să încep să lipesc toate firele rămase la PCB-ul meu.

Merită să stabiliți PCB-ul în acest moment și să vă asigurați că se va potrivi, adică nu există ciocniri. Există câteva componente înalte pe PCB-ul meu și unele componente înalte pe carcasa mea (oală, DCDC). Trebuie să mă asigur că totul se potrivește înainte să lipesc ceva.

Odată ce mă bucur că merge împreună, pot începe să lipesc și să-mi tund lungimile de sârmă pentru a se potrivi. Pe PCB-ul meu am folosit găuri de reducere a tensiunii pe punctele de intrare / ieșire.

Odată ce știu că va merge împreună, este timpul să-l comand …

NOTĂ - Aveți grijă cu LED-ul și potul, deoarece acestea trebuie lipite la bornele corecte, dacă potul este greșit, acțiunea va fi inversată.

Pasul 7: Punerea în funcțiune …

Deci, la proiectarea mea a existat un proces de punere în funcțiune în 8 pași.

Verificați dacă se potrivește

Pot închide capacul

Verificați LED-ul Verificați LED-ul se aprinde când este oprit PP3

Verificați referința de 5V

Porniți PCB verificați dacă cct-ul de referință 5V dă 5V.

Verificați ieșirea de 10V

Verificați 10V prezenți pe pinul 1 J2

Verificați ieșirea de 20V

Verificați 20V prezent pe pinul 2 J2, reglați vasul R12 până când este.

Verificați funcționarea +/- 10V

Între J1 și 2 ar trebui să fie posibil să se genereze +/- 10V folosind potul.

Verificați ieșirea de 20mA

Cu potul setat la maxim, verificați ieșirea J1 este de 20mA, reglați potul R3 până când este.

Asamblați carcasa și testați din nou

Re-asamblați și efectuați o verificare finală a funcției.