Ručný zdroj napätia a prúdu 4-20mA: 7 krokov

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:55

Tento návod podrobne popisuje, ako vytvoriť generátor signálu 0-20mA +/- 10V pomocou lacného operačného zosilňovača LM324. Tieto typy generátorov signálu sú v priemysle užitočné na testovanie vstupov senzorov alebo pohon priemyselných zosilňovačov.

Aj keď je možné ich kúpiť, sú často drahé a v prípade poškodenia je ťažké ich opraviť. Použitie jednoduchých komponentov vám umožní vytvoriť obvod, ktorý je opraviteľný, ak sa zlomí za zlomok ceny!

Súprava je k dispozícii v mojom obchode Tindie alebo si ju môžete vyrobiť sami!

Krok 1: Malá teória …

Vyššie uvedená schéma podrobne popisuje menič napätia na prúd. Pretože napätia na vstupe opampov sú rovnaké, keď je kladný pól 5 V, záporný pól musí byť rovnaký.

Jediným miestom, odkiaľ to pochádza, je výstup operačných zosilňovačov, preto operačný zosilňovač dodáva dostatok prúdu na zaistenie záporného pólu 5 V. Ak V (R1) = 5 V, potom I (R1) = 5/250 = 20 mA a pretože RL tvorí sériový cct (žiadny prúd prúdiaci do (-) svorky), musí ním pretekať aj 20 mA.

Môžeme teda zostrojiť obvod, ktorý prevádza napätie na prúd.

Pri pohľade na technický list LM324 vidíme, že je schopný napájať 30 mA, a preto ho možno použiť ako základ nášho jednoduchého zdroja prúdu bez dodatočného budiaceho tranzistora.

Okrem toho by sme chceli výstup 0-10V alebo +/- 10V. To sa dá ľahko dosiahnuť zosilnením signálu 0-5V, ktorý sme vytvorili, 0-20mA cct faktorom 2, aby sa vygeneroval výstupný signál 0-10V.

Aby sme vygenerovali signál +/- 10 V, môžeme trochu podvádzať a modifikovať obvod zosilňovača tak, aby sa zosilňoval faktorom 4 tak, aby poskytoval výstup 0-20 V. Tretí zosilňovač potom môže generovať statický 10V signál, ktorý pri použití ako referencia na signál 0-20V dáva rozsah napätia +/- 10V.

Poskytol som schému, ako to dosiahnuť. Ten môj má ochranné diódy, ktoré môžu, ale nemusia byť potrebné, v závislosti od vašej aplikácie, ako aj niekoľko hrncov na orezávanie výstupov.

Krok 2: Začnime s puzdrom

Vďaka tejto teórii nájdeme spôsob, ako vytvoriť prípad pre náš projekt. Použil som hammond 1593PBK. Ak robíte svoj vlastný PCB, možno budete chcieť zvoliť väčší prípad.

Rozhodol som sa pridať LED a rozsahový hrniec, tiež by som chcel posuvný spínač na boku, ako aj 2 sady káblov pre 0-20mA a +/- 10V.

Vytvoril som lepiaci kryt pomocou vinylového lepidla, ktorý pomôže s indikáciou dosahu.

Stredovým razníkom a krytom označte otvory a potom vyvŕtajte otvory:

• Hrniec 7 mm
• LED 6,5 mm
• Káblový vstup 5 mm
• Otvory pre spínač 2 mm

Na vyrezanie otváracieho otvoru pre posuvný spínač je možné použiť pílu a pilník.

Po dokončení nalepte kryciu nálepku a namontujte LED diódu, hrniec a vypínač.

POZNÁMKA - Dlžky drôtov by mali byť veľkorysé, aby ich bolo možné orezať neskôr, keď zostavujeme puzdro, všetky drôty by mali byť tepelne zmrštiteľné, aby sa zabránilo zlomeniu kábla.

Krok 3: Pripojte napájací zdroj

Používame lacný posilňovací prevodník DCDC z ebay. To môže zosilniť 9V batériu, ktorú plánujem používať, až na 22V, ktoré potrebujem na realizáciu +/- 10V cct. Má nastavovací hrniec, ktorý budem musieť orezať o niečo neskôr.

Pripojte jednu časť klipu PP3 k posuvnému prepínaču a ďalší terminál zapojte do vstupu DCDC. Druhý vodič svorky PP3 zapojte do zostávajúceho konektora prevodníka DCDC. Teraz budete mať prevodník DCDC, ktorý sa ovláda posuvným prepínačom. DCDC by mal byť pomerne dobre označený, aby bol tento krok ľahký.

Teraz spájkujte niekoľko výstupných vodičov k vášmu DCDC, aby bola dĺžka v tejto fáze dosť veľkorysá.

Na upevnenie prevodníka DCDC na miesto použite horúcu lepiacu pištoľ, uistite sa však, že je prístupný hrniec nastavenia výstupného napätia. Teraz použite batériu PP3 a upravte DCDC tak, aby poskytoval výstup 22V.

UPOZORNENIE - Aj nízke napätie, ako 9 V a 20 V, môžu byť stále smrteľné, ak sú vystavené vlhkej pokožke, urobte pri používaní tohto nástroja primerané opatrenia. Všetky nepoužité svorky by mali byť zaistené v svorkovniciach, aby sa zabránilo náhodnému šoku (vážne!). Tento nástroj nikdy nepoužívajte v blízkosti vody alebo vlhkej pokožky.

Krok 4: Čas na nejaké spájkovanie…

Teraz to môžete urobiť buď na doske, alebo si vytvoriť vlastný PCB ako ja. V každom prípade je čas zostaviť komponenty.

Ak sa nemôžete postaviť k vlastnému chlebíku, mám na predaj na Tindie moje obmedzené množstvo.

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

Prvá vec, ktorú musíte urobiť, je vytlačiť rozloženie a schému a komentovať rozloženie, aby sa ukázalo, kam smerujú všetky súčasti. Je to oveľa jednoduchšie ako pomocou schémy a bude to mať za následok menšie chyby v umiestnení.

Teraz spájkujte svoje súčiastky a potom ozdobte súčiastky bočnými nožmi.

Mimochodom, ak používate breadboard, budete potrebovať väčšie puzdro ako ja.

Krok 5: Otestujte zvody

Použil som kábel s krútenou dvojlinkou a nasadil som niekoľko identifikátorov káblov a dutiniek, aby som chránil káble a informoval ma, ktoré káble sú.

Získam tak 2 testovacie káble, jeden pre napätie a jeden pre prúd.

Krok 6: Konečné prispôsobenie

Teraz musím začať spájkovať všetky zvyšné vodiče s mojou doskou.

V tomto mieste stojí za to rozložiť DPS a uistiť sa, že sa zmestí, tj. Nedochádza k stretom. Na mojej doske plošných spojov je niekoľko vysokých súčiastok a na skrinke (hrniec, DCDC) sú niektoré vysoké súčiastky. Predtým, ako čokoľvek spájkujem, musím sa uistiť, že to všetko sedí.

Akonáhle som šťastný, že to ide dohromady, môžem začať spájkovať a strihať svoje dĺžky drôtov tak, aby vyhovovali. Na svojej DPS som použil otvory na odľahčenie napätia na vstupných / výstupných bodoch.

Akonáhle viem, že to pôjde dohromady, je čas to uviesť do prevádzky …

POZNÁMKA - Buďte opatrní s diódami LED a hrncom, pretože je potrebné ich spájkovať so správnymi svorkami. Ak je hrniec nesprávnym smerom, jeho činnosť sa obráti.

Krok 7: Uvedenie do prevádzky…

Na mojom návrhu teda bol 8 -stupňový proces uvedenia do prevádzky.

Skontrolujte, či to sedí

Môžem zavrieť veko

Kontrolka LED Kontrolka LED sa rozsvieti, keď je vypnutý PP3

Skontrolujte referenciu 5V

Zapnite DPS a skontrolujte, či referenčný 5V cct vydáva 5V.

Skontrolujte výstup 10 V

Skontrolujte 10V prítomný na kolíku 1 J2

Skontrolujte výstup 20V

Skontrolujte, či je na kolíku 2 J2 prítomný 20 V, nastavte hrniec R12, kým nie je.

Skontrolujte prevádzku +/- 10V

Medzi J1 a 2 by malo byť možné generovať +/- 10 V pomocou hrnca.

Skontrolujte výstup 20mA

Keď je hrniec nastavený na maximum, skontrolujte, či je výstup J1 20 mA, potenciometr R3 nastavte, kým nie je.

Zostavte puzdro a znova vyskúšajte

Znova zostavte a vykonajte záverečnú kontrolu funkcie.