Az ipari automatizálásban széles körben használják a 4 és 20 mA közötti kimeneti teljesítményű érzékelőket. Ezek közül az első megfelel a mért érték tartományának alsó határának, a második a felső értéknek. Hadd magyarázzak egy elvont példával: egy bizonyos érzékelő az alagsorban lévő macskák számát 0 és 500 macska között méri. A nulla macska 4 mA, ötszáz macska - 20 mA. Tegyük fel, hogy most 200 macska van az alagsorban. Kiszámoljuk az áramot, amelyet az eszköznek ki kell adnia a sorban: I = 4 + 200 ((20-4) / 500) = 10,4 mA. Most átvisszük a fogadó eszköz oldalára, és kiszámoljuk a macskák számát az aktuális érték alapján: N = (10,4-4) (500 / (20-4)) = 200 macska. A vezeték ellenállásának és a vevő terhelésének pontosságára nem vonatkoznak követelmények: az érzékelőben egy stabilizátor található, amelynek következtében a vezetékre alkalmazott feszültség automatikusan úgy lesz beállítva, ahogyan az adott áram eléréséhez szükséges. Természetesen a „gyártásban” unalmas fokok vagy megapaszkalok lesznek a macskák helyett. És ha az áram nullára mA-ra csökken, akkor ezt vonalszakadásnak kell tekinteni.
Az érzékelőt és egy vevőt tartalmazó rendszer beállításánál ellenőrizni kell az áramváltásra vonatkozó második válasz jelenlétét és helyességét a teljes tartományban. Ehhez az érzékelő helyett egy állítható áramszabályozó szerepel a vonalban, amelynek értéke a változó ellenállás fogantyújának helyzetétől függ. Az egyik ilyen asszisztens eszközt az Instructables a lawonkeith néven fejlesztette ki. Kiegészítő funkció házi a -10 és +10 V és 0 és +20 V közötti stabil feszültség előállítása, amely hasznos az áramkörök op-amp-on történő beállításánál.
Stabil 5 V-os feszültségforrása és A tulajdonságú változó ellenállása esetén könnyű olyan feszültséget elérni, amely zökkenőmentesen 0 és 5 V között van. Ez a feszültség feszültségvezérelt áramforrásra (IITS) alkalmazható, amelynek áramköre az alábbiakban látható. Itt R1 az ellenállás, amely meghatározza az áramszabályozás felső határát (5 V / 250 Ohm = 0,02 A), és RL a vonal és a terhelés teljes ellenállása, amikor az áram nem változik bizonyos határokon belül. Az áramkör lehetővé teszi mind a vészhelyzet (0–4 mA áram), mind a szokásos (4–20 mA áram) helyzet szimulációját.
Folytassuk a teljes eszközdiagrammal:
20–24 V egyipoláris feszültségforrást táplál (az ábrán nem látható). A varázsló kiválasztott egy kész impulzusnövelő konvertert, amelyet a Krona táplál. Az átalakító táblán van egy hangoló ellenállás, amelyet körülbelül 22 V-ra kell állítani.Ne feledje, hogy magas páratartalom esetén még ez a feszültség is veszélyt jelenthet.
A referenciafeszültség (ION) forrása a készülékben egy szokásos 7805 stabilizátor. A készülék első opcionális erősítőjénél ez a feszültség, amely +5 V-nak felel meg, bármilyen beállító elemet megkerülve szolgáltatja. Akkor van bekapcsolva, hogy megduplázza ezt a feszültséget, ezért jelenik meg a kimenetén +10 V stabil feszültség a közös vezetékhez viszonyítva.
A modellfeszültséget egy változó ellenállásra is felvisszük, amelynek mozgatható érintkezőjéből, amint azt fentebb már említettük, 0 és + 5 V között zavartalanul megváltozó feszültség távolítható el. Az első négyszer erősíti, így 0 és +20 V közötti feszültséget kaphat a közös vezetékhez viszonyítva, vagy -10 és +10 V közötti feszültséget kap az első op-erősítő kimenetéhez viszonyítva.
Végül a harmadik op-amp-ot bekapcsoljuk a fentebb leírt módszerrel, amely 0 és 20 mA közötti stabil áramforrássá teszi. A második és a harmadik op-amper áramkörei hangoló ellenállásokkal vannak felszerelve, amelyek lehetővé teszik az erősítési tényezők legpontosabb kiválasztását.
A megbízhatóság növelése érdekében a készüléket pozitív hőmérsékleti együtthatóval rendelkező védődiódákkal és termisztorokkal látják el.
A karosszériát a mester választja ki, mint például a Hammond 1593PBK. De egy közönséges csatlakozódoboz sokkal olcsóbb és nem rosszabb. Az előlapon a mester lyukakat készít a LED-hez és egy változó ellenállással. A kis átmérőjű lyuk olyan reteszhez készült, amely védi a változó ellenállás házát a fordulástól.
Ezen furatokra a mester ragasztja a mérleget, és hozzárendeli rajta a köröket a fúrt furatokhoz:
Ezután behelyez egy változó ellenállást, LED-et és hálózati kapcsolót:
A készülék előlapja kész:
A varázsló hozzáad egy javító konvertert az eszközhöz:
És 22 V nagyságrendű feszültségre állítja be (itt nem szükséges nagyon nagy pontosság):
Figyelembe véve a négy op-amp-ot tartalmazó LM324 chipet (ezek közül egyik sem működik), a varázsló az áramkört összeállítja egy nyomtatott áramköri kártyán, de makett is megfelelő:
Szondákat készít:
Helyezze a táblát a házba, és csatlakoztassa az erősítő konverterhez, a LED-hez, a változó ellenálláshoz és a szondákhoz:
Végül a varázsló megkezdi az eszköz tesztelését:
Ellenőrzés szükséges:
- +5 V feszültség a 7805 stabilizátor kimenete és a közös vezeték között
- +10 V feszültség az első op-amp erősítő kimenete és a közös vezeték között
- feszültség, zökkenőmentesen 0 és 20 V között változik, a második op-amp erősítő kimenete és a közös vezeték között
- feszültség, egyenletesen -10-ről +10 V-ra változik, a második és az első op-erősítő kimenetei között
- áram, zökkenőmentesen 0-ról 20 mA-ra változik, a harmadik op-amp-on összegyűjtött áramforrás kimenetén.
A terv használatakor ugyanazzal a multiméterrel vezérelheti a feszültséget vagy az áramot. Az eszköz által generált feszültség mérésekor egy voltmérő üzemmódba kapcsolják, és a kimenettel párhuzamosan csatlakoztatják. A generált áram mérésekor váltson milliméter üzemmódba, és kapcsolja be az áramkört sorosan. Az áram vagy a feszültség zökkenőmentes megváltoztatásával - attól függően, hogy mire tervezték a vevőkészüléket - figyelje meg annak reakcióját a történésre. Ebben az esetben lehetetlen megakadályozni, hogy veszélyes helyzetek alakuljanak ki a fogadó eszköz által vezérelt működtetőkkel.