Endüstriyel otomasyonda, 4 ila 20 mA akım çıkışlı sensörler yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu değerlerin ilki ölçülen değer aralığının alt sınırına, ikinciden üste karşılık gelir. Soyut bir örnekle açıklayayım: belirli bir sensör bodrumdaki kedi sayısını 0 ila 500 kedi arasında ölçer. Sıfır kediler 4 mA, beş yüz kedi - 20 mA'ya karşılık gelir. Şimdi bodrum katında 200 kedi olduğunu varsayalım. Cihazın hatta vermesi gereken akımı hesaplıyoruz: I = 4 + 200 ((20-4) / 500) = 10.4 mA. Şimdi alıcı cihazın yan tarafına transfer edeceğiz ve şu mevcut değere göre kedi sayısını hesaplayacağız: N = (10.4-4) (500 / (20-4)) = 200 kedi. Hat direncinin ve alıcıdaki yükün doğruluğu için herhangi bir şart getirilmemiştir: sensöre bir akım dengeleyicisi yerleştirilmiştir, bu nedenle hatta uygulanan voltaj, belirli bir akım elde etmek için gerektiği gibi otomatik olarak ayarlanır. Tabii ki, “üretimde” kediler yerine sıkıcı dereceler veya megapaskallar olacaktır. Ve akım sıfır mA'ya düşerse, bu bir hat kesintisi olarak kabul edilecektir.
Bir sensör ve bir alıcı içeren sistemi ayarlarken, tüm aralıktaki akımdaki bir değişikliğe karşı ikinci cevabın varlığını ve doğruluğunu doğrulamak gerekir. Bunu yapmak için, sensör yerine, değeri değişken direncin sapının konumuna bağlı olan ayarlanabilir bir akım regülatörü eklenir. Bu yardımcı cihazlardan biri, Instructables tarafından lawsonkeith adı altında geliştirilmiştir. Ek fonksiyon ev yapımı op-amp üzerine devreler kurarken yararlı olan -10 ila +10 V ve 0 ila +20 V arasında kararlı bir voltajın üretilmesidir.
5 V'luk kararlı bir voltaj kaynağına ve A karakteristiğine sahip değişken bir dirence sahip, 0 ila 5 V arasında değişen bir voltaj elde etmek kolaydır. Bu voltaj, devresi aşağıda gösterilen voltaj kontrollü bir akım kaynağına (IITS) uygulanabilir. Burada R1, akım regülasyonunun üst sınırını (5 V / 250 Ohm = 0,02 A) belirleyen dirençtir ve akım belirli sınırlar içinde değişmediğinde, RL hat ve yükün toplam direncidir. Devre hem acil (0 ila 4 mA arası akım) hem de düzenli (4 ila 20 mA arası akım) durumları simüle etmenizi sağlar.
Tüm cihaz şemasına geçelim:
20 ila 24 V arası tek kutuplu bir voltaj kaynağı ile çalışır (şemada gösterilmemiştir). Sihirbaz, Krona tarafından desteklenen hazır bir darbe yükseltme dönüştürücüsü seçti. Dönüştürücü panosunda yaklaşık 22 V'a ayarlanması gereken bir ayar direnci vardır.Yüksek nem ile bu voltajın bile belirli bir tehlike oluşturabileceği akılda tutulmalıdır.
Cihazdaki referans voltajın (ION) kaynağı sıradan bir stabilizatör 7805'tir. Cihazın ilk op-amp'inde, +5 V'a eşit olan bu voltaj, herhangi bir ayarlama elemanını atlayarak sağlanır. Bu voltajı ikiye katlayacak şekilde açılır, bu nedenle çıkışında ortak kabloya göre +10 V'luk kararlı bir voltaj görünür.
Ayrıca, model voltajı, hareketli kontakttan yukarıda belirtildiği gibi, 0 ila +5 V arasında sorunsuz bir şekilde değişen bir voltajın çıkarılması mümkün olan değişken bir dirence uygulanır. Birincisi onu dört kez güçlendirir, böylece ortak kabloya göre 0 ila +20 V veya ilk op-amp'in çıkışına göre -10 ila +10 V arasında seçim yapabilirsiniz.
Son olarak, üçüncü op-amp, yukarıda açıklanan yöntemle açılır, bu da onu 0 ila 20 mA arasında sabit bir akım kaynağı yapar. İkinci ve üçüncü op-amplardaki devreler, kazanç faktörlerinin en doğru seçimine izin veren ayar dirençleri ile donatılmıştır.
Güvenilirliği artırmak için, cihaz pozitif diyot katsayısına sahip koruyucu diyotlar ve termistörler ile donatılmıştır.
Gövde master tarafından Hammond 1593PBK gibi bitmiş olarak seçilir. Ancak sıradan bir bağlantı kutusu çok daha ucuz ve daha kötü bir güç yok. Ön panelde, master LED ve değişken bir direnç için delikler açar. Küçük çaplı delik, değişken direncin mahfazasını dönmeye karşı koruyan bir mandal için tasarlanmıştır.
Bu deliklerin üstünde, usta ölçeği yapıştırır ve üzerindeki daireleri delinmiş deliklerle hizalar:
Sonra değişken bir direnç, LED ve güç anahtarı yerleştirir:
Cihazın ön paneli hazır:
Sihirbaz, cihaza bir destek dönüştürücü ekler:
Ve 22 V derecesinde bir voltaja ayarlar (burada çok yüksek doğruluk gerekli değildir):
Dört adede kadar op-amp içeren LM324 yongasını alarak (bunlardan biri boşta kalır), sihirbaz devreyi baskılı bir devre kartına monte eder, ancak bir model de uygundur:
Probları yapar:
Kartı kasaya yerleştirir ve boost dönüştürücü, LED, değişken direnç ve problara bağlar:
Son olarak, sihirbaz cihazı test etmeye başlar:
Kontrol gerekli:
- 7805 dengeleyicinin çıkışı ile ortak kablo arasındaki voltaj +5 V
- ilk op-amp çıkışı ve ortak kablo arasındaki voltaj +10 V
- ikinci op-amp'in çıkışı ve ortak kablo arasında 0 ila 20 V arasında sorunsuz bir şekilde değişen voltaj
- ikinci ve ilk op-amp'in çıkışları arasında sorunsuz bir şekilde -10'dan +10 V'a değişen voltaj
- üçüncü op-amp'de toplanan bir akım kaynağının çıkışında 0 ila 20 mA arasında sorunsuz bir şekilde değişen akım.
Tasarımı kullanırken, aynı multimetreyle gerilimi veya akımı da kontrol edebilirsiniz. Cihaz tarafından üretilen voltajı ölçerken, bir voltmetre moduna geçer ve çıkışa paralel olarak bağlanır. Üretilen akımı ölçerken - milimetre moduna geçin ve devreyi seri olarak açın. Akım veya voltajı, alıcı cihazın ne için tasarlandığına bağlı olarak, sorunsuz bir şekilde değişen, olanlara olan reaksiyonunu gözlemleyin. Bu durumda, alıcı cihaz tarafından kontrol edilen aktüatörler tarafından tehlikeli durumların yaratılmasını önlemek imkansızdır.