Trong tự động hóa công nghiệp, các cảm biến có đầu ra hiện tại từ 4 đến 20 mA được sử dụng rộng rãi. Giá trị đầu tiên trong số này tương ứng với giới hạn dưới của phạm vi của giá trị đo được, giá trị thứ hai ở trên. Hãy để tôi giải thích với một ví dụ trừu tượng: một cảm biến nhất định đo số lượng mèo trong tầng hầm trong phạm vi từ 0 đến 500 con mèo. Mèo không tương ứng với 4 mA, năm trăm con mèo - 20 mA. Giả sử bây giờ có 200 con mèo trong tầng hầm. Chúng tôi tính toán dòng điện mà thiết bị sẽ phát ra trong dòng: I = 4 + 200 ((20-4) / 500) = 10,4 mA. Bây giờ chúng tôi sẽ được chuyển sang bên cạnh thiết bị nhận và tính toán số lượng mèo trên giá trị hiện tại này: N = (10,4-4) (500 / (20-4)) = 200 mèo. Không có yêu cầu nào được đặt ra đối với độ chính xác của điện trở và tải trong máy thu: bộ ổn định dòng được đặt trong cảm biến, do đó điện áp đặt vào đường dây sẽ được tự động đặt chính xác như yêu cầu để có được dòng điện nhất định. Tất nhiên, trong sản xuất, sẽ có những độ hay nhàm chán thay vì mèo. Và nếu hiện tại giảm xuống 0 mA, điều này sẽ được coi là ngắt dòng.
Khi điều chỉnh hệ thống, bao gồm cảm biến và máy thu, cần phải xác minh sự hiện diện và tính chính xác của phản hồi thứ hai đối với sự thay đổi dòng điện trong toàn bộ phạm vi. Để làm điều này, thay vì cảm biến, một bộ điều chỉnh dòng điện có thể điều chỉnh được bao gồm trong dòng, giá trị của nó phụ thuộc vào vị trí của tay cầm của biến trở. Một trong những thiết bị trợ lý này được phát triển bởi Instructables dưới tên lawsonkeith. Chức năng bổ sung tự làm là thế hệ của điện áp ổn định từ -10 đến +10 V và từ 0 đến +20 V, rất hữu ích khi thiết lập mạch trên op-amp.
Có nguồn điện áp ổn định 5 V và điện trở thay đổi có đặc tính A, dễ dàng có được điện áp thay đổi trơn tru từ 0 đến 5 V. Điện áp này có thể được áp dụng cho nguồn dòng được điều khiển bằng điện áp (ITUN), mạch được trình bày dưới đây. Ở đây, R1 là điện trở xác định giới hạn trên của quy định hiện tại (5 V / 250 Ohms = 0,02 A) và RL là tổng trở của dòng và tải, khi dòng điện không thay đổi trong giới hạn nhất định. Mạch cho phép bạn mô phỏng cả tình huống khẩn cấp (hiện tại từ 0 đến 4 mA) và thông thường (hiện tại từ 4 đến 20 mA).
Hãy chuyển sang sơ đồ thiết bị hoàn chỉnh:
Nó được cung cấp bởi một nguồn điện áp đơn cực từ 20 đến 24 V (không được hiển thị trong sơ đồ). Trình hướng dẫn đã chọn một bộ chuyển đổi tăng xung được tạo sẵn do Krona cung cấp. Có một điện trở điều chỉnh trên bảng chuyển đổi, nên được đặt thành khoảng 22 V.Cần lưu ý rằng với độ ẩm cao, thậm chí điện áp này có thể gây ra một mối nguy hiểm nhất định.
Nguồn của điện áp tham chiếu (ION) trong thiết bị là bộ ổn định thông thường 7805. Ở op-amp đầu tiên của thiết bị, điện áp này, bằng +5 V, được cung cấp bỏ qua mọi yếu tố điều chỉnh. Nó được bật theo cách tăng gấp đôi điện áp này, đó là lý do tại sao điện áp ổn định +10 V so với dây chung xuất hiện ở đầu ra của nó.
Ngoài ra, điện áp mẫu được áp dụng cho một điện trở thay đổi, từ tiếp điểm có thể di chuyển được, như đã đề cập ở trên, có thể loại bỏ một điện áp thay đổi trơn tru từ 0 đến +5 V. Nó được cung cấp cho các đầu vào của op-amp thứ hai và thứ ba. Đầu tiên khuếch đại nó bốn lần, cho phép bạn có được từ 0 đến +20 V so với dây chung hoặc từ -10 đến +10 V so với đầu ra của op-amp đầu tiên.
Cuối cùng, op-amp thứ ba được bật bằng phương pháp được mô tả ở trên, điều này làm cho nó trở thành nguồn dòng ổn định từ 0 đến 20 mA. Các mạch trên op-am thứ hai và thứ ba được trang bị điện trở điều chỉnh, cho phép lựa chọn chính xác nhất các hệ số khuếch đại.
Để tăng độ tin cậy, thiết bị được trang bị điốt bảo vệ và nhiệt điện trở với hệ số nhiệt độ dương.
Cơ thể được chọn bởi chủ nhân như đã hoàn thành, chẳng hạn như Hammond 1593PBK. Nhưng một hộp nối thông thường rẻ hơn nhiều, và không tệ hơn về sức mạnh. Trong bảng điều khiển phía trước, chủ tạo ra các lỗ cho đèn LED và một điện trở thay đổi. Lỗ có đường kính nhỏ được dành cho một chốt bảo vệ vỏ của biến trở không bị biến.
Trên các lỗ này, chủ nhân dán tỷ lệ, căn chỉnh các vòng tròn trên đó với các lỗ khoan:
Sau đó, ông đặt một điện trở, đèn LED và công tắc nguồn:
Bảng điều khiển phía trước của thiết bị đã sẵn sàng:
Trình hướng dẫn thêm trình chuyển đổi tăng cường cho thiết bị:
Và nó điều chỉnh nó thành điện áp theo thứ tự 22 V (không yêu cầu độ chính xác rất cao ở đây):
Lấy chip LM324 có chứa tới bốn op-amps (một trong số chúng sẽ không hoạt động), trình hướng dẫn lắp ráp mạch trên bảng mạch in, nhưng cũng có một mô hình giả phù hợp:
Làm cho các thăm dò:
Đặt bảng trong trường hợp và kết nối nó với bộ chuyển đổi tăng, đèn LED, biến trở và đầu dò:
Cuối cùng, trình hướng dẫn bắt đầu kiểm tra thiết bị:
Kiểm tra là cần thiết:
- điện áp +5 V giữa đầu ra của bộ ổn định 7805 và dây chung
- điện áp +10 V giữa đầu ra của op-amp đầu tiên và dây chung
- điện áp, thay đổi trơn tru từ 0 đến 20 V, giữa đầu ra của op-amp thứ hai và dây chung
- điện áp, thay đổi trơn tru từ -10 đến +10 V, giữa các đầu ra của op-amp thứ hai và thứ nhất
- hiện tại, thay đổi trơn tru từ 0 đến 20 mA, ở đầu ra của nguồn hiện tại được thu thập tại op-amp thứ ba.
Khi sử dụng thiết kế, bạn có thể điều khiển thêm điện áp hoặc dòng điện với cùng một vạn năng. Khi đo điện áp do thiết bị tạo ra, nó được chuyển sang chế độ vôn kế và được kết nối song song với đầu ra. Khi đo dòng điện được tạo ra - chuyển sang chế độ milliammeter và bật mạch nối tiếp. Thay đổi dòng điện hoặc điện áp một cách mượt mà, tùy thuộc vào thiết bị nhận được thiết kế để làm gì, quan sát phản ứng của nó với những gì đang xảy ra. Trong trường hợp này, không thể ngăn chặn việc tạo ra các tình huống nguy hiểm bằng các bộ truyền động được điều khiển bởi thiết bị nhận.