Handhållen spänning och strömkälla 4-20mA: 7 steg

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:37

Denna instruerbara information beskriver hur man gör en 0-20mA +/- 10V signalgenerator med hjälp av en billig LM324 opamp. Denna typ av signalgeneratorer är användbara inom industrin för att testa sensoringångar eller driva industriella förstärkare.

Även om det är möjligt att köpa dessa är de ofta dyra och om det går sönder kan det vara svårt att reparera. Med enkla komponenter kan du skapa en krets som kan repareras om den går sönder till en bråkdel av kostnaden!

Satsen finns i min Tindie -butik eller så kan du göra en själv!

Steg 1: En liten teori…

Ovanstående schema visar en spänning till strömomvandlare. Eftersom spänningarna vid en opamps ingång är lika när den positiva terminalen är 5V måste den negativa terminalen vara likadan.

Den enda platsen för detta att komma från är op ampere utgången därför op amp källor tillräckligt med ström för att säkerställa den negativa terminalen är vid 5V. Om V (R1) = 5V så måste I (R1) = 5/250 = 20mA och eftersom RL bildar en seriekct (inget strömflöde till (-) terminal) med detta måste den också ha 20mA genom den.

Vi kan därför konstruera en krets som omvandlar en spänning till en ström.

Om vi tittar på databladet för LM324 kan vi se att den kan driva 30mA och kan därför användas som grund för vår enkla strömkälla utan en extra drivtransistor.

Utöver det vill vi ha en 0-10V eller +/- 10V utgång. Detta kan enkelt uppnås genom att förstärka 0-5V-signalen som vi hade format 0-20mA cct med en faktor 2 för att generera en 0-10V utsignal.

För att generera en +/- 10V signal kan vi fuska lite och ändra vår förstärkarkrets för att förstärka med en faktor 4 för att ge 0-20V utgång. En tredje förstärkare kan sedan generera en statisk 10V-signal som, när den används som referens till 0-20V-signalen, ger ett spänningsintervall på +/- 10V.

Jag har lagt fram en schematisk bild av hur man förverkligar detta. Min har skyddsdioder som kanske är nödvändiga beroende på din applikation samt ett par krukor för trimning av utgångar.

Steg 2: Låt oss börja med ett fodral

Med teorin ute så kan vi utveckla ett fall för vårt projekt. Jag har använt en hammond 1593PBK. Om du gör din egen PCB kanske du vill välja ett större fodral.

Jag har bestämt mig för att lägga till en LED och en räckviddskärl, jag skulle också vilja ha en skjutbrytare på sidan samt 2 uppsättningar kablar för 0-20mA och +/- 10V.

Jag har skapat ett självhäftande lock med ett vinyllim för att hjälpa till med räckviddsindikationen.

Markera hålen med en mittstans och locket och borra sedan ut hålen:

• Gryta 7 mm
• LED 6,5 mm
• Kabelgenomföring 5 mm
• Hål för omkopplare 2 mm

En hacksåg och fil kan användas för att klippa ut öppningshålet för skjutreglaget.

När du är klar applicerar du omslagsdekalen och monterar lysdioden, grytan och omkopplaren.

OBS - trådlängderna ska hållas generösa så att de kan trimmas senare när vi monterar fodralet, alla ledningar bör värmekrympas för att förhindra kabelbrott.

Steg 3: Lägg till en strömförsörjning

Vi använder en billig boost DCDC -omvandlare från ebay. Detta kan förstärka det 9V batteri jag planerar att använda upp till 22V jag behöver för att realisera +/- 10V cct. Den har en justeringspott som jag måste trimma lite senare.

Fäst en del av PP3 -klippet på skjutreglaget och anslut nästa terminal till DCDC -ingången. Anslut den andra ledningen på PP3 -klämman till den återstående terminalen på DCDC -omvandlaren. Du har nu en DCDC -omvandlare som styrs av skjutreglaget. DCDC bör vara ganska väl märkt för att göra detta steg enkelt.

Löd nu på ett par utgångskablar till din DCDC och håll längden ganska generös i detta skede.

Använd en varm limpistol för att montera DCDC -omvandlaren på plats, men se till att spänningsutgångsjusteringsbehållaren är tillgänglig. Använd nu ett PP3 -batteri och justera DCDC för att ge en effekt på 22V.

VARNING - Även låga spänningar som 9V och 20V kan fortfarande vara dödliga om de utsätts för våt hud, var försiktig när du använder detta instrument. Eventuella oanvända terminaler ska säkras i plintar för att förhindra oavsiktlig chock (allvarligt!). Använd aldrig detta instrument nära vatten eller våt hud.

Steg 4: Dags för lite lödning …

Nu kan du antingen göra detta på brödbräda eller göra ditt eget kretskort som jag. Hur som helst är det dags att montera komponenterna.

Om du inte kan möta din egen brödbräda har jag en begränsad mängd av mina till salu på tindie.

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

Det första du ska göra är att skriva ut layouten och schematisk och kommentera layouten så att det visar var alla komponenter går. Detta är mycket enklare än att använda schemat och kommer att resultera i färre placeringsfel.

Löd nu upp dina komponenter, trimma komponenter med sidoskär efteråt.

Förresten, om du använder brödbräda behöver du ett större fodral än jag.

Steg 5: Testa leads

Jag använde en snodd parkabel och satte på några kabel -identer och hylsor för att skydda kablarna och meddelade vilka kablar som är vilka.

Detta ger mig två testledningar en för spänning och en för ström.

Steg 6: Final Fit

Jag måste nu börja lödda upp alla återstående ledningar till mitt kretskort.

Det är värt att lägga ut kretskortet vid denna tidpunkt och se till att det passar, det vill säga det finns inga sammandrabbningar. Det finns några höga komponenter på mitt kretskort och några höga komponenter på mitt fodral (kruka, DCDC). Jag måste se till att allt passar innan jag lödar något.

När jag är glad att det går ihop kan jag börja lödda och trimma mina trådlängder för att passa. På mitt kretskort använde jag dragavlastningshål på ingångs- / utgångspunkterna.

När jag vet att det kommer att gå ihop är det dags att ta i bruk det …

OBS - Var försiktig med lysdioden och grytan eftersom de måste lödas till rätt terminaler, om potten är fel väg kommer åtgärden att inverteras.

Steg 7: Idrifttagning …

Så på min design var det en 8 -stegs idrifttagningsprocess.

Kolla att det passar

Kan jag stänga locket

Kontrollera LED Kontrollera LED tänds när den slås av PP3

Kontrollera 5V -referensen

Slå på kretskortet, kontrollera att 5V -referenscct ger ut 5V.

Kontrollera 10V utgång

Kontrollera att 10V finns på J2 -stift 1

Kontrollera 20V utgång

Kontrollera att 20V finns på J2 stift 2, justera krukan R12 tills den är.

Kontrollera +/- 10V drift

Mellan J1 och 2 bör det vara möjligt att generera +/- 10V med potten.

Kontrollera 20mA -utgången

Med kruka inställd på max, kontrollera J1 -utgången är 20mA, justera kruka R3 tills den är.

Montera fodralet och testa igen

Sätt ihop igen och gör en sista funktionskontroll.