Håndholdt spænding og strømkilde 4-20mA: 7 trin

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:26

Denne instruktive beskriver, hvordan man laver en 0-20mA +/- 10V signalgenerator ved hjælp af en billig LM324 opamp. Denne type signalgeneratorer er nyttige i industrien til at teste sensorindgange eller drive industrielle forstærkere.

Selvom det er muligt at købe disse, er de ofte dyre, og hvis de går i stykker, kan det være svært at reparere. Ved hjælp af enkle komponenter kan du oprette et kredsløb, der kan repareres, hvis det går i stykker til en brøkdel af prisen!

Sættet fås i min Tindie -butik, eller du kan selv lave et!

Trin 1: En lille teori…

Ovenstående skematisk beskriver en spænding til strømomformer. Da spændingerne ved en opamps indgang er ens, når den positive terminal er 5V, skal den negative terminal ligeledes være.

Det eneste sted for dette at komme fra er op ampere output derfor op amp kilder nok strøm til at sikre den negative terminal er på 5V. Hvis V (R1) = 5V, så skal I (R1) = 5/250 = 20mA og da RL danner en seriekct (ingen strøm til (-) terminal) med denne, skal den også have 20mA, der strømmer igennem den.

Vi kan derfor konstruere et kredsløb, der konverterer en spænding til en strøm.

Når vi ser på databladet til LM324, kan vi se, at det er i stand til at køre 30mA og kan derfor bruges som grundlag for vores simple strømkilde uden en ekstra drevtransistor.

Ud over det vil vi gerne have en 0-10V eller +/- 10V output. Dette kan let opnås ved at forstærke det 0-5V signal, vi havde, formede 0-20mA cct med en faktor 2 for at generere et 0-10V udgangssignal.

For at generere et +/- 10V signal kan vi snyde lidt og ændre vores forstærkerkredsløb for at forstærke med en faktor 4 for at give 0-20V output. En tredje forstærker kan derefter generere et statisk 10V signal, som, når det bruges som reference til 0-20V signalet, giver et spændingsområde på +/- 10V.

Jeg har givet en skematisk oversigt over, hvordan man realiserer dette. Mine har beskyttelsesdioder, som muligvis ikke er nødvendige afhængigt af din applikation samt et par gryder til trimning af output.

Trin 2: Lad os starte med en sag

Med teorien ude af den måde, vi kan udvikle en case til vores projekt. Jeg har brugt en hammond 1593PBK. Hvis du laver din egen print, kan du vælge en større sag.

Jeg har besluttet at tilføje en LED og en række pot, jeg vil også gerne have en glidekontakt på siden samt 2 sæt kabler til 0-20mA og +/- 10V.

Jeg har oprettet et klæbende cover med et vinylklæbemiddel til at hjælpe med rækkeviddeindikationen.

Brug en midterstempel og dækslet til at markere hullerne, og bor derefter hullerne ud:

• Gryde 7 mm
• LED 6,5 mm
• Kabelindgang 5 mm
• Huller til switch 2 mm

En hacksav og fil kan bruges til at skære åbningshullet til glidekontakten ud.

Når du er færdig, skal du anvende dækselklistermærket og montere LED'en, gryden og kontakten.

BEMÆRK - ledningslængder skal holdes generøse, så de kan trimmes senere, når vi samler sagen, eventuelle ledninger skal varmekrympes for at forhindre kabelbrud.

Trin 3: Tilføj en strømforsyning

Vi bruger en billig boost DCDC -konverter fra ebay. Dette kan forstærke det 9V batteri, jeg planlægger at bruge op til 22V, jeg har brug for at realisere +/- 10V cct. Den har en justeringspotte, jeg skal trimme lidt senere.

Sæt den ene del af PP3 -klemmen på skydekontakten, og led den næste terminal til DCDC -indgangen. Led den anden ledning af PP3 -klippet til den resterende terminal på DCDC -konverteren. Du har nu en DCDC -konverter, der styres af skydekontakten. DCDC bør være rimelig godt markeret for at gøre dette trin let.

Nu loddes på et par outputledninger til din DCDC og holder længden rimelig generøs på dette tidspunkt.

Brug en varm limpistol til at montere DCDC -konverteren på plads, men sørg for, at justeringsbeholderen til spændingsudgang er tilgængelig. Brug nu et PP3 -batteri, og juster DCDC for at give en output på 22V.

ADVARSEL - Selv lave spændinger som 9V og 20V kan stadig være dødelige, hvis de udsættes for våd hud, skal du tage passende forholdsregler, når du bruger dette instrument. Eventuelle ubrugte terminaler skal sikres i klemmer for at forhindre utilsigtet stød (alvorligt!). Brug aldrig dette instrument i nærheden af vand eller våd hud.

Trin 4: Tid til lidt lodning …

Nu kan du enten gøre dette på breadboard eller lave dit eget printkort som mig. Uanset hvad er det tid til at samle komponenterne.

Hvis du ikke kan klare at lave dit eget brødbræt, har jeg en begrænset mængde af mine til salg på tindie.

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

Den første ting at gøre er at udskrive layoutet og skematisk og kommentere layoutet, så det viser, hvor alle komponenter går. Dette er meget lettere end at bruge skematikken og vil resultere i færre placeringsfejl.

Nu loddes dine komponenter op, trim komponenter med sideskærere bagefter.

Forresten, hvis du bruger brødbræt, skal du bruge en større kasse end mig.

Trin 5: Test Leads

Jeg brugte et snoet par -kabel og lagde nogle kabel -identer og ferrules på for at beskytte kablerne og lade mig vide, hvilke kabler der er.

Dette giver mig 2 testledninger, en til spænding og en til strøm.

Trin 6: Final Fit

Jeg skal nu begynde at lodde alle de resterende ledninger til mit printkort.

Det er værd at lægge printkortet ud på dette tidspunkt og sørge for, at det passer, dvs. der er ingen sammenstød. Der er nogle høje komponenter på mit printkort og nogle høje komponenter på min kasse (gryde, DCDC). Jeg skal sørge for, at det hele passer, før jeg lodder noget.

Når jeg er glad for, at det går sammen, kan jeg begynde at lodde op og trimme mine trådlængder, så de passer. På mit printkort brugte jeg trækaflastningshuller på indgangs- / udgangspunkterne.

Når jeg ved, at det vil gå sammen, er det tid til at tage det i brug …

BEMÆRK - Vær forsigtig med LED'en og gryden, da de skal loddes til de korrekte terminaler, hvis gryden er den forkerte vej rundt, vil handlingen blive omvendt.

Trin 7: Idriftsættelse …

Så på mit design var der en 8 -trins idriftsættelsesproces.

Tjek det passer

Kan jeg lukke låget

Check LED Check LED lyser når PP3 slukkes

Kontroller 5V reference

Tænd printkortet, kontroller, at 5V -referencekablet giver 5V.

Kontroller 10V output

Kontroller 10V til stede på J2 pin 1

Kontroller 20V output

Kontroller 20V til stede på J2 pin 2, juster potten R12, indtil den er.

Kontroller +/- 10V drift

Mellem J1 og 2 bør det være muligt at generere +/- 10V ved hjælp af potten.

Kontroller 20mA output

Når gryden er sat til maks., Skal du kontrollere, at J1 -udgangen er 20mA, justere gryden R3, indtil den er.

Saml sagen og test igen

Genmonter og foretag en sidste funktionskontrol.