Håndholdt spenning og strømkilde 4-20mA: 7 trinn

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:21

Denne instruksen beskriver hvordan du lager en 0-20mA +/- 10V signalgenerator ved hjelp av en billig LM324 opamp. Denne typen signalgeneratorer er nyttige i industrien for å teste sensorinnganger eller drive industrielle forsterkere.

Selv om det er mulig å kjøpe disse, er de ofte dyre, og hvis de er ødelagte, kan de være vanskelige å reparere. Ved å bruke enkle komponenter kan du lage en krets som kan repareres hvis den går i stykker til en brøkdel av kostnaden!

Settet er tilgjengelig i min Tindie -butikk, eller du kan lage det selv!

Trinn 1: En liten teori…

Ovenstående skjematisk beskriver en spenning til strømomformer. Siden spenningene ved en opamp -inngang er like når den positive terminalen er 5V, må den negative terminalen være lik.

Det eneste stedet for dette å komme fra er op -ampere -utgangen, derfor har forsterkeren nok strøm til å sikre at den negative terminalen er på 5V. Hvis V (R1) = 5V, må I (R1) = 5/250 = 20mA og siden RL danner en seriekct (ingen strømtilførsel til (-) terminal) med denne må den også ha 20mA som strømmer gjennom den.

Vi kan derfor konstruere en krets som konverterer en spenning til en strøm.

Når vi ser på databladet for LM324, kan vi se at det er i stand til å drive 30mA og kan derfor brukes som grunnlag for vår enkle strømkilde uten en ekstra drivtransistor.

I tillegg til det ønsker vi en 0-10V eller +/- 10V utgang. Dette kan enkelt oppnås ved å forsterke 0-5V signalet vi hadde, forme 0-20mA cct med en faktor 2 for å generere et 0-10V utgangssignal.

For å generere et +/- 10V signal kan vi jukse litt og endre forsterkerkretsen vår for å forsterke med en faktor 4 for å gi 0-20V utgang. En tredje forsterker kan deretter generere et statisk 10V signal som, når det brukes som referanse til 0-20V signalet, gir et spenningsområde på +/- 10V.

Jeg har gitt en skjematisk oversikt over hvordan jeg skal realisere dette. Min har beskyttelsesdioder som kanskje er nødvendig, avhengig av applikasjonen din, samt et par potter for trimming av utganger.

Trinn 2: La oss starte med en sak

Med teorien ute kan vi utvikle en sak for prosjektet vårt. Jeg har brukt en hammond 1593PBK. Hvis du gjør din egen PCB, kan du velge et større etui.

Jeg har bestemt meg for å legge til en LED og en rekkeviddepotte, jeg vil også ha en glidebryter på siden samt 2 sett med kabler for 0-20mA og +/- 10V.

Jeg har laget et selvklebende deksel med et vinyllim for å hjelpe til med indikasjonen på rekkevidden.

Bruk en midtstans og dekselet til å markere hullene, og bor deretter hullene:

• Gryte 7 mm
• LED 6,5 mm
• Kabelinnføring 5 mm
• Hull for bryter 2 mm

En baufil og fil kan brukes til å kutte ut åpningshullet for glidebryteren.

Når du er ferdig, legg på lokket og sett på lysdioden, gryten og bryteren.

MERK - ledningslengder skal holdes sjenerøse slik at de kan trimmes senere når vi monterer saken, alle ledninger bør varmekrympes for å forhindre kabelbrudd.

Trinn 3: Legg til en strømforsyning

Vi bruker en billig boost -DCDC -omformer fra eBay. Dette kan forsterke 9V batteriet jeg planlegger å bruke opp til 22V jeg trenger for å realisere +/- 10V cct. Den har en justeringspotte jeg må trimme litt senere.

Fest den ene delen av PP3 -klippet til glidebryteren og led den neste terminalen til DCDC -inngangen. Koble den andre ledningen til PP3 -klippet til den gjenværende terminalen på DCDC -omformeren. Du får nå en DCDC -omformer som styres av skyvebryteren. DCDC bør være ganske godt merket for å gjøre dette trinnet enkelt.

Nå loddes på et par utgangskabler til DCDC og holder lengden ganske sjenerøs på dette stadiet.

Bruk en varm limpistol for å montere DCDC -omformeren på plass, men sørg for at justeringspotten for spenningsutgang er tilgjengelig. Bruk nå et PP3 -batteri og juster DCDC for å gi en effekt på 22V.

ADVARSEL - Selv lave spenninger som 9V og 20V kan fremdeles være dødelige hvis de utsettes for våt hud, vennligst ta tilstrekkelige forholdsregler når du bruker dette instrumentet. Eventuelle ubrukte terminaler bør festes i rekkeklemmer for å forhindre utilsiktet støt (alvorlig!). Bruk aldri dette instrumentet i nærheten av vann eller våt hud.

Trinn 4: Tid for litt lodding …

Nå kan du enten gjøre dette på brødbrettet eller lage din egen PCB som meg. Uansett er det på tide å sette sammen komponentene.

Hvis du ikke klarer å lage ditt eget brødbrett, har jeg et begrenset antall av meg til salgs på tindie.

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

Det første du må gjøre er å skrive ut oppsettet og skjematisk og kommentere oppsettet slik at det viser hvor alle komponentene går. Dette er mye enklere enn å bruke skjematisk og vil resultere i færre plasseringsfeil.

Nå lodd opp komponentene dine, trim komponenter med sidekutter etterpå.

Forresten, hvis du bruker brødbrett, trenger du et større etui enn meg.

Trinn 5: Testledninger

Jeg brukte noen snoede parkabler og satte på noen kabel -identer og hylser for å beskytte kablene og gi meg beskjed om hvilke kabler som er hvilke.

Dette gir meg 2 testledninger, en for spenning og en for strøm.

Trinn 6: Final Fit

Jeg må nå begynne å lodde opp alle de gjenværende ledningene til PCB -en.

Det er verdt å legge ut PCB på dette tidspunktet og sørge for at det passer, det vil si at det ikke er noen sammenstøt. Det er noen høye komponenter på min PCB og noen høye komponenter på saken min (potten, DCDC). Jeg må sørge for at alt passer før jeg lodder noe.

Når jeg er glad for at det går sammen, kan jeg begynne å lodde opp og trimme trådlengdene mine slik at de passer. På min PCB brukte jeg strekkavlastningshull på inngangs- / utgangspunkter.

Når jeg vet at det vil gå sammen, er det på tide å ta det i bruk …

MERK - Vær forsiktig med LED og potten da de må loddes til de riktige terminalene, hvis potten er feil vei vil handlingen bli invertert.

Trinn 7: Igangkjøring …

Så på designet mitt var det en 8 -trinns igangkjøringsprosess.

Sjekk at den passer

Kan jeg lukke lokket

Kontroller LED Kontrollampen lyser når den slås av PP3

Sjekk 5V referanse

Slå på kretskortet, kontroller at 5V referansekabelen gir ut 5V.

Sjekk 10V utgang

Sjekk 10V på J2 pin 1

Sjekk 20V utgang

Sjekk 20V tilstede på J2 pin 2, juster potten R12 til den er.

Kontroller +/- 10V drift

Mellom J1 og 2 bør det være mulig å generere +/- 10V ved bruk av potten.

Sjekk 20mA utgang

Med potten satt til maks, sjekk at J1 -utgangen er 20mA, juster potten R3 til den er.

Monter saken og test igjen

Sett sammen igjen og gjør en siste funksjonskontroll.