Rūpnieciskajā automatizācijā tiek plaši izmantoti sensori ar strāvas jaudu no 4 līdz 20 mA. Pirmā no šīm vērtībām atbilst izmērīto vērtību diapazona apakšējai robežai, otrā - augšējai. Ļaujiet man paskaidrot ar abstraktu piemēru: noteikts sensors mēra kaķu skaitu pagrabā diapazonā no 0 līdz 500 kaķiem. Kaķi bez nulles atbilst 4 mA, pieci simti kaķu - 20 mA. Pieņemsim, ka tagad pagrabā ir 200 kaķu. Mēs aprēķinām strāvu, kas ierīcei jāizdod rindā: I = 4 + 200 ((20-4) / 500) = 10,4 mA. Tagad mēs pārvietosimies uz saņēmējas ierīces sāniem un aprēķināsim kaķu skaitu, pamatojoties uz šo pašreizējo vērtību: N = (10,4-4) (500 / (20-4)) = 200 kaķi. Līnijas pretestības un uztvērēja slodzes precizitātei netiek izvirzītas prasības: sensorā atrodas strāvas stabilizators, kura dēļ līnijai pieliktais spriegums tiks automātiski iestatīts tieši tā, kā tas nepieciešams dotās strāvas iegūšanai. Protams, “ražošanā” kaķu vietā būs garlaicīgi grādi vai megapaskāli. Un, ja strāva samazinās līdz nullei mA, to uzskatīs par līnijas pārtraukumu.
Pielāgojot sistēmu, kurā ietilpst sensors un uztvērējs, jāpārbauda otrās reakcijas esamība un pareizība uz strāvas izmaiņām visā diapazonā. Lai to izdarītu, sensora vietā rindā ir iekļauts regulējams strāvas regulators, kura vērtība ir atkarīga no mainīgā rezistora roktura stāvokļa. Vienu no šīm palīgu ierīcēm izstrādāja Instructables ar nosaukumu legisonkeith. Papildu funkcija mājās gatavots ir stabila sprieguma ģenerēšana no -10 līdz +10 V un no 0 līdz +20 V, kas ir noderīgs, iestatot ķēdes op-amp.
Kam ir stabils 5 V sprieguma avots un mainīgs rezistors ar raksturlielumu A, ir viegli iegūt spriegumu, kas vienmērīgi mainās no 0 līdz 5 V. Šo spriegumu var pielietot sprieguma kontrolētam strāvas avotam (IITS), kura ķēde ir parādīta zemāk. Šeit R1 ir rezistors, kas nosaka strāvas regulēšanas augšējo robežu (5 V / 250 omi = 0,02 A), un RL ir līnijas un slodzes kopējā pretestība, kad strāva nemainās noteiktās robežās. Ķēde ļauj simulēt gan avārijas (strāva no 0 līdz 4 mA), gan regulāras (strāva no 4 līdz 20 mA) situācijas.
Pārejam pie pilnīgas ierīces diagrammas:
To baro no vienpolāra sprieguma avota no 20 līdz 24 V (diagrammā nav parādīts). Vednis atlasīja gatavu impulsa palielināšanas pārveidotāju, ko darbina Krona. Uz pārveidotāja plates ir uzstādīts pretestība, kurai jābūt iestatītai uz aptuveni 22 V.Jāpatur prātā, ka ar paaugstinātu mitrumu pat šis spriegums var radīt zināmas briesmas.
Atsauces sprieguma (ION) avots ierīcē ir parasts stabilizators 7805. Ierīces pirmajā opcijā šis spriegums, kas vienāds ar +5 V, tiek piegādāts, apejot visus regulēšanas elementus. Tas ir ieslēgts tādā veidā, lai šo spriegumu dubultotu, tāpēc tā izejā parādās stabils +10 V spriegums attiecībā pret kopējo vadu.
Arī modeļa spriegums tiek piemērots mainīgajam rezistoram, no kura kustīgā kontakta, kā minēts iepriekš, ir iespējams noņemt spriegumu, kas vienmērīgi mainās no 0 līdz +5 V. Tas tiek piegādāts otrā un trešā op-ampēru ieejām. Pirmais to pastiprina četras reizes, ļaujot iegūt no 0 līdz +20 V attiecībā pret parasto vadu vai no -10 līdz +10 V attiecībā pret pirmā op-amp jaudu.
Visbeidzot, trešais op-amp tiek ieslēgts ar iepriekš aprakstīto metodi, kas padara to par stabilas strāvas avotu no 0 līdz 20 mA. Shēmas otrajā un trešajā op-ampērā ir aprīkotas ar noregulēšanas rezistoriem, kas ļauj visprecīzāk izvēlēties pastiprināšanas koeficientus.
Lai palielinātu uzticamību, ierīce ir aprīkota ar aizsargājošām diodēm un termistoriem ar pozitīva temperatūras koeficientu.
Virsbūvi kapteinis izvēlas kā gatavu, piemēram, Hammond 1593PBK. Bet parasta savienojuma kārba ir daudz lētāka, un tās izturība nav sliktāka. Priekšējā panelī meistars izdara caurumus gaismas diodei un mainīgam rezistoram. Maza diametra caurums ir paredzēts aizbīdnim, kas aizsargā mainīgā rezistora korpusu no pagriešanās.
Virs šiem caurumiem meistars pielīmē mērogu, izlīdzinot uz tā esošos apļus ar izurbtajiem caurumiem:
Tad viņš ievieto mainīgo rezistoru, LED un strāvas slēdzi:
Ierīces priekšējais panelis ir gatavs:
Vednis ierīcei palielina pārveidotāju:
Un tas pielāgo to spriegumam 22 V (ļoti augsta precizitāte šeit nav nepieciešama):
Ņemot LM324 mikroshēmu, kas satur pat četrus op-ampērus (viens no tiem paliks dīkstāvē), vednis montē shēmu uz iespiedshēmas plates, taču ir piemērots arī makets:
Padara zondes:
Novieto dēli korpusā un savieno to ar pastiprinātāja pārveidotāju, LED, mainīgu rezistoru un zondēm:
Visbeidzot vednis sāk pārbaudīt ierīci:
Pārbaude ir nepieciešama:
- spriegums +5 V starp stabilizatora izeju 7805 un parasto vadu
- spriegums +10 V starp pirmā op-amp izeju un parasto vadu
- spriegums, kas vienmērīgi mainās no 0 līdz 20 V, starp otrā op ampēra izeju un parasto vadu
- spriegums, kas vienmērīgi mainās no -10 līdz +10 V, starp otrā un pirmā op-amp izejām
- strāva, vienmērīgi mainoties no 0 līdz 20 mA, pie strāvas avota izejas, kas savākta trešajā op-amp.
Izmantojot dizainu, jūs varat papildus kontrolēt spriegumu vai strāvu ar to pašu multimetru. Mērot ierīces ģenerēto spriegumu, tas tiek ieslēgts voltmetra režīmā un savienots paralēli izejai. Izmērot ģenerēto strāvu - pārslēdzieties uz miliammetra režīmu un ieslēdziet ķēdi virknē. Gludi mainot strāvu vai spriegumu, atkarībā no tā, kādai ir paredzēta uztveršanas ierīce, novērojiet tās reakciju uz notiekošo. Šajā gadījumā nav iespējams novērst bīstamu situāciju rašanos ar izpildmehānismiem, kurus kontrolē saņēmēja ierīce.