ในระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรมเซ็นเซอร์ที่มีเอาต์พุตปัจจุบันจาก 4 ถึง 20 mA ถูกนำมาใช้อย่างกว้างขวาง ครั้งแรกของค่าเหล่านี้สอดคล้องกับขีด จำกัด ล่างของช่วงของค่าที่วัดได้ที่สองถึงด้านบน ฉันขออธิบายด้วยตัวอย่างนามธรรม: เซ็นเซอร์บางตัววัดจำนวนแมวในห้องใต้ดินในช่วงตั้งแต่ 0 ถึง 500 แมว ศูนย์แมวสอดคล้องกับ 4 mA ห้าร้อยแมว - 20 mA สมมติว่าตอนนี้มีแมวอยู่ 200 ตัวในห้องใต้ดิน เราคำนวณกระแสที่อุปกรณ์ควรออกในบรรทัด: I = 4 + 200 ((20-4) / 500) = 10.4 mA ตอนนี้เราจะถูกโอนไปยังด้านข้างของอุปกรณ์ที่รับและคำนวณจำนวนของแมวตามค่าปัจจุบันนี้: N = (10.4-4) (500 / (20-4)) = 200 แมว ไม่มีข้อกำหนดใดถูกกำหนดเกี่ยวกับความถูกต้องของความต้านทานของเส้นและโหลดในตัวรับ: กระแสโคลงอยู่ในเซ็นเซอร์เนื่องจากแรงดันไฟฟ้าที่ใช้กับสายจะถูกตั้งค่าโดยอัตโนมัติตามที่จำเป็นเพื่อให้ได้กระแสที่กำหนด แน่นอน“ ในการผลิต” จะมีองศาที่น่าเบื่อหรือล้านพิกเซลแทนที่จะเป็นแมว และถ้ากระแสลดลงถึงศูนย์ mA สิ่งนี้จะถูกพิจารณาเป็นตัวแบ่งบรรทัด
เมื่อทำการปรับระบบซึ่งรวมถึงเซ็นเซอร์และตัวรับสัญญาณมันเป็นสิ่งจำเป็นในการตรวจสอบการมีอยู่และความถูกต้องของการตอบสนองที่สองต่อการเปลี่ยนแปลงของกระแสในช่วงทั้งหมด ในการทำเช่นนี้แทนที่จะเป็นเซ็นเซอร์ตัวควบคุมกระแสไฟฟ้าแบบปรับได้จะรวมอยู่ในบรรทัดค่าที่ขึ้นอยู่กับตำแหน่งของด้ามจับของตัวต้านทานปรับค่าได้ หนึ่งในอุปกรณ์ช่วยเหล่านี้ได้รับการพัฒนาโดย Instructables ภายใต้ชื่อ lawsonkeith ฟังก์ชั่นเพิ่มเติม ทำที่บ้าน เป็นการสร้างแรงดันไฟฟ้าที่เสถียรจาก -10 ถึง +10 V และจาก 0 ถึง +20 V ซึ่งมีประโยชน์เมื่อตั้งค่าวงจรบน op-amp
มีแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าที่เสถียรที่ 5 V และตัวต้านทานผันแปรที่มีคุณสมบัติ A จึงเป็นเรื่องง่ายที่จะได้รับแรงดันไฟฟ้าที่แตกต่างกันอย่างราบรื่นจาก 0 ถึง 5 V แรงดันไฟฟ้านี้สามารถนำไปใช้กับแหล่งจ่ายกระแสไฟฟ้าที่ควบคุมแรงดันไฟฟ้าได้ นี่ R1 เป็นตัวต้านทานที่กำหนดขีด จำกัด สูงสุดของการควบคุมปัจจุบัน (5 V / 250 Ohms = 0.02 A) และ RL คือความต้านทานรวมของเส้นและโหลดเมื่อกระแสไม่เปลี่ยนแปลงภายในขีด จำกัด ที่แน่นอน วงจรช่วยให้คุณสามารถจำลองสถานการณ์ฉุกเฉิน (ปัจจุบันจาก 0 ถึง 4 mA) และสถานการณ์ปกติ (ปัจจุบันจาก 4 ถึง 20 mA)
มาดูแผนภาพอุปกรณ์ที่สมบูรณ์กันเถอะ:
มันถูกขับเคลื่อนโดยแหล่งแรงดันไฟฟ้า unipolar จาก 20 ถึง 24 V (ไม่แสดงในแผนภาพ) ตัวช่วยสร้างเลือกตัวแปลงพัลส์บูสต์สำเร็จรูปที่ขับเคลื่อนโดย Krona มีตัวต้านทานปรับแต่งบนบอร์ดแปลงซึ่งควรตั้งค่าเป็นประมาณ 22 Vมันควรจะเป็นพาหะในใจว่ามีความชื้นสูงแม้แรงดันไฟฟ้านี้อาจก่อให้เกิดอันตรายบางอย่าง
แหล่งที่มาของแรงดันอ้างอิง (ION) ในอุปกรณ์นั้นเป็นโคลงทั่วไป 7805 ที่ op-amp แรกของอุปกรณ์แรงดันไฟฟ้านี้เท่ากับ +5 V จะถูกส่งผ่านองค์ประกอบการปรับแต่งใด ๆ มันถูกเปิดในลักษณะที่จะเพิ่มแรงดันนี้เป็นสองเท่าซึ่งเป็นสาเหตุที่แรงดันไฟฟ้าที่เสถียรที่ +10 V เมื่อเทียบกับสายสามัญปรากฏขึ้นที่เอาท์พุท
นอกจากนี้แรงดันไฟฟ้าที่เป็นแบบอย่างนั้นถูกนำไปใช้กับตัวต้านทานแบบแปรผันจากหน้าสัมผัสที่เคลื่อนที่ได้ซึ่งดังที่ได้กล่าวไปแล้วมันเป็นไปได้ที่จะเอาแรงดันไฟฟ้าที่เปลี่ยนจาก 0 เป็น +5 V อย่างราบรื่นไปเป็นอินพุต ครั้งแรกที่ขยายมันสี่ครั้งช่วยให้คุณได้รับจาก 0 ถึง +20 V เมื่อเทียบกับสายสามัญหรือจาก -10 ถึง +10 V เมื่อเทียบกับการส่งออกของ op-amp แรก
ในที่สุด op-amp ที่สามถูกเปิดใช้งานโดยวิธีที่อธิบายไว้ข้างต้นซึ่งทำให้เป็นแหล่งของกระแสคงที่จาก 0 ถึง 20 mA วงจรใน op-amps ตัวที่สองและสามนั้นติดตั้งตัวต้านทานปรับแต่งซึ่งทำให้สามารถเลือกปัจจัยได้อย่างแม่นยำที่สุด
เพื่อเพิ่มความน่าเชื่อถืออุปกรณ์นี้มีไดโอดป้องกันและเทอร์มิสเตอร์พร้อมค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิบวก
ตัวต้นแบบถูกเลือกโดยเสร็จสิ้นเช่น Hammond 1593PBK แต่กล่องรวมสัญญาณแบบธรรมดานั้นราคาถูกกว่ามาก ที่แผงด้านหน้าต้นแบบจะสร้างรูสำหรับ LED และตัวต้านทานผันแปร เส้นผ่านศูนย์กลางรูเล็ก ๆ นั้นมีไว้สำหรับสลักที่ป้องกันตัวเรือนของตัวต้านทานผันแปรได้
ด้านบนของรูเหล่านี้อาจารย์จะทำการปรับมาตราส่วนให้อยู่ในแนวเดียวกันกับรูที่เจาะไว้:
จากนั้นเขาก็ใส่ตัวต้านทานตัวแปร LED และสวิตช์ไฟไว้
แผงด้านหน้าของอุปกรณ์พร้อม:
ตัวช่วยสร้างเพิ่มตัวแปลงเพิ่มให้กับอุปกรณ์:
และปรับให้เป็นแรงดันไฟฟ้าที่มีค่าเป็น 22 V (ไม่จำเป็นต้องมีความแม่นยำสูงมากที่นี่):
หลังจากที่ใช้ LM324 microcircuit ที่มี op-amps มากถึงสี่ตัว (หนึ่งในนั้นยังคงว่าง) เจ้านายจะประกอบวงจรบนแผงวงจรพิมพ์ แต่การจำลองก็เหมาะสมเช่นกัน:
ทำให้โพรบ:
วางบอร์ดในเคสและเชื่อมต่อเข้ากับบูสเตอร์คอนเวอร์เตอร์ไฟ LED ตัวต้านทานแบบปรับค่าได้และโพรบ:
ในที่สุดตัวช่วยสร้างจะเริ่มทดสอบอุปกรณ์:
ตรวจสอบเป็นสิ่งที่จำเป็น:
- แรงดันไฟฟ้า +5 V ระหว่างเอาท์พุทของโคลง 7805 และสายสามัญ
- แรงดันไฟฟ้า +10 V ระหว่างเอาท์พุทของ op-amp แรกและสายสามัญ
- แรงดันไฟฟ้าเปลี่ยนได้อย่างราบรื่นจาก 0 ถึง 20 V ระหว่างเอาต์พุตของ op-amp ที่สองและสายสามัญ
- แรงดันไฟฟ้าการเปลี่ยนอย่างราบรื่นจาก -10 ถึง +10 V ระหว่างเอาต์พุตของ op-amp ที่สองและที่หนึ่ง
- กระแสเปลี่ยนจาก 0 เป็น 20 mA อย่างราบรื่นที่เอาต์พุตของแหล่งจ่ายกระแสที่เก็บได้ที่ op-amp ที่สาม
เมื่อใช้การออกแบบคุณสามารถควบคุมแรงดันไฟฟ้าหรือกระแสไฟฟ้าด้วยมัลติมิเตอร์เดียวกันได้ เมื่อวัดแรงดันไฟฟ้าที่เกิดจากอุปกรณ์มันจะเปลี่ยนเป็นโหมดโวลต์มิเตอร์และเชื่อมต่อแบบขนานกับเอาท์พุท เมื่อทำการวัดกระแสที่สร้างขึ้น - สลับไปที่โหมดมิลลิมิเตอร์และเปิดวงจรเป็นอนุกรม การเปลี่ยนแปลงของกระแสหรือแรงดันไฟฟ้าอย่างราบรื่นทั้งนี้ขึ้นอยู่กับสิ่งที่อุปกรณ์รับออกแบบมาเพื่อสังเกตปฏิกิริยาของมันต่อสิ่งที่เกิดขึ้น ในกรณีนี้มันเป็นไปไม่ได้ที่จะป้องกันการสร้างสถานการณ์อันตรายโดยแอคทูเอเตอร์ที่ควบคุมโดยอุปกรณ์ที่รับสัญญาณ