Handgehaltene Spannungs- und Stromquelle 4-20mA - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:15

Dieses anweisbare Detail, wie man einen 0-20mA +/-10V Signalgenerator mit einem preiswerten LM324 Opamp herstellt. Diese Art von Signalgeneratoren sind in der Industrie nützlich, um Sensoreingänge zu testen oder industrielle Verstärker anzusteuern.

Obwohl es möglich ist, diese zu kaufen, sind sie oft teuer und wenn sie kaputt sind, kann es schwierig sein, sie zu reparieren. Mit einfachen Komponenten können Sie eine Schaltung erstellen, die repariert werden kann, wenn sie zu einem Bruchteil der Kosten bricht!

Das Kit ist in meinem Tindie-Shop erhältlich oder Sie können es selbst herstellen!

Schritt 1: Eine kleine Theorie…

Das obige Schema zeigt einen Spannungs-Strom-Wandler. Da die Spannungen an einem Opamp-Eingang gleich sind, wenn der Pluspol 5 V beträgt, muss der Minuspol gleich sein.

Der einzige Ort, von dem dies kommt, ist der Ausgang des Operationsverstärkers, daher liefert der Operationsverstärker genug Strom, um sicherzustellen, dass der Minuspol bei 5 V liegt. Wenn V(R1) = 5V dann ist I(R1) = 5/250 = 20mA und da RL mit diesem einen Serien-CCt (kein Stromfluss in (-) Klemme) bildet, müssen auch 20mA durch ihn fließen.

Wir können daher eine Schaltung konstruieren, die eine Spannung in einen Strom umwandelt.

Im Datenblatt des LM324 sehen wir, dass er 30mA treiben kann und daher ohne zusätzlichen Treibertransistor als Basis unserer einfachen Stromquelle verwendet werden kann.

Außerdem hätten wir gerne einen 0-10V oder +/-10V Ausgang. Dies kann leicht erreicht werden, indem das 0-5V-Signal, das wir aus 0-20mA cct gebildet hatten, um den Faktor 2 verstärkt wird, um ein 0-10V-Ausgangssignal zu erzeugen.

Um ein +/-10V-Signal zu erzeugen, können wir ein wenig schummeln und unsere Verstärkerschaltung so modifizieren, dass sie um den Faktor 4 verstärkt wird, um einen Ausgang von 0-20V zu erhalten. Ein dritter Verstärker kann dann ein statisches 10V-Signal erzeugen, das, wenn es als Referenz auf das 0-20V-Signal verwendet wird, einen Spannungsbereich von +/-10V ergibt.

Ich habe ein Schema zur Verfügung gestellt, wie man dies realisiert. Meins hat Schutzdioden, die je nach Anwendung erforderlich sein können oder nicht, sowie ein paar Töpfe zum Trimmen der Ausgänge.

Schritt 2: Beginnen wir mit einem Fall

Mit der Theorie können wir einen Fall für unser Projekt entwickeln. Ich habe einen Hammond 1593PBK verwendet. Wenn Sie Ihre eigene Leiterplatte herstellen, möchten Sie möglicherweise ein größeres Gehäuse auswählen.

Ich habe mich entschieden, eine LED und ein Rangepoti hinzuzufügen, ich hätte auch gerne einen Schiebeschalter an der Seite sowie 2 Kabelsätze für 0-20mA und +/-10V.

Ich habe eine Klebeabdeckung mit einem Vinylkleber erstellt, um bei der Reichweitenanzeige zu helfen.

Mit Körner und Deckel die Löcher anzeichnen und dann die Löcher bohren:

• Topf 7mm
• LED 6,5 mm
• Kabeleinführung 5mm
• Löcher für Schalter 2mm

Mit einer Bügelsäge und einer Feile kann das Öffnungsloch für den Schiebeschalter ausgeschnitten werden.

Wenn Sie fertig sind, bringen Sie den Abdeckaufkleber an und montieren Sie die LED, den Topf und den Schalter.

HINWEIS - Die Kabellängen sind großzügig zu halten, damit sie später beim Zusammenbau des Gehäuses gekürzt werden können. Alle Kabel sollten wärmeschrumpft werden, um Kabelbrüche zu vermeiden.

Schritt 3: Fügen Sie ein Netzteil hinzu

Wir verwenden einen billigen Boost-DCDC-Wandler von ebay. Dies kann die 9-V-Batterie, die ich verwenden möchte, auf die 22 V verstärken, die ich benötige, um die +/-10 V cct zu realisieren. Es hat einen Einstelltopf, den ich etwas später trimmen muss.

Befestigen Sie einen Teil des PP3-Clips am Schiebeschalter und verdrahten Sie die nächste Klemme mit dem DCDC-Eingang. Verdrahten Sie den 2. Draht des PP3-Clips mit dem verbleibenden Anschluss des DCDC-Wandlers. Sie haben jetzt einen DCDC-Wandler, der über den Schiebeschalter gesteuert wird. Das DCDC sollte ziemlich gut markiert sein, um diesen Schritt zu vereinfachen.

Löten Sie nun ein paar Ausgangsdrähte an Ihr DCDC, wobei die Länge zu diesem Zeitpunkt ziemlich großzügig bleibt.

Verwenden Sie eine Heißklebepistole, um den DCDC-Wandler an Ort und Stelle zu montieren, aber stellen Sie sicher, dass das Einstellpoti des Spannungsausgangs zugänglich ist. Verwenden Sie nun eine PP3-Batterie und stellen Sie den DCDC auf eine Ausgabe von 22 V ein.

WARNUNG - Selbst niedrige Spannungen wie 9 V und 20 V können tödlich sein, wenn sie nasser Haut ausgesetzt werden. Bitte treffen Sie bei der Verwendung dieses Instruments angemessene Vorsichtsmaßnahmen. Alle nicht verwendeten Klemmen sollten in Klemmenblöcken gesichert werden, um einen versehentlichen Stromschlag (im Ernst!) zu verhindern. Verwenden Sie dieses Instrument niemals in der Nähe von Wasser oder nasser Haut.

Schritt 4: Zeit für einige Lötarbeiten…

Jetzt können Sie dies entweder auf einem Steckbrett tun oder Ihre eigene Leiterplatte wie ich erstellen. In jedem Fall ist es Zeit, die Komponenten zusammenzubauen.

Wenn Sie es nicht schaffen, Ihr eigenes Steckbrett zu bauen, habe ich eine begrenzte Menge von meinem auf Tindie zum Verkauf.

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

Als erstes müssen Sie das Layout und den Schaltplan ausdrucken und das Layout mit Anmerkungen versehen, damit es zeigt, wohin alle Komponenten gehören. Dies ist viel einfacher als die Verwendung des Schaltplans und führt zu weniger Platzierungsfehlern.

Löten Sie nun Ihre Bauteile auf, beschneiden Sie die Bauteile anschließend mit Seitenschneidern.

Übrigens, wenn Sie ein Steckbrett verwenden, benötigen Sie ein größeres Gehäuse als ich.

Schritt 5: Testleitungen

Ich habe ein paar Twisted-Pair-Kabel verwendet und einige Kabelidentifikationen und Aderendhülsen angebracht, um die Kabel zu schützen und mich wissen zu lassen, welche Kabel welche sind.

Dies gibt mir 2 Messleitungen, eine für Spannung und eine für Strom.

Schritt 6: Endgültige Passform

Ich muss jetzt alle verbleibenden Drähte an meine Platine löten.

Es lohnt sich, die Platine an dieser Stelle auszulegen und sicherzustellen, dass sie passt, d.h. es gibt keine Konflikte. Es gibt einige hohe Komponenten auf meiner Platine und einige hohe Komponenten auf meinem Gehäuse (Pot, DCDC). Ich muss sicherstellen, dass alles passt, bevor ich etwas löte.

Sobald ich glücklich bin, dass es zusammengeht, kann ich mit dem Löten und dem Trimmen meiner Drahtlängen beginnen. Auf meiner Platine habe ich Zugentlastungslöcher an den Ein- / Ausstiegspunkten verwendet.

Sobald ich weiß, dass es zusammenpasst, ist es Zeit, es in Betrieb zu nehmen…

HINWEIS - Seien Sie vorsichtig mit der LED und dem Topf, da sie an die richtigen Anschlüsse gelötet werden müssen. Wenn der Topf falsch herum ist, wird seine Wirkung umgekehrt.

Schritt 7: Inbetriebnahme…

Bei meinem Design gab es also einen 8-stufigen Inbetriebnahmeprozess.

Überprüfen Sie, ob es passt

Kann ich den Deckel schließen

Check LEDCheck LED leuchtet beim Einschalten aus PP3

5V Referenz prüfen

Schalten Sie die Platine ein und überprüfen Sie, ob die 5V-Referenz-CCt 5V ausgibt.

10V-Ausgang prüfen

10V an J2 Pin 1. prüfen

20V-Ausgang prüfen

20V an J2 Pin 2 prüfen, Potentiometer R12 einstellen, bis es ist.

+/-10V Betrieb prüfen

Zwischen J1 und 2 sollte es möglich sein, mit dem Poti +/-10V zu erzeugen.

20mA Ausgang prüfen

Wenn Pot auf max eingestellt ist, überprüfen Sie, ob der Ausgang von J1 20 mA beträgt, und stellen Sie Pot R3 ein, bis er ist.

Gehäuse zusammenbauen und erneut testen

Zusammenbauen und abschließende Funktionsprüfung durchführen.