4-20Ma srovės kilpos testeris, naudojant op

Jutikliai yra neatsiejama bet kurios matavimo sistemos dalis, nes jie padeda konvertuoti realaus pasaulio parametrus į elektroninius signalus, kuriuos galėtų suprasti mašinos. Pramoninėje aplinkoje dažniausiai naudojamas jutiklių tipas yra analoginis jutiklis ir skaitmeniniai jutikliai. Skaitmeniniai jutikliai bendrauja su 0 ir 1 sekančiais protokolais, tokiais kaip USART, I2C, SPI ir kt. Ir analoginiai jutikliai gali bendrauti per kintamą srovę arba kintamą įtampą. Daugelis iš mūsų turėtų būti susipažinę su davikliais, kad outPuts kintamą įtampą kaip LDR, MQ dujų jutiklis, Flex jutiklis ir tt Šie analoginiai įtampos jutikliai yra kartu su įtampos-srovės keitikliai konvertuoti analoginį įtampos į analoginį srovės tapti kintamasis srovės jutiklio.

Šis kintamosios srovės jutiklis laikosi 4-20mA protokolo, o tai reiškia, kad jutiklis išves 4mA, kai išmatuotos vertės yra 0, ir 20mA, kai išmatuota vertė bus didžiausia. Jei jutiklio galia yra mažesnė nei 4mA arba didesnė nei 20mA, tai gali būti laikoma gedimo būsena. Jutiklis srovę išleidžia per vytos poros laidus, leidžiančius tiek galiai, tiek duomenims tekėti tik 2 laidais. Mažiausia arba „nulis“ vertė yra 4mA. Taip yra dėl situacijos, kai išėjimo vertė yra lygi nuliui arba 4 mA, ji vis tiek gali maitinti įrenginį. Be to, kadangi signalas perduodamas kaip srovė, jis gali būti siunčiamas dideliu atstumu, nesijaudinant dėl įtampos kritimo dėl laido atsparumo ar dėl triukšmo atsparumo.

Pramonėje jutiklio kalibravimas yra įprastas procesas, o norint kalibruoti sistemą ir pašalinti klaidų rezultatus, atliekamas dabartinės kilpos bandymas. Atliekant dabartinį ciklo testavimą, jis naudoja patikros procesą, kuris patikrina ryšio linijos pažeidimus. Jis taip pat tikrina siųstuvo išėjimo srovę. Šiame projekte mes sukursime pagrindinį srovės kilpos testerį, naudodami keletą komponentų, kurie leis mums rankiniu būdu reguliuoti srovę nuo 4ma iki 20mA sukant potenciometrą. Ši grandinė gali būti naudojama kaip manekeno jutiklis, norint imituoti programas ar derinti.

Komponentų reikalavimai

PNP tranzistorius (naudojamas BC557)
„Op-Amp“ (naudojamas JRC4558)
300k rezistorius
1k rezistorius
50k 10 apsisukimų potenciometras.
100pF 16V
0.1uF 16V - 2vnt
100R rezistorius - tolerancija 5%
LED (bet kokios spalvos)
5 V maitinimo šaltinis
Bandomoji Lenta
Prijungimo laidas
Multimetras srovei matuoti

Pažvelkime į svarbius komponentus, naudojamus šiame projekte. Žemiau esančiame paveikslėlyje parodytas PNP tranzistorius, BC557 kaištis.

Tai yra vienas iš labiausiai paplitusių trijų kontaktų PNP tranzistorių. BC557 yra identiška NPN BC547 pora. Iš kairės į dešinę kaiščiai yra „Emitter“, „Base“ ir „Collector“. Kiti lygiaverčiai tranzistoriai yra BC556, BC327, 2N3906 ir kt.

Čia naudojamas op-amp (JRC4558) atitinka tą pačią kaiščių schemą, kaip ir kitų tipų op-ampers. 1, 2, 3, 3 kaiščiai naudojami vienam op-amp, o 5, 6, 7 kaiščiai - kitam kanalui. Šiam projektui gali būti naudojamas bet koks kanalas. Aštuntasis kaištis yra teigiamas tiekimo šaltinis, o ketvirtasis kaištis yra BND. Šiam projektui naudojamas „ JRC4558D Op-Amp“, tačiau veiks ir kiti op-stiprintuvai. Tokie kaip patinka - TL072, LM258, LM358 ir kt.

5-asis detalių sąrašo komponentas, 50 k 10 apsisukimų potenciometras yra iš „Bourns“. Dalies numeris yra 3590S-2-503L. Tačiau tai yra šiek tiek brangus komponentas. Šiam tikslui geriausias yra „10 Turn“ puodas, tačiau kiti bendrieji potenciometrai taip pat veikė puikiai. Skirtumas yra tas, kad skiriant bendrą potenciometrą skiriamoji geba bus mažesnė, dėl to srovės šaltinio prieaugis ar sumažėjimas nebus tolygus. Šiame projekte naudojamas Bourns potenciometras. Į iš Bourns potenciometru pinouts yra šiek tiek painu, lyginant su standartinių potenciometro pinouts. Žemiau esančiame paveikslėlyje pirmasis kaištis iš kairės yra valytuvo kaištis. Reikia būti atsargiems, jungiant šį potenciometrą bet kurioje programoje.

Grandinės schema

Visa 4-20mA srovės kilpos testerio grandinės schema parodyta žemiau.

Kaip matote, grandinė yra gana paprasta, ji susideda iš op-amp, kuris valdo tranzistorių. Iš tranzistoriaus išėjimo srovė tiekiama į šviesos diodą, ši išėjimo srovė gali būti keičiama nuo 0mA iki 20mA, keičiant potenciometrą, ir gali būti matuojama ampermetru, prijungtu, kaip parodyta aukščiau.

Op-amp čia sukurtas veikti kaip srovės šaltinis su neigiamu grįžtamuoju ryšiu. Įvesties kintama įtampa gaunama į invertuojantį „Op-Amp“ kaištį naudojant potenciometrą. Didžiausia išėjimo srovė (šiuo atveju 20mA) nustatoma naudojant rezistorių, prijungtą prie op-Amp invertuojančio kaiščio. Dabar, atsižvelgiant į įtampą, kurią tiekia neinvertuojantis kaištis iš puodo, op-amp stiprins tranzistorių, kad gautų pastovią srovę per šviesos diodą. Ši pastovi srovė bus išlaikoma nepriklausomai nuo apkrovos varžos vertės, veikiančios kaip srovės šaltinis. Šis stiprintuvo tipas vadinamas translaidumo stiprintuvu. Grandinė yra paprasta ir lengvai sukonstruojama ant duonos lentos, kaip parodyta žemiau.

4-20mA srovės kilpų testerio veikimas

Šviesos diodas čia veikia kaip apkrova, o srovės kilpos grandinė teikia reikiamą srovę į apkrovą. Apkrovos srovę tiekia BC557, kurią tiesiogiai valdo op-amp 4558. Esant teigiamam stiprintuvo įėjimui, potenciometras teikia atskaitos įtampą. Priklausomai nuo etaloninės įtampos, op-amp suteikia tranzistoriaus bazei šališką srovę. Papildomas serijinis rezistorius pridedamas per potenciometrą, kad būtų apribota etaloninė įtampa ir stiprintuvo išvestis, taip sukuriant 0mA ir 20mA ribą. Pakeitus šią rezistoriaus vertę, taip pat pakeičiama minimali iki didžiausios srovės išėjimo riba.

Grandinės testavimas

Kai grandinė bus pastatyta, maitinkite ją naudodami reguliuojamą 5 V šaltinį. Aš naudoju plokštės maitinimo šaltinį, panašų į tą, kurį mes pastatėme anksčiau grandinei maitinti, kaip parodyta žemiau.

Pastaba: 300k rezistoriui naudojami du rezistoriai 100k ir 200k nuosekliai.

Norėdami patikrinti grandinę, aš naudoju multimetrą Amp režimu ir prijungiau jo zondus vietoje ampermetro, parodyto schemoje. Galite susipažinti su šiuo multimetro naudojimo vadovu, jei esate naujas su multimetrais. Kintant potenciometrui, galima pastebėti, kad dabartinė multimetro vertė svyruoja nuo 4mA iki 20mA. Pilnas dirba vaizdo galima rasti šio apačioje.

Dabartinės kilpos testerio grandinės taikymai

Pagrindinė 4-20mA srovės kontūro testerio paskirtis yra išbandyti ar kalibruoti PLC mašinas, kurios gauna 4-20 mA protokolą ir teikia duomenis, priklausomai nuo jo. Todėl neteisingai atlikus kalibravimą, PLC suvokė klaidos vertę. Tai ne tik kalibravimas, bet ir patogus procesas tikrinant dabartinį kilpos lūžimą.

4-20mA srovės kontūro taikymas turi didžiulę pramoninės automatikos ir valdymo sistemos taikymo sritį. Tokie kaip vandens srautas, vožtuvo padėtis, alyvos gamyba ir susiję jutikliai, kurie yra būtini gamybos procesui, naudoja 4-20 mA ryšio liniją. Derinimas ir gedimo būklės nustatymas yra labai svarbus darbas pramonėje, siekiant sutaupyti laiko ir pinigų. Tikslus 4–20 mA srovės kontūro testeris yra būtina priemonė sprendžiant su jutikliu susijusias problemas.

4-20mA srovės kilpos bandytojo apribojimai

Grandinė turi tam tikrus apribojimus. Pramoninė aplinka yra labai atšiauri nei laboratorijoje. Todėl grandinę turėtų sudaryti įvairios apsaugos grandinės, tokios kaip apsauga nuo trumpojo jungimo ir apsauga nuo viršįtampių visose įėjimuose ir išėjimuose, kurie yra tinkami naudoti pramoninėje aplinkoje.