Dans l'automatisation industrielle, les capteurs avec des sorties de courant de 4 à 20 mA sont largement utilisés. La première de ces valeurs correspond à la limite inférieure de la plage de la valeur mesurée, la seconde à la supérieure. Je m'explique avec un exemple abstrait: un certain capteur mesure le nombre de chats au sous-sol dans une plage de 0 à 500 chats. Zéro chat correspond à 4 mA, cinq cents chats - 20 mA. Supposons maintenant qu'il y ait 200 chats au sous-sol. Nous calculons le courant que l'appareil doit émettre dans la ligne: I = 4 + 200 ((20-4) / 500) = 10,4 mA. Maintenant, nous allons être transférés sur le côté de l'appareil récepteur et calculer le nombre de chats en fonction de cette valeur actuelle: N = (10,4-4) (500 / (20-4)) = 200 chats. Aucune exigence n'est imposée sur la précision de la résistance de ligne et de la charge dans le récepteur: un stabilisateur de courant est situé dans le capteur, grâce auquel la tension appliquée à la ligne sera automatiquement réglée exactement comme elle est requise pour obtenir un courant donné. Bien sûr, «en production» il y aura des degrés ennuyeux ou des mégapascals au lieu des chats. Et si le courant tombe à zéro mA, cela sera considéré comme une rupture de ligne.
Lors du réglage du système, qui comprend un capteur et un récepteur, il est nécessaire de vérifier la présence et l'exactitude de la réaction du second à un changement de courant dans toute la gamme. Pour ce faire, au lieu du capteur, un régulateur de courant réglable est inclus dans la ligne, dont la valeur dépend de la position de la poignée de la résistance variable. L'un de ces appareils auxiliaires a été développé par Instructables sous le nom de lawsonkeith. Fonction supplémentaire fait maison est la génération d'une tension stable de -10 à +10 V et de 0 à +20 V, ce qui est utile lors de la configuration de circuits sur un ampli-op.
Disposant d'une source de tension stable de 5 V et d'une résistance variable de caractéristique A, il est facile d'obtenir une tension qui varie en douceur de 0 à 5 V.Cette tension peut être appliquée à une source de courant commandée en tension (ITUN), dont le circuit est illustré ci-dessous. Ici, R1 est la résistance qui détermine la limite supérieure de la régulation de courant (5 V / 250 Ohms = 0,02 A), et RL est la résistance totale de la ligne et de la charge, lorsque le courant change dans certaines limites, le courant ne change pas. Le circuit vous permet de simuler des situations d'urgence (courant de 0 à 4 mA) et régulières (courant de 4 à 20 mA).
Passons au schéma complet de l'appareil:
Il est alimenté par une source de tension unipolaire de 20 à 24 V (non représentée sur le schéma). L'assistant a sélectionné un convertisseur d'impulsion d'impulsion prêt à l'emploi, alimenté par Krona. Il y a une résistance d'accord sur la carte du convertisseur, qui devrait être réglée à environ 22 V.Il ne faut pas oublier qu'avec une humidité élevée, même cette tension peut présenter un certain danger.
La source de la tension de référence (ION) dans l'appareil est un stabilisateur ordinaire 7805. Au premier ampli-op de l'appareil, cette tension, égale à +5 V, est fournie en contournant tous les éléments de réglage. Il est allumé de manière à doubler cette tension, c'est pourquoi une tension stable de +10 V par rapport au fil commun apparaît à sa sortie.
En outre, l'exemple de tension est appliqué à une résistance variable, à partir du contact mobile dont, comme mentionné ci-dessus, il est possible de supprimer une tension qui passe progressivement de 0 à +5 V.Elle est fournie aux entrées des deuxième et troisième amplificateurs opérationnels. Le premier l'amplifie quatre fois, vous permettant d'obtenir de 0 à +20 V par rapport au fil commun, ou de -10 à +10 V par rapport à la sortie du premier ampli op.
Enfin, le troisième ampli-op est allumé par la méthode décrite ci-dessus, ce qui en fait une source de courant stable de 0 à 20 mA. Les circuits des deuxième et troisième amplificateurs opérationnels sont équipés de résistances d'accord, qui permettent la sélection la plus précise des facteurs de gain.
Pour augmenter la fiabilité, l'appareil est équipé de diodes de protection et de thermistances à coefficient de température positif.
Le corps est sélectionné par le maître comme fini, tel que Hammond 1593PBK. Mais une boîte de jonction ordinaire est beaucoup moins chère et pas pire en résistance. Dans le panneau avant, le maître fait des trous pour la LED et une résistance variable. Le trou de petit diamètre est destiné à un verrou qui protège le boîtier de la résistance variable de la rotation.
Au-dessus de ces trous, le maître colle l'échelle, en alignant les cercles dessus avec les trous percés:
Puis il met en place une résistance variable, une LED et un interrupteur d'alimentation:
Le panneau avant de l'appareil est prêt:
L'assistant ajoute un convertisseur boost à l'appareil:
Et il l'ajuste à une tension de l'ordre de 22 V (une très grande précision n'est pas requise ici):
En prenant la puce LM324 contenant jusqu'à quatre amplificateurs opérationnels (l'un d'eux restera inactif), l'assistant assemble le circuit sur une carte de circuit imprimé, mais une maquette convient également:
Fait des sondes:
Place la carte dans le boîtier et la connecte au convertisseur boost, LED, résistance variable et sondes:
Enfin, l'assistant commence à tester l'appareil:
Une vérification est nécessaire:
- tension +5 V entre la sortie du stabilisateur 7805 et le fil commun
- tension +10 V entre la sortie du premier ampli-op et le fil commun
- tension, passant progressivement de 0 à 20 V, entre la sortie du deuxième ampli-op et le fil commun
- tension, passant progressivement de -10 à +10 V, entre les sorties du deuxième et du premier ampli op
- courant, passant progressivement de 0 à 20 mA, à la sortie d'une source de courant collectée sur le troisième ampli-op.
Lorsque vous utilisez la conception, vous pouvez en outre contrôler la tension ou le courant avec le même multimètre. Lors de la mesure de la tension générée par l'appareil, il est commuté en mode voltmètre et connecté en parallèle à la sortie. Lorsque vous mesurez le courant généré - passez en mode milliampèremètre et allumez le circuit en série. Le changement de courant ou de tension en douceur, en fonction de la destination de l'appareil récepteur, observe sa réaction à ce qui se passe. Dans ce cas, il est impossible d'empêcher la création de situations dangereuses par des actionneurs commandés par le dispositif récepteur.