цифровая электроника
вычислительная техника
встраиваемые системы

 
» » Тестер токовой петли 4-20 мА своими руками

Тестер токовой петли 4-20 мА своими руками

Автор: Mike(admin) от 8-07-2019, 05:15

Датчики являются неотъемлемой частью любой измерительной системы, поскольку они помогают преобразовывать параметры реального мира в электронные сигналы, которые могут быть поняты машинами. В промышленной среде обычно используемым типом датчиков являются аналоговые датчики и цифровые датчики. Цифровые датчики обмениваются данными по протоколам, такими как USART, I2C, SPI и т. д. Аналоговые датчики могут обмениваться данными через переменный ток или переменное напряжение.


Тестер токовой петли 4-20 мА своими руками

Многие из нас должны быть знакомы с датчиками, которые выдают переменное напряжение, такими датчик газа MQ, датчик изгиба и т. д. Эти аналоговые датчики напряжения соединены с преобразователями напряжения в ток для преобразования аналогового напряжения в аналоговый ток, чтобы стать датчиком переменного тока.


Такой датчик переменного тока работает по протоколу токовой петли 4-20 мА, то есть датчик выдает 4 мА, когда измеренное значение равно 0, и выдает 20 мА, когда измеренное значение является максимальным. Если выходной сигнал датчика меньше 4 мА или более 20 мА, это может рассматриваться как состояние неисправности. Датчик выводит ток по витой паре, позволяя и электропитанию, и данным проходить только через 2 провода. Наименьшее или нулевое значение составляет 4 мА. Это связано с ситуацией, когда выходной сигнал равен нулю или 4 мА, то он все равно может питать устройство. Кроме того, поскольку сигнал передается в виде тока, его можно отправлять на большие расстояния, не беспокоясь о падении напряжения из-за сопротивления провода или о помехоустойчивости.


В промышленности калибровка датчика является обычным процессом, и для калибровки системы, а также для устранения ошибок, проводится проверка токовой петли. В тестировании токовой петли используется процесс проверки, который проверяет обрыв линии связи. Он также проверяет выходной ток передатчика. В этом проекте мы создадим базовый тестер токовой петли, использующий несколько компонентов, который позволяет вручную регулировать ток от 4 мА до 20 мА, поворачивая потенциометр. Эта схема может использоваться как фиктивный датчик для эмуляции или для отладки.


Давайте рассмотрим важные компоненты, используемые в этом проекте. На изображении ниже показан PNP-транзистор BC557.


PNP-транзистор BC557

Это один из самых распространенных трехвыводных PNP-транзисторов. BC557 является идентичной парой NPN BC547. Другие эквивалентные транзисторы BC556, BC327, 2N3906 и т. д.


Операционный усилитель (ОУ), используемый здесь (JRC4558), следует той же схеме выводов, что и другие популярные типы ОУ. Контакт 1, контакт 2, контакт 3 используются для одного канала операционного усилителя, а контакты 5, 6, 7 – для другого канала. Любой канал может быть использован для этого проекта. 8-й контакт – это источник положительного питания, а 4-й – заземление. Здесь ОУ JRC4558D используется для этого проекта, но другие операционные усилители также будут работать. Такие как, как – TL072, LM258, LM358 и т. д.


JRC4558

Следующий компонент в списке деталей – потенциометр на 50 кОм от Bourns. Наименование компонента: 3590S-2-503L. Тем не менее, это немного дорогостоящий компонент. Лучше всего подходит для этой цели 10-оборотный потенциометр, но другие универсальные потенциометры также могут работать очень хорошо. Разница в том, что разрешение будет меньше с обычным потенциометром, из-за чего приращение или уменьшение источника тока не будет плавным. Распиновка потенциометра Bourns немного запутана по сравнению со стандартными распиновками потенциометра. На изображении ниже первый вывод слева – это выход потенциометра. Нужно быть осторожным при подключении этого потенциометра в любом приложении.


3590S-2-503L

Полная принципиальная схема для тестера токовой петли 4-20 мА показана далее.


Тестер токовой петли 4-20 мА своими руками

Как видите, схема довольно простая, она состоит из операционного усилителя, который управляет транзистором. Выходной ток от транзистора подается на светодиод, этот выходной ток может варьироваться от 0 мА до 20 мА путем изменения потенциометра и может измеряться амперметром, подключенным, как показано выше.


Операционный усилитель предназначен для использования в качестве источника тока с отрицательной обратной связью. Входное переменное напряжение подается на неинвертирующий вывод операционного усилителя с помощью потенциометра. Максимальный выходной ток (в данном случае 20 мА) устанавливается с помощью резистора, подключенного к инвертирующему выводу операционного усилителя. Теперь, основываясь на напряжении, подаваемом на неинвертирующий вывод, операционный усилитель смещает транзистор для подачи постоянного тока через светодиод. Этот постоянный ток будет поддерживаться независимо от значения сопротивления нагрузки, действующего как источник тока. Этот тип усилителя называется транскондуктивный усилитель. Схема проста и может быть легко собрана на макетной плате.


Тестер токовой петли 4-20 мА своими руками

Здесь светодиод действует как нагрузка, а токовая петля обеспечивает необходимый ток для нагрузки. Ток нагрузки подается от BC557, который непосредственно находится под контролем операционного усилителя 4558. На положительном входе усилителя, опорное напряжение предоставляется с помощью потенциометра. В зависимости от опорного напряжения, операционный усилитель обеспечивает ток смещения на базу транзистора. Дополнительный последовательный резистор добавляется через потенциометр для ограничения опорного напряжения, а также выхода усилителя, создавая тем самым границу изменения тока от 0 мА до 20 мА. Изменение значения этого резистора также изменяет границу минимального и максимального тока на выходе.


Тестер токовой петли 4-20 мА своими руками

Как только цепь будет собрана, подайте на нее питание с использованием регулируемого источника питания 5 В.


Тестер токовой петли 4-20 мА своими руками

Для проверки схемы можно использовать мультиметр в ампер-режиме и подключить его щупы вместо амперметра, показанного на принципиальной схеме. Когда вы изменяете значение потенциометра, можно заметить, что значение тока на мультиметре варьируется от 4 мА до 20 мА.


Основное применение тестера токовой петли 4-20 мА – это тестирование или калибровка устройств ПЛК, которые работают по протоколу 4-20 мА и предоставляют данные в зависимости от тока. Следовательно, неправильная калибровка привела бы к появлению ошибки, воспринимаемой ПЛК. Устройством обеспечивается не только калибровка, но и удобный процесс проверки обрыва токовой петли.




© digitrode.ru


Теги: токовая петля



   Благодарим Вас за интерес к информационному проекту digitrode.ru.
   Если Вы хотите, чтобы интересные и полезные материалы выходили чаще, и было меньше рекламы,
   Вы можее поддержать наш проект, пожертвовав любую сумму на его развитие.


Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь.
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.

Комментарии:

Оставить комментарий