Mục lục:
2025 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2025-01-13 06:58
Hướng dẫn này hướng dẫn chi tiết cách tạo bộ tạo tín hiệu 0-20mA +/- 10V bằng cách sử dụng opamp LM324 rẻ tiền. Loại bộ tạo tín hiệu này rất hữu ích trong công nghiệp để kiểm tra đầu vào cảm biến hoặc điều khiển bộ khuếch đại công nghiệp.
Mặc dù bạn có thể mua chúng nhưng chúng thường đắt và nếu bị hỏng có thể khó sửa chữa. Sử dụng các thành phần đơn giản cho phép bạn tạo ra một mạch có thể sửa chữa được nếu nó bị hỏng với chi phí rất thấp!
Bộ này có sẵn trên cửa hàng Tindie của tôi hoặc bạn có thể tự làm một bộ!
Bước 1: Một chút lý thuyết…
Sơ đồ trên mô tả chi tiết một bộ chuyển đổi điện áp thành dòng điện. Vì điện áp ở đầu vào opamps bằng nhau khi cực dương là 5V nên cực âm cũng phải giống như vậy.
Nơi duy nhất để điều này xuất phát là đầu ra amp op do đó amp op tạo nguồn đủ dòng điện để đảm bảo đầu cuối âm ở 5V. Nếu V (R1) = 5V thì I (R1) = 5/250 = 20mA và vì RL tạo thành một chuỗi cct (không có dòng điện chạy vào đầu cuối (-)) nên nó cũng phải có 20mA chạy qua nó.
Do đó, chúng ta có thể xây dựng một mạch chuyển đổi điện áp thành dòng điện.
Nhìn vào biểu dữ liệu cho LM324, chúng ta có thể thấy nó có khả năng chạy 30mA và do đó có thể được sử dụng làm cơ sở cho nguồn dòng điện đơn giản của chúng tôi mà không cần một bóng bán dẫn truyền động bổ sung.
Ngoài ra, chúng tôi muốn có đầu ra 0-10V hoặc +/- 10V. Điều này có thể đạt được một cách dễ dàng bằng cách khuếch đại tín hiệu 0-5V mà chúng tôi đã hình thành cct 0-20mA theo hệ số 2 để tạo ra tín hiệu đầu ra 0-10V.
Để tạo ra tín hiệu +/- 10V, chúng ta có thể gian lận một chút và sửa đổi mạch khuếch đại của mình để khuếch đại theo hệ số 4 để cho đầu ra 0-20V. Sau đó, bộ khuếch đại thứ ba có thể tạo ra tín hiệu 10V tĩnh mà khi được sử dụng làm tham chiếu đến tín hiệu 0-20V sẽ cho dải điện áp +/- 10V.
Tôi đã cung cấp một giản đồ về cách nhận ra điều này. Của tôi có các điốt bảo vệ có thể cần hoặc không tùy thuộc vào ứng dụng của bạn cũng như một vài chậu để cắt đầu ra.
Bước 2: Hãy bắt đầu với một trường hợp
Với lý thuyết là cách chúng ta có thể phát triển một trường hợp cho dự án của mình. Tôi đã sử dụng hammond 1593PBK. Nếu bạn đang làm PCB của riêng mình, bạn có thể muốn chọn một vỏ lớn hơn.
Tôi đã quyết định thêm một đèn LED và một nồi phạm vi, tôi cũng muốn có một công tắc trượt ở bên cạnh cũng như 2 bộ cáp cho 0-20mA và +/- 10V.
Tôi đã tạo một lớp phủ kết dính bằng cách sử dụng một chất kết dính vinyl để giúp chỉ ra phạm vi.
Sử dụng một cái đục lỗ ở giữa và tấm bìa đánh dấu các lỗ và sau đó khoan các lỗ:
- Nồi 7mm
- LED 6,5mm
- Đầu vào cáp 5mm
- Lỗ cho công tắc 2mm
Có thể dùng cưa sắt và giũa để khoét lỗ mở của công tắc trượt.
Sau khi hoàn tất, dán nhãn dán nắp và gắn đèn LED, nồi và công tắc.
LƯU Ý - chiều dài dây cần được giữ rộng rãi để chúng có thể được cắt bớt sau này khi chúng tôi lắp ráp vỏ, bất kỳ dây nào cũng phải được co nhiệt để tránh đứt cáp.
Bước 3: Thêm nguồn điện
Chúng tôi đang sử dụng bộ chuyển đổi DCDC tăng cường giá rẻ trên ebay. Điều này có thể khuếch đại pin 9V mà tôi đang dự định sử dụng lên đến 22V mà tôi cần để nhận ra cct +/- 10V. Nó có một cái nồi điều chỉnh, tôi sẽ cần phải cắt bớt một chút sau.
Gắn một phần của kẹp PP3 vào công tắc trượt và đấu dây đầu cuối tiếp theo vào đầu vào DCDC. Nối dây thứ 2 của clip PP3 vào đầu cuối còn lại của bộ chuyển đổi DCDC. Bây giờ bạn sẽ có một bộ chuyển đổi DCDC được điều khiển bởi công tắc trượt. DCDC nên được đánh dấu khá tốt để thực hiện bước này dễ dàng.
Bây giờ, hãy hàn một vài dây đầu ra vào DCDC của bạn để giữ độ dài khá rộng rãi ở giai đoạn này.
Sử dụng súng bắn keo nóng để gắn bộ chuyển đổi DCDC vào đúng vị trí nhưng đảm bảo có thể tiếp cận được nồi điều chỉnh điện áp đầu ra. Bây giờ sử dụng pin PP3 và điều chỉnh DCDC để cung cấp đầu ra 22V.
CẢNH BÁO - Ngay cả những điện áp thấp như 9V và 20V vẫn có thể gây tử vong nếu chúng tiếp xúc với da ướt, hãy thực hiện các biện pháp phòng ngừa thích hợp khi sử dụng thiết bị này. Bất kỳ thiết bị đầu cuối nào chưa sử dụng đều phải được cố định trong các khối thiết bị đầu cuối để tránh bị sốc do tai nạn (nghiêm trọng!). Không bao giờ sử dụng thiết bị này gần nước hoặc vùng da ẩm ướt.
Bước 4: Thời gian cho một số hàn…
Bây giờ bạn có thể làm điều này trên breadboard hoặc làm PCB của riêng bạn như tôi. Dù bằng cách nào, đã đến lúc lắp ráp các thành phần.
Nếu bạn không thể đối mặt với việc làm breadboard của riêng mình, tôi có một số lượng hạn chế của tôi để bán trên tindie.
www.tindie.com/products/industry/handheld-…
Điều đầu tiên cần làm là in ra bố cục và giản đồ và chú thích bố cục để hiển thị vị trí của tất cả các thành phần. Điều này dễ dàng hơn nhiều so với việc sử dụng giản đồ và sẽ dẫn đến ít lỗi vị trí hơn.
Bây giờ hàn các thành phần của bạn, sau đó cắt các thành phần bằng dao cắt bên.
Nhân tiện, nếu bạn sử dụng breadboard, bạn sẽ cần một hộp đựng lớn hơn tôi.
Bước 5: Khách hàng tiềm năng thử nghiệm
Tôi đã sử dụng một số cáp xoắn đôi và đặt một số định danh cáp và ống sắt để bảo vệ cáp và cho tôi biết đó là loại cáp nào.
Điều này sẽ cung cấp cho tôi 2 dây dẫn thử nghiệm một cho điện áp và một cho dòng điện.
Bước 6: Phù hợp cuối cùng
Bây giờ tôi cần bắt đầu hàn tất cả các dây còn lại vào PCB của mình.
Đáng lý ra, bạn nên đặt PCB tại thời điểm này và đảm bảo rằng nó sẽ phù hợp, tức là không có xung đột. Có một số thành phần cao trên PCB của tôi và một số thành phần cao trên vỏ của tôi (nồi, DCDC). Tôi cần đảm bảo rằng tất cả sẽ vừa khít trước khi tôi hàn bất cứ thứ gì.
Một khi tôi hài lòng, mọi thứ kết hợp với nhau, tôi có thể bắt đầu hàn và cắt bớt độ dài dây của mình cho phù hợp. Trên PCB của tôi, tôi đã sử dụng các lỗ giảm căng thẳng trên các điểm vào / ra.
Một khi tôi biết nó sẽ đi cùng nhau, đã đến lúc thực hiện nó…
LƯU Ý - Hãy cẩn thận với đèn LED và nồi vì chúng cần được hàn vào các đầu nối chính xác, nếu nồi đặt sai chiều thì hành động của nồi sẽ bị đảo ngược.
Bước 7: Vận hành…
Vì vậy, trên thiết kế của tôi có một quy trình vận hành 8 bước.
Kiểm tra xem nó phù hợp
Tôi có thể đóng nắp không
Kiểm tra LED Kiểm tra LED sáng khi tắt nguồn PP3
Kiểm tra tham chiếu 5V
Power up PCB kiểm tra cct tham chiếu 5V đang cho ra 5V.
Kiểm tra đầu ra 10V
Kiểm tra 10V hiện tại trên J2 pin 1
Kiểm tra đầu ra 20V
Kiểm tra 20V hiện trên chân J2 2, điều chỉnh nồi R12 cho đến khi nó như vậy.
Kiểm tra hoạt động +/- 10V
Giữa J1 và 2, có thể tạo ra +/- 10V bằng cách sử dụng nồi.
Kiểm tra đầu ra 20mA
Đặt nồi ở mức max, kiểm tra đầu ra J1 là 20mA, điều chỉnh nồi R3 cho đến khi nó như vậy.
Lắp ráp vỏ và kiểm tra lại
Lắp ráp lại và kiểm tra chức năng lần cuối.