- Keperluan Komponen
- Rajah Litar
- Kerja Penguji Gelung Semasa 4-20mA
- Pengujian litar
- Aplikasi Litar Penguji Gelung Semasa
- Batasan Penguji Gelung Semasa 4-20mA
Sensor adalah bahagian yang tidak terpisahkan dari sistem pengukuran apa pun kerana ia membantu mengubah parameter dunia nyata menjadi isyarat elektronik yang dapat difahami oleh mesin. Dalam persekitaran industri, jenis sensor yang biasa digunakan ialah Sensor Analog dan Sensor Digital. Sensor digital berkomunikasi dengan protokol 0 dan 1 berikut seperti USART, I2C, SPI dll. Dan sensor analog dapat berkomunikasi melalui arus berubah atau voltan berubah. Ramai di antara kita semestinya biasa dengan sensor yang mengeluarkan voltan berubah seperti LDR, sensor gas MQ, sensor Flex dll. Sensor voltan analog ini digabungkan dengan voltan ke penukar arus untuk menukar voltan analog menjadi arus analog untuk menjadi sensor arus berubah.
Sensor arus berubah ini mengikuti protokol 4-20mA, yang bermaksud sensor akan mengeluarkan 4mA apabila nilai yang diukur adalah 0 dan akan mengeluarkan 20mA apabila nilai yang diukur adalah maksimum. Sekiranya sensor mengeluarkan kurang daripada 4mA atau lebih dari 20mA, ia boleh dianggap sebagai keadaan kerosakan. Sensor mengeluarkan arus melalui wayar pasangan berpintal yang membolehkan kuasa dan data mengalir hanya melalui 2 wayar. Nilai terendah atau 'sifar' ialah 4mA. Ini kerana keadaan di mana outputnya adalah sifar atau 4mA, ia masih dapat mengaktifkan peranti. Juga kerana isyarat dihantar sebagai arus, ia dapat dikirim ke jarak jauh tanpa perlu bimbang tentang penurunan voltan kerana rintangan wayar atau kekebalan kebisingan.
Di industri, penentukuran sensor adalah proses rutin, dan untuk mengkalibrasi sistem dan juga untuk menyelesaikan masalah hasil ralat, pengujian gelung semasa dilakukan. Dalam pengujian gelung semasa, ia menggunakan proses pengesahan yang memeriksa kerosakan pada saluran komunikasi. Ia juga memeriksa arus keluaran pemancar. Dalam projek ini, kami akan membuat penguji gelung arus asas menggunakan beberapa komponen yang membolehkan kami menyesuaikan arus secara manual dari 4ma hingga 20mA dengan memutar potensiometer. Litar ini dapat digunakan sebagai sensor dummy untuk meniru program atau untuk debug.
Keperluan Komponen
- Transistor PNP (BC557 digunakan)
- Op-Amp (JRC4558 digunakan)
- Perintang 300k
- Perintang 1k
- Potensiometer giliran 50k 10.
- 100pF 16V
- 0.1uF 16V - 2 keping
- Perintang 100R - toleransi 5%
- LED (Warna apa pun)
- Bekalan kuasa 5V
- Papan roti
- Kawat cangkuk
- Multimeter untuk mengukur Arus
Mari kita lihat komponen penting yang digunakan dalam projek ini. Pada gambar di bawah, transistor PNP, pin BC557 ditunjukkan.
Ini adalah salah satu transistor PNP tiga pin yang paling biasa. BC557 adalah pasangan NPN BC547 yang serupa. Dari kiri ke kanan pin adalah Pemancar, Pangkalan, dan Pemungut. Transistor setara lain adalah BC556, BC327, 2N3906 dll.
Op-amp yang digunakan di sini (JRC4558) mengikuti rajah pin yang sama seperti yang digunakan dalam jenis op-amp yang lain. Pin 1, Pin 2, Pin 3 digunakan untuk op-amp tunggal dan Pin 5, 6, 7 digunakan untuk saluran lain. Sebarang saluran boleh digunakan untuk projek ini. Pin ke-8 adalah sumber bekalan positif dan pin ke-4 adalah GND. The JRC4558D Op-Amp digunakan untuk projek ini, tetapi lain op-amp juga akan berfungsi. Seperti seperti - TL072, LM258, LM358, dll.
Komponen ke-5 dalam senarai bahagian, 50k 10 giliran potensiometer adalah dari Bourns. Nombor bahagiannya ialah 3590S-2-503L. Walau bagaimanapun, ia adalah komponen yang agak mahal. Pot 10 Turn adalah yang terbaik untuk tujuan ini, tetapi potensiometer generik lain juga berfungsi dengan baik. Perbezaannya adalah bahawa resolusi akan kurang dengan potensiometer generik kerana kenaikan atau penurunan sumber semasa tidak akan lancar. Dalam projek ini, potensiometer Bourns digunakan. The pinouts daripada Bourns upaya adalah sedikit mengelirukan berbanding dengan pinouts potensiometer standard. Pada gambar di bawah, pin pertama dari kiri adalah pin pengelap. Seseorang perlu berhati-hati semasa menyambungkan potensiometer ini dalam aplikasi apa pun.
Rajah Litar
Diagram Litar lengkap untuk penguji gelung arus 4-20mA ditunjukkan di bawah.
Seperti yang anda lihat, litarnya cukup mudah, ia terdiri daripada op-amp yang menggerakkan transistor. Arus keluaran dari transistor dimasukkan ke LED, arus keluaran ini dapat divariasikan dari 0mA hingga 20mA dengan memvariasikan potensiometer dan dapat diukur dengan Ammeter yang disambungkan seperti yang ditunjukkan di atas.
Op-amp di sini direka untuk berfungsi sebagai sumber semasa dengan maklum balas negatif. Voltan pemboleh ubah input diberikan kepada pin pembalik Op-Amp menggunakan potensiometer. Arus keluaran maksimum (dalam kes ini 20mA) ditetapkan dengan menggunakan perintang yang disambungkan ke pin pembalik op-Amp. Sekarang berdasarkan voltan yang diberikan kepada pin bukan pembalik dari periuk, op-amp akan memaksa transistor untuk menghasilkan arus tetap melalui LED. Arus malar ini akan dikekalkan tanpa mengira nilai rintangan beban yang bertindak sebagai sumber arus. Jenis Amplifier ini disebut sebagai Transconductance Amplifier. Litarnya ringkas dan boleh dibina dengan mudah di papan roti seperti gambar di bawah.
Kerja Penguji Gelung Semasa 4-20mA
LED di sini bertindak sebagai beban dan litar gelung semasa memberikan arus yang diperlukan untuk beban. Arus beban dibekalkan oleh BC557 yang dikendalikan secara langsung oleh op-amp 4558. Pada input positif penguat, voltan rujukan diberikan oleh potensiometer. Bergantung pada voltan rujukan, op-amp memberikan arus bias ke dasar transistor. Perintang siri tambahan ditambahkan merentasi potensiometer untuk membatasi voltan rujukan serta output penguat sehingga mewujudkan batas 0mA hingga 20mA. Mengubah nilai perintang ini juga mengubah had output minimum ke maksimum semasa.
Pengujian litar
Setelah litar dibina, hidupkan dengan menggunakan 5Vsource yang dikawal selia. Saya telah menggunakan bekalan kuasa papan roti, serupa dengan yang kami bina sebelumnya untuk memberi kuasa kepada rangkaian seperti gambar di bawah.
Catatan: Untuk perintang 300k, dua perintang digunakan dalam siri 100k dan 200k.
Untuk menguji litar, saya telah menggunakan multimeter dalam mod Amp dan menghubungkan probnya di tempat ammeter yang ditunjukkan dalam rajah litar. Anda boleh menyemak panduan penggunaan multimeter ini jika anda baru menggunakan multimeter. Semasa saya mengubah potensiometer, nilai semasa pada multimeter dapat dilihat berbeza dari 4mA hingga 20mA. The video bekerja lengkap boleh didapati di bahagian bawah ini.
Aplikasi Litar Penguji Gelung Semasa
Aplikasi utama penguji gelung arus 4-20mA adalah untuk menguji atau menentukur mesin PLC yang menerima protokol 4-20 mA dan memberikan data bergantung padanya. Oleh itu, penentukuran yang salah menghasilkan nilai ralat yang dirasakan oleh PLC. Bukan sahaja penentukuran, Tetapi juga merupakan proses yang mudah untuk memeriksa kerosakan gelung semasa.
Penerapan gelung arus 4-20mA mempunyai skop besar dalam sistem automasi dan kawalan industri. Seperti, aliran air, kedudukan injap, pengeluaran minyak dan sensor yang berkaitan yang penting untuk proses pengeluaran semuanya menggunakan saluran komunikasi 4-20 mA. Menyahpepijat dan mencari keadaan kesalahan adalah pekerjaan penting dalam industri untuk menjimatkan masa dan wang. Penguji gelung arus 4-20 mA yang tepat adalah alat penting untuk menyelesaikan masalah berkaitan sensor.
Batasan Penguji Gelung Semasa 4-20mA
Litar mempunyai had tertentu. Persekitaran industri sangat keras daripada persekitaran berasaskan makmal. Oleh itu, litar harus terdiri daripada pelbagai litar perlindungan seperti perlindungan litar pintas dan perlindungan lonjakan pada semua input dan output yang sesuai digunakan di persekitaran industri.