Source de tension et de courant portable 4-20mA : 7 étapes

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:05

Cette instructable détaille comment faire un générateur de signal 0-20mA +/-10V à l'aide d'un opamp LM324 peu coûteux. Ces types de générateurs de signaux sont utiles dans l'industrie pour tester les entrées de capteurs ou piloter des amplificateurs industriels.

Bien qu'il soit possible de les acheter, ils sont souvent chers et s'ils sont cassés, ils peuvent être difficiles à réparer. L'utilisation de composants simples vous permet de créer un circuit réparable s'il se brise à une fraction du coût !

Le kit est disponible sur ma boutique Tindie ou vous pouvez en fabriquer un vous-même !

Étape 1: Un peu de théorie…

Le schéma ci-dessus détaille un convertisseur tension-courant. Étant donné que les tensions à une entrée opamps sont égales lorsque la borne positive est de 5 V, la borne négative doit l'être.

Le seul endroit d'où cela vient est la sortie des amplis op, donc l'ampli op fournit suffisamment de courant pour s'assurer que la borne négative est à 5V. Si V(R1) = 5V alors I(R1) = 5/250 = 20mA et puisque RL forme un cct en série (pas de courant dans la borne (-)) avec cela, il doit également avoir 20mA qui le traverse.

On peut donc construire un circuit qui convertit une tension en courant.

En regardant la fiche technique du LM324, nous pouvons voir qu'il est capable de piloter 30 mA et peut donc être utilisé comme base de notre simple source de courant sans transistor de pilotage supplémentaire.

En plus de cela, nous aimerions une sortie 0-10V ou +/-10V. Ceci peut être réalisé facilement en amplifiant le signal 0-5V que nous avions formé de 0-20mA cct par un facteur de 2 pour générer un signal de sortie 0-10V.

Pour générer un signal +/-10V, nous pouvons tricher un peu et modifier notre circuit amplificateur pour amplifier d'un facteur 4 pour donner une sortie 0-20V. Un troisième amplificateur peut alors générer un signal statique 10V qui lorsqu'il est utilisé comme référence au signal 0-20V donne une plage de tension de +/-10V.

J'ai fourni un schéma sur la façon de réaliser cela. Le mien a des diodes de protection sur lesquelles cela peut être nécessaire ou non selon votre application ainsi que quelques pots pour les sorties de réglage.

Étape 2: Commençons par un cas

Avec la théorie en place, nous pouvons développer un dossier pour notre projet. J'ai utilisé un hammond 1593PBK. Si vous faites votre propre PCB, vous pouvez choisir un boîtier plus grand.

J'ai décidé d'ajouter une LED et un potentiomètre, j'aimerais aussi un interrupteur à glissière sur le côté ainsi que 2 jeux de câbles pour 0-20mA et +/-10V.

J'ai créé une couverture adhésive à l'aide d'un adhésif vinyle pour aider à l'indication de la plage.

A l'aide d'un pointeau et du couvercle marquez les trous puis percez les trous:

• Pot 7mm
• DEL 6,5 mm
• Entrée de câble 5mm
• Trous pour interrupteur 2mm

Une scie à métaux et une lime peuvent être utilisées pour découper le trou d'ouverture pour l'interrupteur à glissière.

Une fois terminé, appliquez l'autocollant du couvercle et montez la LED, le pot et l'interrupteur.

REMARQUE - les longueurs de fil doivent rester généreuses afin qu'elles puissent être coupées plus tard lorsque nous assemblons le boîtier, tous les fils doivent être thermorétractables pour éviter la rupture du câble.

Étape 3: ajouter une alimentation

Nous utilisons un convertisseur DCDC boost bon marché sur ebay. Cela peut amplifier la batterie 9V que je prévois d'utiliser jusqu'au 22V dont j'ai besoin pour réaliser le +/-10V cct. Il a un pot de réglage que je devrai tailler un peu plus tard.

Attachez une partie du clip PP3 à l'interrupteur à glissière et câblez la borne suivante à l'entrée DCDC. Câblez le 2ème fil du clip PP3 à la borne restante du convertisseur DCDC. Vous aurez maintenant un convertisseur DCDC contrôlé par l'interrupteur à glissière. Le DCDC doit être assez bien marqué pour faciliter cette étape.

Maintenant, soudez quelques fils de sortie à votre DCDC en gardant la longueur assez généreuse à ce stade.

Utilisez un pistolet à colle chaude pour monter le convertisseur DCDC en place, mais assurez-vous que le pot de réglage de la tension de sortie est accessible. Utilisez maintenant une batterie PP3 et ajustez le DCDC pour donner une sortie de 22V.

AVERTISSEMENT - Même les basses tensions telles que 9V et 20V peuvent être mortelles si elles sont exposées à une peau humide, veuillez prendre les précautions nécessaires lors de l'utilisation de cet instrument. Toutes les bornes non utilisées doivent être sécurisées dans des borniers pour éviter les chocs accidentels (sérieusement !). N'utilisez jamais cet instrument près de l'eau ou de la peau humide.

Étape 4: Il est temps de souder…

Maintenant, vous pouvez soit le faire sur une maquette, soit faire votre propre PCB comme moi. Dans tous les cas, il est temps d'assembler les composants.

Si vous ne pouvez pas faire face à faire votre propre planche à pain, j'ai une quantité limitée de la mienne à vendre sur Tindie.

www.tindie.com/products/industry/handheld-…

La première chose à faire est d'imprimer la mise en page et le schéma et d'annoter la mise en page afin qu'elle montre où vont tous les composants. C'est beaucoup plus facile que d'utiliser le schéma et entraînera moins d'erreurs de placement.

Maintenant, soudez vos composants, puis coupez les composants avec des pinces coupantes latérales.

Au fait, si vous utilisez une planche à pain, vous aurez besoin d'un boîtier plus grand que moi.

Étape 5: Tester les fils

J'ai utilisé un câble à paire torsadée et mis des identifiants de câble et des embouts pour protéger les câbles et me faire savoir quels câbles sont lesquels.

Cela me donnera 2 fils de test, un pour la tension et un pour le courant.

Étape 6: ajustement final

Je dois maintenant commencer à souder tous les fils restants sur mon PCB.

Cela vaut la peine de disposer le PCB à ce stade et de s'assurer qu'il s'adaptera, c'est-à-dire qu'il n'y a pas de conflits. Il y a des composants hauts sur mon PCB et des composants hauts sur mon boîtier (pot, DCDC). Je dois m'assurer que tout ira bien avant de souder quoi que ce soit.

Une fois que je suis heureux que tout se passe bien, je peux commencer à souder et à couper mes longueurs de fil en fonction. Sur mon PCB, j'ai utilisé des trous de décharge de traction sur les points d'entrée / sortie.

Une fois que je sais que ça ira ensemble, il est temps de le mettre en service…

REMARQUE - Soyez prudent avec la LED et le pot car ils doivent être soudés aux bonnes bornes, si le pot est dans le mauvais sens, son action sera inversée.

Étape 7: Mise en service…

Donc, sur ma conception, il y avait un processus de mise en service en 8 étapes.

Vérifiez qu'il convient

Puis-je fermer le couvercle

Check LEDCheck LED s'allume lorsqu'il est mis hors tension PP3

Vérifier la référence 5V

Mettez le PCB sous tension, vérifiez que le cct de référence 5V donne 5V.

Vérifiez la sortie 10V

Vérifier 10V présent sur J2 broche 1

Vérifiez la sortie 20V

Vérifiez le 20V présent sur la broche 2 de J2, ajustez le pot R12 jusqu'à ce qu'il le soit.

Vérifier le fonctionnement +/-10V

Entre J1 et 2, il devrait être possible de générer +/-10V en utilisant le pot.

Vérifiez la sortie 20mA

Avec le pot réglé au maximum, vérifiez que la sortie J1 est de 20 mA, ajustez le pot R3 jusqu'à ce qu'il le soit.

Assemblez le boîtier et testez à nouveau

Remontez et effectuez un dernier contrôle de fonctionnement.