Меню

Регулятор тока 4 20ма

Регулятор тока 4 20ма

интересные РАДИОСХЕМЫ самодельные

  • ELWO
  • 2SHEMI
  • БЛОГ
  • СХЕМЫ
    • РАЗНЫЕ
    • ТЕОРИЯ
    • ВИДЕО
    • LED
    • МЕДТЕХНИКА
    • ЗАМЕРЫ
    • ТЕХНОЛОГИИ
    • СПРАВКА
    • РЕМОНТ
    • ТЕЛЕФОНЫ
    • ПК
    • НАЧИНАЮЩИМ
    • АКБ И ЗУ
    • ОХРАНА
    • АУДИО
    • АВТО
    • БП
    • РАДИО
    • МД
    • ПЕРЕДАТЧИКИ
    • МИКРОСХЕМЫ
  • ФОРУМ
    • ВОПРОС-ОТВЕТ
    • АКУСТИКА
    • АВТОМАТИКА
    • АВТОЭЛЕКТРОНИКА
    • БЛОКИ ПИТАНИЯ
    • ВИДЕОТЕХНИКА
    • ВЫСОКОВОЛЬТНОЕ
    • ЗАРЯДНЫЕ
    • ЭНЕРГИЯ
    • ИЗМЕРЕНИЯ
    • КОМПЬЮТЕРЫ
    • МЕДИЦИНА
    • МИКРОСХЕМЫ
    • МЕТАЛЛОИСКАТЕЛИ
    • ОХРАННЫЕ
    • ПЕСОЧНИЦА
    • ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ
    • ПЕРЕДАТЧИКИ
    • РАДИОБАЗАР
    • ПРИЁМНИКИ
    • ПРОГРАММЫ
    • РАЗНЫЕ ТЕМЫ
    • РЕМОНТ
    • СВЕТОДИОД
    • СООБЩЕСТВА
    • СОТОВЫЕ
    • СПРАВОЧНАЯ
    • ТЕХНОЛОГИИ
    • УСИЛИТЕЛИ

Доброго времени суток.Помогите пожалуйста. Не могу найти регулятор (задатчик) на микроконтроллере с током 4-20 ма для управления автоматикой.
В интернете попадаются только такие:
А хотелось-бы управление кнопками.

Как-то так:

Отсюда

Нужно убрать R2 и поставить туда транзистор, на который подавать выход ШИМ-а от МК.
Если питать от нагрузки, убрать «цифры» или передавать их куда-то «наружу» оптроном например.
Можно взять МК со встроенным компаратором и всё такое прочее.

Спасибо Вам большое за советы, уважаемые коллеги. Но похоже что я не достаточно
точно выразился.
Т.к. регулятор представляю примерно таким:
Одно нажатие кнопки управления должно добавить (убавить) к примеру 10% по шкале токового сигнала 4-20 ма. И будет выглядеть так : 0%=4ма ; 10%=5.6ма ; 20%=7.2ма ;30%=8.8ма и т.д.
С плавной регулировкой по простейшей схеме на LM317 я собрал и уже в работе. Но понял что с кнопками, управление было-бы гораздо удобнее.
Если не удастся найти схему, то куплю вот такой в заводском исполнении.

Источник

ПИД-регулятор с выходом 4…20 мА ESM‑4435

Документация и ПО

Наименование Тип документа Размер Тип файла
Сертификат соответствия. Приборы контроля и регулирования технологических процессов Сертификат соответствия 1 MB pdf
Свидетельство об утверждении типа СИ. Измерители-регуляторы EMKO серии ESM, Есо Свидетельство об утверждении типа СИ 7 MB pdf
Паспорт. Приборы серии ECO, ESM, ESD, EZM, EPM, ELV Паспорт 2 MB pdf
Методика поверки. Измерители-регуляторы ESM, Eco Техническое описание 1 MB pdf
Сводная таблица параметров ESM-4435 Мануалы 2 MB pdf
Библиотека EPLAN для EMKO Библиотека E-PLAN 3 MB zip

ПИД-регулятор ESM-4435.1.20.0.1_01.04_0.0.0.0

ПИД-регуляторы EMKO ESM-4435 благодаря наличию управляющего выхода 4…20 мА чаще всего применяются в системах автоматического регулирования для управления запорно-регулирующей арматурой стоящей на подаче тепло- либо хладоносителя при темплообменных процессах.

Наиболее часто данные пид-регуляторы температуры используются совместно с регулирующими клапанами с пневмопозиционером, например, фирмы ASCO, на следующих процессах:

  • пастеризация пищевых продуктов (молоко, пиво, соки) в составе пастеризационно-охладительных установок с пластинчатыми теплообменниками;
  • стерилизация консервной продукции в автоклавах;
  • брожение пива, кваса, вина.

Однако благодаря наличию универсального входа, пид-регуляторы ESM-4435 могут также использоваться в качестве нормирующих преобразователей сигналов датчиков температуры в сигнал 4…20 мА с локальной индикацией.

Источник

Испытатель токовых входов 4-20 мА

В промышленной автоматике широко применяются датчики с токовыми выходами от 4 до 20 мА. Первое из этих значений соответствует нижней границе диапазона измеряемой величины, вторая — верхней. Поясню на абстрактном примере: некий датчик измеряет количество кошек в подвале в диапазоне от 0 до 500 кошек. Нулю кошек соответствует 4 мА, пятистам кошкам — 20 мА. Предположим, что сейчас в подвале 200 кошек. Вычисляем ток, который устройство должно выдать в линию: I=4+200((20-4)/500)=10,4 мА. Теперь перенесёмся на сторону принимающего устройства и вычислим по этому значению тока количество кошек: N=(10,4-4)(500/(20-4))=200 кошек. К точности сопротивления линии и нагрузки в приёмнике никаких требований не предъявляется: в датчике расположен стабилизатор тока, благодаря которому напряжение, приложенное к линии, будет автоматически выставлено именно таким, какое требуется для получения заданного тока. Конечно, «в продакшене» там вместо кошек будут скучные градусы или мегапаскали. А если ток упадёт до нуля мА, это будет считаться обрывом линии.

Имея источник стабильного напряжения в 5 В и переменный резистор с характеристикой A, лекго получить напряжение, плавно меняющееся от 0 до 5 В. Это напряжение можно подать на источник тока, управляемый напряжением (ИТУН), схема которого показана ниже. Здесь R1 — резистор, определяющий верхний предел регулировки тока (5 В / 250 Ом = 0,02 А), а RL — суммарное сопротивление линии и нагрузки, при изменении которого в определённых пределах ток не меняется. Схема позволяет имитировать как аварийные (ток от 0 для 4 мА), так и штатные (ток от 4 до 20 мА) ситуации.

Перейдём к полной схеме прибора:

Питается он от однополярного источника напряжения от 20 до 24 В (на схеме не показан). Мастером выбран готовый импульсный повышающий преобразователь, питаемый от «Кроны». На плате преобразователя имеется подстроечный резистор, которым следует выставить около 22 В. Следует учитывать, что при повышенной влажности определённую опасность может представлять даже это напряжение.

Наконец, третий ОУ включён рассмотренным выше способом, отчего он становится источником стабильного тока от 0 до 20 мА. Схемы на втором и третьем ОУ снабжены подстроечными резрсторами, позволяющими максимально точно подобрать коэффициенты усиления.

Для повышения надёжности прибор снабжён защитными диодами и термисторами с положительным температурным коэффициентом.

Корпус мастером выбран готовый, типа Hammond 1593PBK. Но обычная распаечная коробка значительно дешевле, а по прочности ничуть не хуже. В передней панели мастер проделывает отверстия под светодиод и переменный резистор. Отверстие малого диаметра предназначено для фиксатора, защищающего корпус переменного резистора от проворачивания.

Поверх этих отверстий мастер приклеивает шкалу, совместив окружности на ней с просверленными отверстиями:

Затем он устанавливает на свои места переменный резистор, светодиод и выключатель питания:

Вот и готова передняя панель прибора:

Мастер добавляет в устройство повышающий преобразователь:

И настраивает его на напряжение порядка 22 В (очень большая точность здесь не требуется):

Взяв микросхему LM324, содержащую целых четыре ОУ (один из них останется незадействованным), мастер собирает схему на печатной плате, но подойдёт и макетная:


Размещает плату в корпусе и подключает её к повышающему преобразователю, светодиоду, переменному резистору и щупам:

Наконец, мастер приступает к испытанию прибора:

Проверить необходимо:

— напряжение +5 В между выходом стабилизатора 7805 и общим проводом
— напряжение +10 В между выходом первого ОУ и общим проводом
— напряжение, плавно меняющееся от 0 до 20 В, между выходом второго ОУ и общим проводом
— напряжение, плавно меняющееся от -10 до +10 В, между выходами второго и первого ОУ
— ток, плавно меняющийся от 0 до 20 мА, на выходе источника тока, собранного на третьем ОУ.

Источник



Программа TINA-TI и моделирование электрических схем. Задатчик тока 4-20 мА для наладки систем автоматизации. Часть 1

Схема этого простого устройства была разработана несколько лет назад. С тех пор ее в различных модификациях десятки раз повторили мои коллеги по работе и знакомые. Тогда я схему оптимизировал в NI Multisim10, а сейчас решил попробовать повторить ее в TINA-TI. Оказалось, что необходимый результат может быть получен и проще, и нагляднее.

Думаю, что читателям будет интересно описание не только готового устройства, но и самого процесса разработки, сравнение нескольких альтернативных вариантов. Уверен, что схема заинтересует не только киповцев, так как в широком смысле, это – регулируемый стабилизатор постоянного тока, которому всегда найдется применение в лаборатории радиолюбителя и в практических конструкциях.

Задатчик тока 4-20 мА для наладки систем автоматизации

Стандарт «токовая петля 4-20 мА» поддерживается подавляющим большинством производителей средств промышленной автоматизации. В общем случае подключение приборов выглядит следующим образом:

Задатчик тока 4-20 мА для наладки систем автоматизации
Рисунок 1.
Рисунок 2.

Применение «токовой петли 4-20 мА» в данном случае дает два преимущества [1]. Во-первых, приведение диапазона изменения измеряемой величины к стандартному диапазону обеспечивает взаимозаменяемость компонентов. Во-вторых, становится возможным передать сигнал на большое расстояние с высокой точностью. Важно также отметить, что питание датчик получает по двухпроводной токовой петле.

При наладке или ремонте средств автоматизации наиболее эффективным решением является включение вместо датчика технологического процесса с токовым выходом специального прибора – задатчика тока 4-20 мА (см. Рисунок 2).

Сформулируем краткое техзадание: задатчик должен обеспечивать ручную установку тока в диапазоне 2.5…22.0 мА, обеспечивая его стабилизацию в двухпроводном включении при изменении питающего напряжения от 12 до 36 В и изменении нагрузки от 0 до 250 Ом [2].

Есть общеизвестная схема на популярной микросхеме регулируемого стабилизатора напряжения LM317. На Рисунке 3 она приведена из справочных данных [3].

Рисунок 3.

На практике эту схему для регулировки тока в широком диапазоне используют редко из-за значительной нелинейности регулировочной характеристики. С помощью TINA-TI в этом можно наглядно убедиться. Соберем в схемном редакторе несложную схему:

Рисунок 4.

Данная схема полностью соответствует схеме на Рисунке 2. Здесь:

источник напряжения V1 имитирует ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ на Рисунке 2;
амперметр АМ1 и Rнагр. – ИЗМЕРИТЕЛЬ-РЕГУЛЯТОР;
микросхема U1 c резисторами R1 и Р1 – ЗАДАТЧИК.

Резистор R1 ограничивает максимальный ток на уровне 22.37 мА, а потенциометр P1 обеспечивает необходимую регулировку тока от 2.43 мА. Перемещая красный и синий курсоры a и b , можно посмотреть и другие промежуточные значения выходного тока в зависимости от угла поворота потенциометра.

Но чтобы получить такой наглядный результат, нужно выбрать необходимый вид анализа. Для этого последовательно в появляющихся меню выбираем:

Анализ -> Анализ постоянного тока -> Переходные характеристики постоянного тока

В открывшемся окне Переходные характеристики в поле Ввод выбираем потенциометр P1, который мы будем «вращать» от одного крайнего положения до другого. Для этого устанавливаем в соответствующих полях 0% и 100%, нажимаем ОК, и через мгновение получаем график схемного анализа.

В некоторых случаях требуется дополнительно нажать на кнопку Нормальное увеличение , чтобы получить более наглядное изображение.

Рисунок 5.

Можно обратить внимание и на то, как автор схемы [4] решает проблему существенной нелинейности регулировочной характеристики задатчика тока на микросхеме LM317:

Рисунок 6.

Для регулирования он использует два переменных резистора R2 и R3 («грубо» и «точно») различного номинала. Несомненно, схема заслуживает внимания, но, согласитесь, не всегда легко найти необходимые потенциометры конкретного номинала. Кроме того, потребуется некоторая сноровка для установки тока, например, более 15 мА.

Отдельно отмечу хорошее решение автора схемы включить собственно сам задатчик в диагональ диодного моста. Это автоматически обеспечит правильное направление протекания тока вне зависимости от полярности подключения выводов «штырь» и «крокодил».

Итак, продолжим поиск оптимального решения. Вновь обратимся к справочным данным [3] и обратим пристальное внимание на схему Регулируемого ограничителя тока:

Рисунок 7.

Здесь на диодах D1 и D2 выполнен источник опорного напряжения около –1.22 В. Он запитан через генератор стабильного тока (около 4 мА) на полевом транзисторе 2N5640, подключенный к источнику отрицательного напряжения Vss. Регулируя потенциометром R2 часть опорного напряжения, подаваемого на вход Adjust микросхемы U1, можно линейно и в широких пределах менять выходной ток. Здесь важно, что напряжение Vref (1.25 В) микросхемы LM317 почти равно напряжению на диодах D1 и D2.

Соберем в схемном редакторе новую схему применительно к нашей задаче. Для упрощения схемы заменим источник отрицательного напряжения и полевой транзистор источником постоянного тока соответствующего направления IS1 2 мА. Вот результат анализа:

Рисунок 8.

Как видно из графика, характеристика регулирования выходного тока получилась линейной. Да, но для работы схемы требуется дополнительный источник отрицательного напряжения, которого у нас нет… Жаль, но и эта схема не подходит.

Однако не будем спешить с выводами. Задержим наше внимание на этой схеме. Простое решение рядом…

Попутно замечу, что падение напряжения на диодах D1, D2 незначительно изменяется от протекающего через них тока… И почему бы нагрузочное сопротивление не включить последовательно с этими диодами. Уверен, что и вы пришли к похожему решению:

Рисунок 9.

В данной схеме необходимое отрицательное напряжение на диодах D1, D2 формируется «автоматически» по ходу тока задатчика. Поэтому характеристика регулирования выходного тока достаточно линейна. На начальном участке графика виден небольшой отрезок, где ток не регулируется и постоянен (2.09 мА). Величина этого начального тока определяется параметрами конкретной микросхемы LM317 и на практике, как правило, не превышает 2.5 мА. Это нас вполне устраивает.

Верхний предел регулирования тока Iмакс. задается резистором R1. Он рассчитывается по простой формуле из [3]: R1 (Ом) = 1.25 (В) / Iмакс. (А). На графике видно, что значение этого параметра 22.37 мА – в модели это хорошо соответствует расчету. Значение переменного резистора Р1 может варьироваться в достаточно широких пределах. На практике с успехом использовались потенциометры от 470 Ом до 22 кОм.

С помощью TINA-TI несложно убедиться, что выполняются и другие требования техзадания, а именно, обеспечивается стабилизация тока при изменении питающего напряжения от 12 до 36 В и изменении нагрузки от 0 до 250 Ом. Но не будем торопиться ставить точку…

Нередко при использовании задатчика возникает необходимость устанавливать конкретное значение тока с точностью до единиц/десятков микроампер или, например, плавно изменять ток в небольших пределах. То есть, выполнять так называемую грубо-точную регулировку. В нашей схеме на Рисунке 9 это просто сделать установкой последовательно с потенциометром Р1 дополнительного переменного резистора с номиналом примерно в десять раз меньшим, чем у Р1. Он будет выполнять функции точной регулировки. Но не всегда переменный резистор нужного номинала есть под рукой. Тогда простым решением может быть такая схема:

Рисунок 10.

Здесь дополнительный потенциометр Р2 («Точно») установлен параллельно Р1 («Грубо»), а напряжение в суммирующей точке на выводе ADJ микросхемы U1 формируется соответствующими весовыми резисторами R2 и R3, номиналы которых взяты в соотношении 1:10. График на Рисунке 10 показывает зависимость выходного тока задатчика при изменении угла поворота потенциометра Р2 от 0 до 100%. Р1 установлен в среднее (50%) положение. Из графика видно, что обеспечивается линейная регулировка тока в пределах ±1 мА относительно среднего положения. Диапазон регулирования Р1 («Грубо») при этой доработке изменился несущественно:

Рисунок 11.

Использованная литература и ссылки:

  1. Интерфейс «токовая петля». http://www.bookasutp.ru/Chapter2_4.aspx
  2. Унифицированные сигналы. Методичка КонтрАвт. http://www.metodichka-contravt.ru/?id=3923
  3. LM317-D. Three-Terminal Adjustable Output Positive Voltage Regulator. Motorola, Inc. 1996, p. 8
  4. Схема генератора (задатчика) тока 4-20 мА. http://electro-hobby.ucoz.ru/load/1-1-0-14
  5. shadowlamer. Задатчик тока 4-20 мА. http://radiokot.ru/circuit/analog/measure/15/
  6. Алексей Горшенин. Имитирование сигнала 4-20 мА или история создания эксклюзивного прибора. http://kot23rus.wordpress.com/2011/03/
  7. В. Никулин. Лабораторный источник стабильного тока. Радиомир, 2013, № 1, с. 23-25
  8. John Guy. Programmable current source requires no power supply. EDN Europe, 01 Jul 2008. http://www.edn.com/design/power-management/4325377/Programmable-current-source-requires-no-power-supply

Окончание читайте здесь

Источник

Читайте также:  Курсовая электрические цепи переменного синусоидального тока