Схемы, подобные описанной здесь, служат полезными инструментами для различных приложений калибровки и тестирования
Генератор тока двухпроводной петли является полезным инструментом для тестирования, калибровки и ввода в эксплуатацию преобразователей ток-давление (Т/Д), подключенных к регулирующим клапанам, исполнительным механизмам и другому оборудованию предприятий перерабатывающей промышленности. Кроме того, такое устройство позволяет выполнять калибровку модулей аналогового ввода распределенных систем управления (РСУ) и программируемых логических контроллеров (ПЛК) путем имитации технологических сигналов.
Для точной установки желаемого значения тока в этих и других приложениях целесообразно формировать линейно изменяемый ток петли. Опубликованная в EDN конструкция [1], хотя и компактна и в остальном превосходна, не поддерживает линейную регулировку тока, так как выражение для выходного тока IO имеет вид IO = 1.24/R1. Сопротивление R1 используется для изменения выходного тока, но поскольку оно находится в знаменателе формулы, результирующее изменение тока не является линейным.
На Рисунке 1 показана схема, в которой изменение тока петли носит линейный характер. Здесь ток петли прямо пропорционален напряжению, установленному потенциометром RV1. Более того, схема способна служить источником или приемником тока для нагрузки до 500 Ом, не требуя перекалибровки. Эти два условия обязательны для генераторов тока петли, используемых в технологических отраслях промышленности.
 | |
| Рисунок 1. | В этом двухпроводном источнике тока с линейной регулировкой ток устанавливается подстройкой потенциометра RV1, при этом нагрузку можно подключить либо со стороны НАГР1 (вытекающий ток), либо со стороны НАГР2 (втекающий ток). |
Как работает эта схема? Сначала подключите источник питания 24 В постоянного тока, амперметр постоянного тока и резистор нагрузки, скажем, 200 Ом, со стороны втекающего или вытекающего тока. В реальном промышленном оборудовании эта часть встроена в преобразователь Т/Д, РСУ или ПЛК.
На вход 3 микросхемы U1A приходят два тока:
- Масштабный ток
- Ток через резистор R4
Разность между первым и вторым током равна нулю, так как U1A – это операционный усилитель.
IO – это ток петли. Следовательно,
После преобразования получаем
Подставляем значение R4/R6 = 99. Тогда
Таким образом, ток IO прямо пропорционален напряжению VSET, которое линейно регулируется с потенциометром RV1. Выбор для RV1 многооборотного потенциометра обеспечит плавность и точность настройки.
В заключение несколько дополнительных замечаний:
- Регулятор U3 выдает постоянное напряжение 5 В.
- Транзистор Q1 и усилитель U1A регулируют ток петли IO пропорционально напряжению VSET.
- В целях безопасности резистор R1 и транзистор Q2 огранивают ток IO на уровне примерно 30 мА.
- Ток петли можно устанавливать в диапазоне от 0.5 до 23.5 мА, что достаточно для данного применения.
- Для различных настроек тока выбирайте сопротивления резисторов R3, R2 и R5 в соответствии с приведенной выше формулой для IO.
- Транзистору Q1 требуется радиатор.