Цифровой задатчик промышленных сигналов 0-20 мА, 4-20 мА, 0-24 мА, 0-10V.

Автор: electronic255
Опубликовано 21.09.2020
Создано при помощи КотоРед.
Участник Конкурса "Поздравь Кота по-человечески 2020!"

Работая в КИПе часто требуется по месту дать задание на исполнительный объект для его регулировки/калибровки или для какой то другой задачи, например регулировка позиционера на пневмоприводе. После нескольких неудачных попыток собрать готовое решение на аналоговых компонентах, пришлось разработать свое решение.

В основе данного задатчика лежит 16-ти разрядный ЦАП AD420. Микросхема представляет собой законченный преобразователь цифрового кода в аналоговый сигнал токовой петли либо напряжения. Может работать в диапазонах 0-20 мА, 4-20 мА, 0-24 мА, 0-5V. А при использовании внешнего буфера на операционном уселителе в диапазоне 0-10V, +-5V, +-10V. Измерение тока в петле производится внешним 12-ти разрядным АЦП MCP3201. В качестве микроконтроллера выступает PIC16F887. 24 вольта на борту формируется повышающим DC-DC преобразователем MT3608.

Принципиальная схема:

Устройство собрано двухсторонней печатной плате для уменьшения размера. Корпус так же был изготовлен самостоятельно исходя из размеров начинки. В качестве питания используются два литий ионных аккумулятора стандарта 18650 установленные в холдер. Элементами управления являются три тактовые кнопки и энкодер с кнопкой. Кнопкой энкодера осуществляется выбор режима задатчика, а поворотом энкодера увеличение или уменьшение сигнала. Кнопками плюс 10,  минус 10 и плюс 100 осуществляется изменение переменной Scale, которая прибавляется или отнимается от переменной которая непосредственно записывается в ЦАП, это необходимо для точной или грубой подстройки сигнала.

Рисунок печатной платы:

Вывод всей необходимой информации производится на дисплей NOKIA 5110, вывод сигналов на клеммную колодку, роль которой играет аудио разъем, благодаря которому можно быстро подключать и отключать проводник. На лицевой панели четыре контакта: +24, GND, вход измерения тока, выход задатчика токовой петли. Вывод 0-10В отсутствует в связи с отсутствием в нем необходимости на работе.

AD420 поддерживает возможность калибровки нуля и диапазона, за это отвечают два подстроечных резистора. В моем варианте разводки платы они отсутствуют, вместо них стоит перемычка между 14 и 15 ногой которая помечена красным на схеме. После сборки прибора необходимо отрегулировать потенциометры вольтметра аккумуляторов R7 и R6 отвечающий за измерение тока. R7 лучше регулировать когда микроконтроллер не запаян, при полностью заряженных аккумуляторах на движке резистора должно быть не более 3,3В. R6 должен иметь сопротивление 165 Ом.

Ну и еще пару фотографий:

Все необходимые файлы находятся в архиве ниже.

Файлы:
Архив RAR

Все вопросы в Форум.