¿Cómo debo diseñar una fuente de corriente variable de 4-20mA con una entrada de 24Vdc?

Question

Estoy tratando de diseñar una fuente de corriente de 4-20mA variable con entrada de 24vdc. El circuito puede leer una salida a la vez y variar de 4 a 20mA.

Cuando la entrada varía entre 0 voltios y 24 voltios, la fuente de corriente debe variar de 4 a 20 mA en consecuencia. El voltaje de entrada será constante en algún punto entre 0 y 24 voltios, en cualquier momento dado, y la correspondiente corriente de la fuente debe ser constante en ese momento.

Answer 1

Más sencillo es utilizar un XTR111 o XTR117 de Burr Brown (TI)

Yo utilizo esto con un DAC para obtener un 4-20mA controlado digitalmente y con unos cuantos puentes puedes hacer que se hunda o se alimente.

Answer 2

Lo que describes es una Lazo de corriente de 4-20 mA . La implementación de los bucles actuales es muy amplia, sin embargo, yo iría con un enfoque similar a este . El rango de entrada es de 0-5v para el ejemplo que he dado, pero usted podría fácilmente escalar su entrada hasta 5v como máximo utilizando un divisor de voltaje. El circuito es bastante robusto y relativamente fácil de implementar y se parece a esto:

Answer 3

Mi solución preferida para las entradas de voltaje que conducen a los lazos de corriente de 4-20mA es la de 8 pines XTR117 . Es trivial de implementar, y está especificado precisamente para el rango de entrada de 24 voltios en la pregunta. Funciona de 7,5 voltios a 40 voltios, y la señal de entrada a escala completa es igual al Vcc utilizado.

Una resistencia de entrada, un transistor y ya está: Sólo 2 componentes externos . La fuente de tensión de alimentación puede estar en el extremo receptor, por lo que el dispositivo remoto ni siquiera necesita una fuente de alimentación local.

El ancho de banda de la señal, de 380 KHz, es más que suficiente para la entrada de cambio lento que implica la pregunta.

Una ventaja añadida para los dispositivos remotos es la salida integrada del regulador de 5 voltios y 12 mA, a menudo suficiente para algunos circuitos lógicos básicos o un LED indicador, lo que permite ahorrar en el número de piezas de la placa remota.

Recuerdo que esta pieza, o algún sustituto, solía estar disponible en un paquete DIP, y esa versión era mucho mejor en la descarga de calor que la versión MSOP, por lo tanto, mucho mejor en un entorno industrial duro. Lamentablemente, el DIP ya no parece estar disponible.

Answer 4

Yo consideraría hacerlo de esta manera.

Este circuito (abajo) toma una tensión de entrada Vin y con los valores indicados produce una fuente de corriente de alto cumplimiento de Vin/100. Para 20mA a la carga, Vin debe ser 2V. Para 4mA a la carga, Vin debe ser de 0,4V.

Lo siguiente es mapear la entrada de 0 a 24V a 0,4V a 2V. Yo lo haría reduciendo la entrada 0->24V a 0->5V y añadiendo 1,25V (en serie con la señal reducida) a través de un regulador de derivación en serie como el REF1112: -

Etapas: -

• Entrada de 0 a 24V
• se convierte en 0 a 5v
• convirtiéndose en 1,25V a 6,25V
• pasando de 0,4V a 2V

Esto alimenta el circuito superior.

Formas alternativas Podrías añadir 6V a la entrada de 0-24v produciendo 6V-30V y luego dividir esto por 15 para obtener 0.4V a 2V. Usa un TL431 para hacer un voltaje de derivación de 6V y aplícalo en serie con el voltaje de entrada. Sin embargo, esto requiere un voltaje de entrada que se obtiene de una baja impedancia.

Si se requiere un disipador de corriente, con referencia al diagrama superior sólo se requiere la primera etapa - es un disipador de corriente y su resistencia de emisor puede hacerse de 100 ohmios.

Disipación del calor Una corriente de salida de 20mA puede calentar las cosas y si el raíl de alimentación positivo para la fuente/sumidero de corriente es alto (digamos 15V) la disipación de potencia en el FET de salida podría ser de 250mW en una carga de baja impedancia - esto requiere atención en el diseño y posiblemente disipación de calor en el cobre de un PCB.

Answer 5

La unión de las tecnologías de la era espacial y de la edad de piedra: 1) ATtiny85 2) Potenciómetro digital SPI 3) Regulador lineal ajustable con potenciómetro entre la salida y el ADJ, como un LM350 4) Unas cuantas resistencias de ajuste y condensadores de desacoplamiento 5) Tu fuente de corriente está en el terminal ADJ, y estará a una tensión como máximo (Vdrop + Vadj) por debajo de la tensión de entrada.

Haga que el ATtiny muestre la tensión de entrada a través de un divisor resistivo. Esto puede hacerse a una velocidad de 10 kHz o superior. Haga que el Attiny emita datos de control al potenciómetro digital para controlar la resistencia de retroalimentación.

Si utilizas un regulador con una referencia de 1,25V, la resistencia a 4 mA sería (1,25 / 0,004) == 312,5 Ohms. A 20 mA, tienes (1,25 / 0,020) == 62,5 Ohms. AD5254 o AD8403 funcionaría; es una pieza de 1kOhm que puedes agrupar de 4 en 4 para obtener un rango de 250 Ohm; añade una resistencia de 62,5 Ohm y cubrirás todo el rango perfectamente.