Простой калибратор токового сигнала

Прибор используется для выдачи токового сигнала 4-20мА и измерения постоянного тока до 50мА при внешнем напряжении 24 вольта.
Данный сигнал используется для получения сигналов от различных датчиков с целью управления исполнительными устройствам. Токовая петля 4-20 мА представляет собой стандарт проводного интерфейса, в котором сигнал кодируется в виде аналогового тока. Ток 4 мА соответствует минимальному значению сигнала, а ток 20 мА соответствует максимальному значению сигнала.Широко используется в промышленной электронике.

Преимущества токовой петли:
Во-первых, низкоомный контур в токовой петле обеспечивает высокую стойкость к внешним шумам. В соответствии с законом Кирхгофа сумма токов замкнутого контура равна нулю. По этой причине в токовой петле невозможно ослабление или усиление тока. На практике питание токовой петли осуществляется от источника напряжения 12 до 30 В, но электроника передатчика преобразует напряжение в ток. С другой стороны, интерфейсы, использующие сигналы напряжения, строятся на основе высокоомных контуров, которые оказываются весьма восприимчивыми к помехам.
Во-вторых, токовая петля имеет естественную функцию самодиагностики: если контур разрывается – ток падает до нуля, что автоматически определяется схемой. После этого формируется аварийное предупреждение и производится локализация разрыва.

Ccылки на нужные компоненты:
переключатели
https://aliexpress.ru/item/item/1005003245965547.html
переменный резистор
https://aliexpress.ru/item/item/4001228594100.html
преобразователь сопротивления
https://aliexpress.ru/item/item/4000469200376.html
плата защиты аккумулятора
https://aliexpress.ru/item/item/32786777105.html
повышающий преобразователь
https://aliexpress.ru/item/item/1005001636511712.html

Основной критерии при разработке прибора наилучшие характеристики точности при минимальной цене примерно 10$. Точность измерения тока нужна не менее 0.1%. Поэтому был куплен 5 разрядный милиамперметр с заявленной китайцами точностью 0.08. Сначала хотел сделать пассивный и активный режим( с выдачей 24в, третье гнездо для него), но чтобы народ не путался оставил только пассивный.

Схема прибора



Описание схемы прибора
Сердце прибора преобразователь сопротивления платинового термометра в токовой сигнал.
Он преобразовывает сопротивление 90-330ом в 4-20мА. В нем не работают подстроечники нуля и диапазона. Поэтому с помощью резистора R3 подбирается 0, а резистором R4 диапазон прибора.Переменным резистором осуществляется регулировка тока в диапазоне 4-20мА.
Резистор R1 для ограничения тока замыкания, для очень длинных линий связи можно уменьшить.
Измеритель тока довольно точный милиамперметр на 50 мА (но медленный ацп). Показания на нем можно подстроить подстроечным резистором.
Выключателем S1 осуществляется переключение между режимом измерения и выдачи токового сигнала ( он просто исключает из цепи задатчик тока).
Повышающий преобразователь нужен для повышения напряжения до 6в, так как милиамперметр работает в диапазоне 4-25в.
Плата защиты аккумулятора защищает аккумулятор от полного разряда и перезаряда.

Прибор делается за час. Половина соединений под зажимные винты.Количество паек минимально.

Можно отказаться от резисторов R3 и R4, тогда диапазон изменения тока будет от 3 до 25 мА.
Если нужен вариант с пониженной точностью, но полностью автономный, без внутреннего питания.Включаем вместо электронного миллиамперметра и выкидываем цепи с преобразователем и аккумулятором.
sl.aliexpress.ru/p?key=ZEt7xTw

Результаты сравнения с проф.калибратором

К сожалению у меня нет приборов с точностью от 0.005%
поэтому фото сравнения с профессиональным дорогостоящим поверенным калибратором mA-cal-R (точность измерения тока 0.05%).



Видим чем выше ток, тем больше погрешность. Результат можно улучшить подстроечником милиамперметра( но сразу предупрежу он очень хрупкий).

В полностью собранном виде