Источник 24 В постоянного тока для 0–5 В постоянного тока или 4–20 мА для ручного ввода

4–20 мА обычно используются в промышленных системах и имеют несколько преимуществ по сравнению с управлением 0–10 В или 0–5 В.

• Он менее чувствителен к индуцированному шуму.
• Падение напряжения на проводах компенсируется. Передатчик регулирует напряжение для поддержания тока сигнала. Возможна длинная прокладка кабеля.
• Поскольку сигнал «ноль» равен 4 мА, мы можем отличить «ноль» (4 мА) от обрыва кабеля (0 мА).
• Состояние неисправности может сигнализироваться отправкой, например, 2,5 мА.
• Дистанционный датчик может питаться от контура при условии, что он может работать при токе не менее 4 мА. Нужно всего два провода.

Поскольку вы хотите поэкспериментировать, управление напряжением — гораздо более простой вариант.

Источник будет 24 В постоянного тока, и я хочу, чтобы вход регулировался вручную (при условии, что с помощью потенциометра). Входное сопротивление для входа 0-5 В постоянного тока составляет 150 кОм.

^{смоделируйте эту схему - схема, созданная с помощью CircuitLab}

Рис. 1. Получение 0–5 В от источника питания 24 В.

Мы не хотим, чтобы входной импеданс сильно нагружал потенциометр, иначе отклик не будет линейным. Если вход ПЛК составляет 150 кОм, мы должны выбрать 1/10 этого значения для потенциометра. Банки по 15к не распространены, поэтому мы выберем 10к - даже лучше. Математика тоже проста: 2 кОм на выходной вольт.

Теперь нам просто нужно рассчитать значение R1, чтобы на нем упало 19 В. Снова используя 2 кОм/вольт, мы получаем 38 кОм. 39 кОм — ближайшее стандартное значение.

Еще одна проверка: мощность, рассеиваемая на резисторе, будет равна

$$P = \frac {V^2}{R} = \frac {29^2}{39k} = 21~mW$$

Резистор на 1/4 Вт будет работать вечно.

... или входное сопротивление для входа 4-20 мА составляет 200 Ом.

Почти наверняка 250 Ом (не 200), потому что вы перемыкаете резистор на входе 0–5 В, чтобы 20 мА давали 5 В.$R = \frac {V}{I} = \frac {5}{20m} = 250~\Omega$. 4–20 мА будут считаны как 1–5 В на аналоговом входе.

Общим для обоих этих типов входов является то, что они зависят от внутреннего (относительно ссылки на ПЛК) — они не являются «логарифмическими» или пропорциональными входному напряжению. Чтобы получить высокую степень точности и стабильности, вам нужен внешний эталон, чтобы вращение потенциометра приводило к известному и стабильному (в абсолютном выражении) напряжению или току.

Когда у вас есть сигнал, ток больше подходит, чем напряжение, для передачи на большие расстояния в среде с электрическими помехами. Если потенциометр находится в том же шкафу, что и ПЛК, для большинства целей это не имеет большого значения.

Самое простое и, возможно, лучшее решение — купить преобразователь потенциометра в ток (или напряжение), который будет преобразовывать вращение потенциометра в напряжение или ток.

Вместо использования резисторов, самодельным решением, которое я мог бы предложить, было бы использование регулятора напряжения TO-220, такого как LM7805, для получения напряжения 5 В (лучше всего добавить пару конденсаторов — пара электролитов 10 мкФ/50 В будет работать хорошо). Затем вы можете использовать потенциометр разумного значения (например, 1K-10K) и подключить очиститель непосредственно к входу ПЛК — если ваш ПЛК обеспечивает такой выход (5 В), это было бы еще лучше. Вы также можете сделать преобразователь потенциометра в ток, но это немного сложнее - есть так называемые микросхемы 2-проводного передатчика, которые делают большую часть работы за вас, ознакомьтесь с предложениями Texas Instruments (в девичестве Burr-Brown). в своей серии XMTR (передатчик). В любом случае вы получите точность в пределах нескольких процентов, избегая влияния большой изменчивости сопротивления элемента горшка (часто +/- 20%).

Нужен ли вам радиатор с 7805? Что ж, если мощность меньше 600 мВт, вы, как правило, не будете, поэтому элемент горшка может быть всего 200 Ом (регулятор сам потребляет 5 мА или около того), прежде чем вам нужно будет рассмотреть теплоотвод для разумных условий. Если пользователь закоротит выход, 7805 ограничит ток и температуру, что является своего рода опасной для жизни ситуацией для регулятора, но обычно они выживают. Добавьте самовосстанавливающийся предохранитель PTC, если вам нужна дополнительная защита. Резистор также можно использовать, но увеличьте входной конденсатор и рассчитайте резистор так, чтобы входное напряжение 7–10 В соответствовало минимально допустимому сопротивлению элемента потенциометра (например, 24–10 В/(5 мА + 5 В/Rpot) = 1,4 кОм. можно использовать резистор 1,3 кОм 1/2 Вт, если вы ограничите сопротивление потенциометра до 1 кОм или выше.