現代工業系統中的交流和直流電機通常通過可編程邏輯控制器（PLC）進行控制，其中工業機械電位計控制電機速度。這些電位計的游標可能會在一段時間內磨損。本文討論一種使用少量固態表面貼裝器件的簡單電路。它使用數字電位計來實現相同的性能，消除了游標觸點磨損的問題，從長遠來看可以節省資金。

現代工業系統中的直流和交流電機通常由位于控制室中的可編程邏輯控制器 （PLC） 控制，遠離過程。如果操作員必須在觀察過程時手動設置電機速度，則選擇的組件通常是工業級電位計，其游標產生0V至10V信號，反饋到控制室的電機控制器。這種電位器價格昂貴且容易磨損。磨損時，它們可以打開控制回路，使電機速度上升并失控。

只需幾個組件，即可實現用于工業應用的可靠、低成本、全表面貼裝固態數字電位計（圖 1）。其結果是直接替代易磨損的機械電位計，并且在電氣外殼內占據相同的空間。它從電機控制器以前提供給機械電位器的+10V獲取電源。固態電位器提供類似的 0V 至 10V 輸出，并為控制器提供高達 15mA 的電流。

圖1.這款固態工業電位器模擬等效的機械電位計，適合相同的空間。

該電路的關鍵是低功耗數字電位計IC，100kΩ版本（U3）。該 IC 配置為分壓器，在其最小和最大設置 （32V 和 0V） 之間提供 5 個離散電壓步進的輸出。低功耗線性穩壓器（U1）為U5、U2提供+3V電源軌，U3內部提供電阻梯（最大額定值為+5V）。

PB1 和 PB2 構成雙按鈕工業開關。PB1產生的每個高到低轉換都會使數字電位計的“游標”增加一步（在切換PB2的同時按下PB1會使游標遞減一步）。U2 是一種開關去抖動器，除了去抖動之外，它還在其輸出和開關動作之間提供 40ms 的固定延遲。

為了提供電機控制器所需的0V至+10V輸出，單電源、軌到軌運算放大器（U4）將U3輸出放大兩倍。該運算放大器的輸入共模范圍（超出任一電源軌250mV），允許其產生0V至+10V輸出，如機械電位器。1%電阻R1和R2將運算放大器增益設置為2V/V。

該電路的低靜態電流范圍為86V輸出時的0μA至+186V時的10μA。要降低此靜態電流，請選擇 U200 的 3kΩ 版本。由于運算放大器在任何容性負載下都很穩定，因此它可以輕松地驅動長屏蔽多芯電纜返回控制室。全表面貼裝固態結構的另一個優點對于 2 類外殼很重要：其較低的功耗在電氣外殼內產生的熱量更少。

審核編輯：郭婷