Здравствуйте!

Задача следующая.
Спроектировать измеритель давления. Датчик OT-1 0-10 Бар, двухпроводное исполнение.
Фактически измеритель представляет из себя небольшую плату, на которой SPI АЦП и аналоговые цепи для подключения датчика.
Плата подключается к уже готовому контроллеру по SPI.

Прочитал несколько статей по петле, прошелся поиском (google) по форуму, но не нашел ответов на свои вопросы.
Прошу помочь разобраться.

1. Гальваническая развязка.
В каких случаях нужна, а в каких не нужна?
На что влияет?
Хотелось бы увидеть структурную схему петли с прорисовкой входных/выходных цепей устройств.
Или что-то в этом роде.

2. Защита аналогового входа.
Как я понимаю, шунт защищать смысла нет. А вот аналоговый вход защитить нужно. В форуме советуют стабилитрон (напряжение стабилизации немного больше, чем напряжение на шунте при токе 20 мА) и предохранитель на 1 А. Это на случай КЗ в линии. Не понимаю, как высокое напряжение в этом случае может повредить аналоговый вход?

3. Питание датчика.
Любой датчик, питающийся непосредственно от петли должен потреблять не более 4 мА?
Кстати, сколько потребляет OT-1 - в даташите не указано. Или предполагается, что он автоматически удовлетворяет выше приведенному требованию?

Благодарю заранее.

Интересная схема, первый фотодиод как я понимаю для линейности?
Люблю такие схемы, но есть не достаток - возможна какая-то настройка (при большом объеме не вариант), много рассыпухи (у меня места ваще мало). И температура... оптопары как я помню достаточно чувствительны.
Спасибо за вариант!

Ну,... можно сделать не из рассыпухи, хотя б на сдвоенных транзисторах. Как раз температуру держит нормально, за счет обратной связи. Использована стандартная схема из datasheet на линейную оптопару. Встречалась подобная схема и на ОУ.

Спокойно выпускаем серийно, правда серия не очень большая. Работает стабильно без настройки.

Сообщение отредактировал ValeriyM - Sep 8 2011, 09:59

мне кажется, можно и попроще. модели сдвоенной диодной оптопары у меня нет, поэтому две транзисторных:

для симулятора пойдет, а вот для практики, вопрос? Смысл как раз в том, что излучащий диод один и в одном корпусе с другими.

spice модель оптопары есть в datasheet

*HCNR200 Linear Optocoupler SPICe Model
* LED Cathode
* | LED Anode
* | | PD1 Cathode
* | | | PD1 Anode
* | | | | PD2 Anode
* | | | | | PD2 Cathode
* | | | | | |
.SUBCKT HCNR200_XXX 1 2 3 4 5 6

*LED circuit
QLED1 8 2 7 QCPL .5
QLED2 9 2 7 QCPL .5
VLED 7 1 DC .685
VPD1 8 1 DC 2
VPD2 9 1 DC 2

*Input photodiode circuit
DPD1 4 3 DPHOTO
FPD1 3 4 VPD1 -1
CPD1 4 3 8P

*Output photodiode circuit
DPD2 5 6 DPHOTO
FPD2 6 5 VPD2 -1
CPD2 5 6 8P

*Photodiode model
.MODEL DPHOTO D(IS=4.5E-12 RS=150 N=1.3 XTI=4 EG=1.11
+ CJO=14P M=1.96 VJ=1.9)

*LED/Optical-coupling transistor model
.model QCPL NPN(IS=2.214E-19 BF=10m NF=1.010 IKF=11.00m ISE=1.167P
+ NE=1.737 RB=3.469 VAF=100 TF=1.77U CJE=80P)
.ENDS

Сообщение отредактировал ValeriyM - Sep 8 2011, 10:20

это понятно, транзисторные оптопары нужно заменить на сдвоенную диодную

Именно нужен одна оптопара, иначе всевозможные технологические разбросы проявятся.
А так да, температура действительно будет компенсироваться за счёт обратной связи.
Надо будет посмотреть!

Здесь лежит куча документации по оптронам. Очень даже неплохая

Рискну поднять некро-тему, чтобы не плодить новых.

Надо преобразовывать токовый сигнал датчика давления (например, ПД-100) в единицы измерения давления.
Плата устройства будет находиться под боком двух небольших частотников и пускателей движков, на некоторые её контакты будет заведено 220В.
Помех и наводок, возможно, будет много.
Товарищ пытался сделать свой вариант - столкнулся с наводками, в итоге поостыл и забросил.

Нашёл вот такую схемку:
[attachment=92678:8512516175542.png]
К ней краткий комментарий:
"R1=R2. Ток через резистр R3 будет таким же, как и измеренный исходный ток. Преимущество этой схемы по сравнению со схемой с одной оптопарой и резистором R1 - нивелирование нелинейности, которой подвержены оптопары."
Далее выложивший советует пользовать или две оптопары из одной серии или одну сдвоенную, если напряжения невелики.

Есть несколько вопросов по этой схеме:
1) Как подобрать резисторы R1 и R2? C R3, вроде бы, понятно.
2) ОУ можно взять любой?
3) Есть ли у схемы преимущества \ недостатки по сравнинию с предложенными в теме вариантами, в частности вариантом форумчанина stells.

И ещё, какие меры при составлении схемы можно предпринять, чтобы не закончить, как мой товарищ? (разводка печатной платы - отдельный вопрос).

вообще-то 4-20 мА - сильная штука, у меня сигналы 4-20 мА приходит в шкаф, где частотники на 35 и 15 кВт и пяток 40-амперных пускателей, совсем никаких проблем нет - причем кабель даже не экранирован, витая пара обычная 5 или 5Е, и не особо интегрирую - двойной RC фильтр с tau=10 мс. Землить надо по науке, без петель - имхо единственная может быть засада, возможно кабель экранированный применить придется.

Бегло читаем этикетку — изоляция не указана вовсе.

Следовательно, один из выводов соединён с корпусом и требуется изолированный БП. Плюс эталон, т.е. соответствующего классу датчика, особого ценового диапазона и класса резистор, преобразующий сигнал датчика в напряжение, который один потянет ещё на столько же денег, а то и в разы больше.

На фоне этих двух обязательных затрат, нет никакого смысла экономить копейки и тратить время на выдумывание каких-то сомнительных способов передачи данных. Следовательно, ставится соответствующего же классу датчика ИОН, обыкновенный сигма-дельта АЦП с интерфейсом SPI и какой-либо цифровой изолятор.

Ещё раз. Погрешность преобразования тока в напряжение определяется погрешностями эталонов сопротивления и напряжения. Ну и цена за всё это — тоже в прогрессии. Так что, пусть заказчик подумает семь раз — может в реальности его и 5% устроит.

Я пытаюсь смостырить пульт к частотникам: скомбинировать задатчик и контроль работы и включения ЧП. Датчики заведены в частотники и к АДИ-01.1.
Делаю это по собственной, наказуемой инициативе, за свой счёт - всё и так работает, но операторы каждый раз бегают до щита и, частенько, за обслуживающим персооналом.


А типовые схемы есть для рассмотрения? Чтобы наверняка. Я бы вскрыл один из АДИ - посмотреть как это реализовано там, но они поверяются и на моей памяти ни разу не выходили из строя.

Точность этой схемы зависит от разброса параметров оптопар. Для получения приличной точности придется подбирать идентичные оптопары.

Если использовать сдвоенные оптопары, можно нарваться на плохую изоляцию между двумя светодиодами.

Есть специальные спаренные аналоговые оптроны, заточенные под такие схемы. Сименс делал такие оптроны, обещали 0.5% точности, как я помню. Но и стоили они очень дорого.

В общем, вряд ли эти навороты оправданы. Проще взять готовые изоляторы, например, http://www.analog.com/en/products/interfac...inear-isolators

А где анализ работы "товарища" ? Его схема, какие именно "наводки" он видел, ну и хоть бы фотография его монтажа. Это, кстати, поможет второй раз не наступать на те же грабли.

Непонятно, зачем вообще развязывать источник сигнала от измерителя. Если нужно- так можно и позже, по цифре отвязаться.
Согласен с мнением что токовая петля-штука дубовая, любопытно какие такие наводки там ловились и в какой части схемы. Может, у товарища процессор сбивался или АЦП. Или блок питания не так петлю питал, или еще что-нибудь.

Немаэ. Можно попросить сделать фото ПП и её схему, а нормальную схему всего расключения он так и не нарисовал.
До того как демонтировать свою приблуду, он возился с индикационной арматурой на выходах реле - они тускло горели. Давление в линии было неустойчивым, ЧП то разгонял, то тормозил движки почти до минимума.
Думаю, что он не правильно развёл печатную плату - отсюда и наводки и неустойчивая работа. Что конкретно было - не знаю.

Мне бы пока норм схему для основного узла, измеряющего токовый сигнал датчика давления, а остальное как-нибудь сам.

Сообщение отредактировал kreker - May 29 2015, 02:22

Шунт тока-АЦП-микроконтроллер. Хотите гальванически развязать - развязывайте либо АЦП от МК, либо все устройство от линии связи.

Если взять АЦП с имеющимся внутри программируемым усилителем и интегрированным источником опорного напряжения- то проблем вообще никаких, такой АЦП минимизирует длину цепей, которые чуствительны к наводкам (сигналы напряжения).

Мой любимый АЦП со встроенным референсом- AD7792. У него встроенный референс имеет точность 0.01%. Но посмотрите все семейство, именно этот Вам избыточен может быть.
Если без встроенного референса- то я применяю AD7192: у него есть интересные плюшки вроде раздельных напряжений питания аналоговой и цифровой части и дискретные пины общего назначения, можно ими чего-то поуправлять в нагрузке, ну и несколько референсов разных подключить можно одновременно.

Когда я делал первую систему именно под токовые датчики- так вообще поставили 50 Ом шунты, источник напряжения 24 вольта, ограничитель на резисторе-стабилитроне, мультиплексоры 561кп2 и PIC16F877 со встроенным 10-битным АЦП, гальваническая развязка по линии связи и внешнему питанию. Полтора десятка 24-каналок работало, наверное, лет 10 без особых проблем на насосных станциях и на генерирующих ТЭЦ. И никаких сбоев, хотя двигателей и всяких заслонок с электроприводом вокруг много и провода к датчикам разные и давно протянутые были. Но это было давно, еще до SMD и интернета.
Дубовые они, линии с токовым выходом. Сложно что-то напортачить.

А конкретная схема- тут все зависит от доступной элементной базы: если Вы скажете что вокруг есть, то будет легче советовать. Взять 12-битный АЦП и сделать 0.5% устройство волне просто. Предпочтительней взять сигма-дельта АЦП, он замечательно сам отфильтрует многое.