Формирование тока 4-20 ма, Подскажите со сопособом формирования токового сигнала. Опции

[Stasevuch]

Задача заключается в формировании токового сигнала в диапазоне от 4 до 20 ма. Управляющий сигнал -8 бит от Атмеги. Всё это делается для эмуляции датчика топлива в автомобиле.Напряжение бортовой сети 24 В. Схема подключения датчика к регистратору : + U пит (т.е. 24 В.), общий и выход от датчика). Из предполагаемых путей решения вопроса предлагается следующий : последовательная цепь резисторов с номиналами R-2R-4R ... 128R c параллельно подключёнными к каждому из резисторов оптореле управляемых с процессора . Требования к точности невысокие. моделирование в Proteus даёт желаемый результат. Вопрос в том - типичная ли подобная схема реализации?

Сообщение отредактировал Stasevuch - Nov 6 2007, 22:38

[tyro]

Задача заключается в формировании токового сигнала в диапазоне от 4 до 20 ма. Управляющий сигнал -8 бит от Атмеги. Всё это делается для эмуляции датчика топлива в автомобиле.Напряжение бортовой сети 24 В. Схема подключения датчика к регистратору : + U пит (т.е. 24 В.), общий и выход от датчика).

Если допустима регулировка среднего значения. то поставьте транзисторный ключ, с ограничивающим резистором, а регулировка - ШИМ (одна ножка Атмеги).

[Designer56]

Приведенная схема не является источником тока- её выходной ток зависит от сопротивления нагрузки R1

[alexander55]

Задача заключается в формировании токового сигнала в диапазоне от 4 до 20 ма.

Могу предложить два варианта.
1 вариант. 2 преобразования.
Код-напряжение (ЦАП) -> Напряжение - Ток.
2 вариант с ОС по напряжению на шунте.
Выбирайте сами. В каждом варианте есть плюсы и минусы.

[rezident]

Все уже украдено до нас
http://www.caxapa.ru/sch/pwm.html

[alexander55]

Все уже украдено до нас

Да, использование ШИМ - это альтернативный вариант применению ЦАП.

[Designer56]

Все уже украдено до нас
http://www.caxapa.ru/sch/pwm.html

Это слишком сложная схема для такого простого случая.

[alexander55]

Это слишком сложная схема для такого простого случая.

Да нет, там уже ATmega присутствует (автор сообщил).

[rezident]

Это слишком сложная схема для такого простого случая.

Сложная??? DC/DC и две м/с это сложно? А ЦАП на резисторах это проще что ли? Резисторы-то придется не хуже 0,1% ставить, обойдутся они в немалую сумму и будет такой ЦАП напряжение, а не ток (что требуется в усливиях) регулировать.

[Stanislav_S]

Все уже украдено до нас
http://www.caxapa.ru/sch/pwm.html

ИМХО все таки схема сложная и дорогая ADUM выбросить, поставить что - нибудь подешевле, ну например H11, фильтр оставить, вместо XTR поставить обычный источник тока - один ОУ два резистора, стабилитрон и полевой транзистор. Что то типа такого.

Прикрепленные файлы

 11.pdf ( 51.57 килобайт ) Кол-во скачиваний: 369

 

[Stasevuch]

На тему схемы выложенной на "Сахаре" - в любом случае этот вариант в пролёте потому как такие "экзотические" компоненты которые в ней используются в наших краях не водятся. Так что выбор пал на схему с ШИМ-ОУ-Полевой транз. К слову - программирование AVR за неделю с нуля освоил , а этот токовый выход меня убивает .

Сообщение отредактировал Stasevuch - Nov 7 2007, 16:19

[Максим Зиновьев]

Как раз недавно пришли журнальчики от Maxim/Dallas
Maxim
D/A CONVERTER design guide 9 22nd edition

ЦАП с токовым выходом.

Еще есть сдвоенные 30 мА max5548 (8 b ) и max5550 (10 b )
с возможностью запараллелить выходы и удвоить ток... Но они от питания

Вот это было бы идеальным решением (жаль, что пока не выпускается мс).



Осталось подглядеть и сделать на "дискретных" элементах

Сообщение отредактировал maximiz - Nov 7 2007, 16:28

[Stanislav_S]

ИМХО все таки схема сложная и дорогая ADUM выбросить, поставить что - нибудь подешевле, ну например H11, фильтр оставить, вместо XTR поставить обычный источник тока - один ОУ два резистора, стабилитрон и полевой транзистор. Что то типа такого.

Кстати, забыл добавить, поскольку LM358 двойной ОУ , то сам бог велел на второй половинке сделать ФНЧ

[Designer56]

Резисторы-то придется не хуже 0,1% ставить, обойдутся они в немалую сумму и будет такой ЦАП напряжение, а не ток (что требуется в усливиях) регулировать.

Собственно, незачем ведь вообще приведенную автором схему применять, соответственно и резисторов столько не нужно прецизионных..

[Stasevuch]

Объясните , пожалуйста .для тех кто на бронивикне , как переделать эту схему таким образом что бы нагрузка (R Load) включалась на землю , а не на Uпит. Потому как по тех документации проверка настоящего датчика осуществляется путём подключения милиамперметра между выходом и общим проводом через R нагрузки от 0 до 600 Ом .

[muravei]

как переделать эту схему таким образом что бы нагрузка (R Load) включалась на землю , а не на Uпит.

Полевик другой проводимости (Р) , ну и то, что на земле -к питанию, и наоборот. Опер как есть.

[rezident]

Полевик другой проводимости (Р) , ну и то, что на земле -к питанию, и наоборот. Опер как есть.

Во-первых, не "другой проводимости" а с другим типом канала. Полевой транзистор все же униполярный, на не биполярный.
Во-вторых, в этом случае придется "привязывать" всю схему к +Vcc, а не GND. Т.е. токовый датчик включать также в цепь истока, но уже к Vcc.
В-третьих, у этой схемы есть один существенный недостаток, в отличии от схемы на XTR115/116 она не может быть запитана непосредственно от токовой петли, т.к. в цепи ООС не учитывается собственный ток потребления. Поэтому ей необходим отдельный источник питания. Чтобы посмотреть как можно реализовать возможность запитки непосредственно от токовой петли посмотрите внутренюю схемотехнику упомянутой XTR115 или XTR116. У них, кстати, в качестве внешнего регулирующего элемента используется биполярный транзистор.

[Stasevuch]

В-третьих, у этой схемы есть один существенный недостаток, в отличии от схемы на XTR115/116 она не может быть запитана непосредственно от токовой петли

В нашем условии дополнительный источник питания присутствует - поэтому вопрос запитки от токовой петли не стоит .

[muravei]

в этом случае придется "привязывать" всю схему к +Vcc, а не GND. Т.е. токовый датчик включать также в цепь истока, но уже к Vcc.

Ну и я о том.

ну и то, что на земле -к питанию, и наоборот.

[Stasevuch]

В результате учтённых рекомендаций родилась вот такая вот схема с включением нагрузки на землю. Судя по Протеусу - работает .Правда тот же самый Протеус ругается когда всё это во пытаешся включит к цифровой части (выход ЦАП) что то вроде нет общей земли между цифровой и аналоговой частями схемы..

[Designer56]

Вот кусок живого прибора с выходом 4-20 мА. Двухполюсник. Вход- левый конец резистора R11.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[alexander55]

В результате учтённых рекомендаций родилась вот такая вот схема с включением нагрузки на землю. Судя по Протеусу - работает .Правда тот же самый Протеус ругается когда всё это во пытаешся включит к цифровой части (выход ЦАП) что то вроде нет общей земли между цифровой и аналоговой частями схемы..

Обратите внимание, что регулировании выходного тока 4-20 мА осуществляется изменением входного напряжения от 24-R35*0.004 до 24-R35*0.02 (я не вижу, чему у Вас равно R35 - очень мелко).
Пусть R35=240 Ом, тогда
4 мА - 23 В
20 мА - 19.6 В.
Все понятно или продолжить ?

[Stanislav_S]

В результате учтённых рекомендаций родилась вот такая вот схема с включением нагрузки на землю. Судя по Протеусу - работает .Правда тот же самый Протеус ругается когда всё это во пытаешся включит к цифровой части (выход ЦАП) что то вроде нет общей земли между цифровой и аналоговой частями схемы..

Прскольку для источника вытекающего тока управляющие напряжение ( как уже заметили) отсчитывается относительно положительного источника питания то перед выходным каскадам установите промежуточный каскад, примерно вот такой, таким образом управляющее напряжение для выходного каскада будет отсчитываться относительно положительного напряжения питания.

Прикрепленные файлы

 22.pdf ( 15.52 килобайт ) Кол-во скачиваний: 149

 

[stoker]

Вопрос, у вас 4-х проводка или 2-х проводка? Питать схему собираетесь от 4-20?
Если да, то лучше схемы на XTR, а главное дешевле, вы не наёдёте. Кстати, вы можете сигнал формировать, не ШИМом как предлагали, а вышей схемой на R/2R резюках и подавать на вход XTR. В сущности схема: ваш контроллер, XTR115(6), и резюки, ну и внешний транзистр.
И не мудрите со с источниками тока, вы запаритесь их настраивать, когда будете калибровать по 100 в день.

Сообщение отредактировал stoker - Nov 9 2007, 18:54

[Alex255]

Задача заключается в формировании токового сигнала в диапазоне от 4 до 20 ма. Управляющий сигнал -8 бит от Атмеги. Всё это делается для эмуляции датчика топлива в автомобиле.Напряжение бортовой сети 24 В. Схема подключения датчика к регистратору : + U пит (т.е. 24 В.), общий и выход от датчика). Из предполагаемых путей решения вопроса предлагается следующий : последовательная цепь резисторов с номиналами R-2R-4R ... 128R c параллельно подключёнными к каждому из резисторов оптореле управляемых с процессора . Требования к точности невысокие. моделирование в Proteus даёт желаемый результат. Вопрос в том - типичная ли подобная схема реализации?

Может проще так будет?
http://www.analog.com/en/prod/0%2C2877%2CAD5410%2C00.html
Должны скоро выйти.

[alexander55]

Может проще так будет?
http://www.analog.com/en/prod/0%2C2877%2CAD5410%2C00.html
Должны скоро выйти.

Это хорошее решение. Все есть.

[rezident]

Может проще так будет?
http://www.analog.com/en/prod/0%2C2877%2CAD5410%2C00.html
Должны скоро выйти.

В таком случае уж лучше AD421 они уже давно выпускаются.

[stoker]

В таком случае уж лучше AD421 они уже давно выпускаются.

Решение хорошее, но дорогое, 300р. за микруху.

В нашем условии дополнительный источник питания присутствует - поэтому вопрос запитки от токовой петли не стоит .

Кстати, почему вы не решили запитаться от петли?
Я делал 4-20 + HART, схема полностью питалась от 4-20.

Сообщение отредактировал stoker - Nov 12 2007, 11:17

[alexander55]

Решение хорошее, но дорогое, 300р. за микруху.

Дороговато будет, но AD всегда была недешевой фирмой.
М.б. что-то есть не с 16-битыми DAC, а, скажем, с 12-битными. Или у максима.

[rezident]

Дороговато будет, но AD всегда была недешевой фирмой.
М.б. что-то есть не с 16-битыми DAC, а, скажем, с 12-битными. Или у максима.

Мы для организации токового выхода 4-20мА с управлением по SPI и запиткой от токовой петли когда-то использовали TLP281-4 + 74HC14 + DAC7611 + XTR115 + BCP56. На TLP281-4 была гальваноразвязка. 74HC14 нужна потому, что у DAC7611 нет триггеров Шмитта на входах. В схеме еще использовалось два прецизионных резистора, которыми задавался начальный ток 4мА и диапазон изменения тока 4-20мА.

[stoker]

Кстати, автору нужна развязка?

[rezident]

Кстати, автору нужна развязка?

Дык поскольку

В нашем условии дополнительный источник питания присутствует - поэтому вопрос запитки от токовой петли не стоит .

видимо - нет.

[Alex255]

В таком случае уж лучше AD421 они уже давно выпускаются.

Дело во-первых - в цене (AD54xx обещают вдвое дешевле), а во-вторых - во встроенном ключе

[Коляй]

Некий стандарт такой 4...20ма. Недавно юзал датчик давления Маде ин Мексика. Дык там только два провода/ + 8...36в и выход именно такой 4...20ма. Корпус не используется! Милиамперметр подключался в разрыв любого провода. Давление 0...16 кгс/см. Показывал очень четко! На взгляд по габаритам максимум что туда запихано это SOT-8.

[alexander55]

Некий стандарт такой 4...20ма. Недавно юзал датчик давления Маде ин Мексика. Дык там только два провода/ + 8...36в и выход именно такой 4...20ма. Корпус не используется! Милиамперметр подключался в разрыв любого провода. Давление 0...16 кгс/см. Показывал очень четко! На взгляд по габаритам максимум что туда запихано это SOT-8.

Есть и наши российские изделия. Недавно в изделии применяли АИР-20 ф. "Элемер". Это датчик давления c выходом 4-20 мА (для агрессивных сред, взрывобезопасный). Запитка осуществляется по той же токовой петле. Там стоит толи PIC, толи AVR. То же без проблем.

[Коляй]

Есть и наши российские изделия. Недавно в изделии применяли АИР-20 ф. "Элемер". Это датчик давления c выходом 4-20 мА (для агрессивных сред, взрывобезопасный). Запитка осуществляется по той же токовой петле. Там стоит толи PIC, толи AVR. То же без проблем.

Посмотрел. Ну и цены однако! Меньше 7000р и нету ничего!

[alexander55]

Посмотрел. Ну и цены однако! Меньше 7000р и нету ничего!

А для агрессивных и взрывоопасных сред ничего дешевле не бывает.

[Stasevuch]

Автор в лёгком недоумении ! На местном радиорынке о существовании ЦАП-ов знают немногие. Я то раритетную 572 серию не нашёл , сами понимаете о Мах воообще не заикаюсь . Так что переписываю программу атмеги под AD421 и жду это чудо в заказе.

Сообщение отредактировал Stasevuch - Nov 13 2007, 15:54

[stoker]

Вопрос автору, из каких соображений вы ставите дополнительный DC/DC, а не питаетесь от 4-20ма напрямую? Вам тока потребления нехватает влезть в 4ма? Или что то ещё. Просто 3-х проводные схемы, это прям раритет како-то.

Сообщение отредактировал stoker - Nov 13 2007, 15:47

[Stasevuch]

Вопрос автору, из каких соображений вы ставите дополнительный DC/DC, а не питаетесь от 4-20ма напрямую? Вам тока потребления нехватает влезть в 4ма? Или что то ещё. Просто 3-х проводные схемы, это прям раритет како-то.

Есть определённые условия , при которых используется именно трёхпроводная система. А поскольку ранее я не сталкивался с подобными вещами (трёх или двух проводными) то о раритетности не задумывался.. К сожалению у меня нет доступа к блоку контроля показания датчика , не документации на блок контроля , есть только диапазон тока .От него и пляшем . А то что есть возможность использовать источник питания , а не от токовой петли работать , так это только облегчает задачу , потому как , как я упомянал , с образцами последних достижений электронной промышленности в наших краях туго .

Сообщение отредактировал Stasevuch - Nov 13 2007, 16:22

[rezident]

А то что есть возможность использовать источник питания , а не от токовой петли работать , так это только облегчает задачу

Использование источника напряжения позволяет реализовать как sink current output, так и sourse current output. То бишь, как регулятор втекающего тока, так источник вытекающего тока. При запитке непосредственно от токовой петли получается только пассивный регулятор тока в линии, в которую он включен.

[stoker]

Использование источника напряжения позволяет реализовать как sink current output, так и sourse current output. То бишь, как регулятор втекающего тока, так источник вытекающего тока. При запитке непосредственно от токовой петли получается только пассивный регулятор тока в линии, в которую он включен.

т.е. вы хотите сказать что на приёмном устройстве может находиться только измерительный резистор? Просто я такие схемы не встречал.
Сама петля 4-20ма была создана для того чтобы иметь возможность питаться от неё. Есть например 0-20ма, мож прощще её использовать?

Сообщение отредактировал stoker - Nov 13 2007, 16:42

[rezident]

т.е. вы хотите сказать что на приёмном устройстве может находиться только измерительный резистор? Просто я такие схемы не встречал.

Резистор это универсальный пребразователь тока в напряжение Он в любом случае стоит на измерительном конце и от типа токовой петли его наличие на сильно зависит.

Сама петля 4-20ма была создана для того чтобы иметь возможность питаться от неё. Есть например 0-20ма, мож прощще её использовать?

Источник напряжения в токовой петле имеется в любом случае. Вопрос только в том, где именно он находится?
Из токового выхода 0-20мА вы можете легко сделать 4-20мА, а наоборот далеко не всегда.
4-20мА используется чаще всего, чтобы имея один источник напряжения и несколько измерительных входов в одном месте, получать показания от удаленных датчиков, не имеющих собственного (локального) питания и расположенных в разных местах, например, от всевозможных термосопротивлений с нормирующими преобразователями.
Токовый выход с вытекающим током 0-20мА используется, например, чтобы передавать управляющий сигнал на значительное расстояние для прибора с потенциальным входом 0-10В. Преобразуется сигнал из токового в потенциальный всего одним резистором 500Ом, расположенным непосредственно на входе удаленного устройства.

[stoker]

Резистор это универсальный пребразователь тока в напряжение Он в любом случае стоит на измерительном конце и от типа токовой петли его наличие на сильно зависит.

я имел в виду только пассивный измеритель. Без схемы питания петли. Схема питания датчика может быть развязана от измерительной схемы.

Сообщение отредактировал stoker - Nov 13 2007, 17:19

[rezident]

я имел в виду только пассивный измеритель. Без схемы питания петли. Схема питания датчика может быть развязана от измерительной схемы.

Не бывает такого. Токовая петля запитана от источника напряжения в любом случае. Без такого "движителя" у электронов в этой петле стимула для движения не будет
P.S. а, понял. Вы про случай когда удаленный датчик имеет свое собственное питание? Дык в этом случае даже 0-5мА может применяться. Параметры токовой петли определяются уровнем помех в линии и разрешающей способностью измерителя.

[stoker]

Короче, ушли от темы. Автор в начале сказал, что нужно сделать:

Требования к точности невысокие

Изначально даже говорилось о 8-битном R-2R ЦАПе....

Контроллер + AD421 - для данных целей экономически невыгодно. Это дорого + такое решение используют для решения более сложных задач, возможно даже использование цифрового протокола HART. Подумайте сначала, что вам нужно получить от датчика в вашем случае.

[Коляй]

Моё имхо - любой 8 - ногий проц с АЦП на борту. Хоть Пик, хоть АВР (Тини-13 к примеру), хоть в корпусе SOT.

[rezident]

Короче, ушли от темы. Автор в начале сказал, что нужно сделать:

Ну да, автор указал в самом начале

Задача заключается в формировании токового сигнала в диапазоне от 4 до 20 ма. Управляющий сигнал -8 бит от Атмеги. Всё это делается для эмуляции датчика топлива в автомобиле.Напряжение бортовой сети 24 В. Схема подключения датчика к регистратору : + U пит (т.е. 24 В.), общий и выход от датчика).

и вдобавок сообщил, что решение уже принял

Так что переписываю программу атмеги под AD421 и жду это чудо в заказе.

Моё имхо - любой 8 - ногий проц с АЦП на борту. Хоть Пик, хоть АВР (Тини-13 к примеру), хоть в корпусе SOT.

А причем тут АЦП? Вы топик-то с самого начала читали? Токовый сигнал не измерять, а формировать нужно.

[Коляй]

Упс. Точненько. запи... заболтался опять, виноват.