Измеритель для аналоговой токовой петли 4-20 мА Опции

[koluna]

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.

[Пушкарев Михаил]

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?

Вам нужен датчик с выходным сигналом 4-20 мА, который и потребляет эти самые миллиамперы.

[koluna]

Вам нужен датчик с выходным сигналом 4-20 мА, который и потребляет эти самые миллиамперы.

Да я знаю, что мне нужен такой датчик. Их есть у меня давно
Видимо, Вы неправильно поняли меня.

По поводу третьего вопроса, на который Вы ответили.
Ограничение в потреблении четырьмя мА, это стандарт (требования) для всех подобных датчиков, которые могут быть запитаны только по петле и не могут быть запитаны от отдельного источника?

[Пушкарев Михаил]

По поводу третьего вопроса, на который Вы ответили.
Ограничение в потреблении четырьмя мА, это стандарт (требования) для всех подобных датчиков, которые могут быть запитаны только по петле и не могут быть запитаны от отдельного источника?

4-20 мА - это унифицированный выходной сигнал постоянного тока, что еще можно сказать? Раньше были трехпроводные датчики с таким выходным сигналом, да и сейчас изредка встречаются подобные, когда не удается собственное потребление датчика уложить в 4 мА.
Если в дальнейшем есть намерение производить измеритель серийно, учтите, что конкуренция велика, подобных устройств выпускается великое множество.

[koluna]

4-20 мА - это унифицированный выходной сигнал постоянного тока, что еще можно сказать?

Тут все понятно.

Раньше были трехпроводные датчики с таким выходным сигналом, да и сейчас изредка встречаются подобные, когда не удается собственное потребление датчика уложить в 4 мА.

Т. е., сейчас в основном все датчики двухпроводные и потребляеют до 4 мА?
Это интересная информация. Спасибо.

Если в дальнейшем есть намерение производить измеритель серийно, учтите, что конкуренция велика, подобных устройств выпускается великое множество.

Измеритель разрабатывается под конкретную, весьма специфическую задачу.
Конкурировать с кем-нибудь смысла нет.

По вопросу 3 все ясно.
Но на вопросы 1 и 2 ответов пока не получил

[rezident]

Ограничение в потреблении четырьмя мА, это стандарт (требования) для всех подобных датчиков, которые могут быть запитаны только по петле и не могут быть запитаны от отдельного источника?

Это естественное/логическое требование, вытекающее из того факта, что если потребление самого датчика будет превышать 4мА, то оно (ток потребления) будет вносить искажения в информационную составляющую сигнала токовой петли. Это уже не будет "токовой петлей 4-20мА". Более того, некоторые датчики передают дополнительную информацию о своей неисправности значениями тока вне указанного диапазона. Например, величиной тока петли 3,5мА или 22,5мА.

[Savrik]

Гальваническая развязка является хорошим тоном. Пусть потребности нету, но потом избавит от многих проблем.
Защищать линию нужно однозначно. Случайный коротыш, или замыкание на землю вполне нормальное явление при обслуживании датчика. Какую именно защиту выбирать.. тут уж надо конкретно от ситуации смотреть

[Пушкарев Михаил]

Измеритель разрабатывается под конкретную, весьма специфическую задачу.
Конкурировать с кем-нибудь смысла нет.

По вопросу 3 все ясно.
Но на вопросы 1 и 2 ответов пока не получил

Есть еще задачи, для которых недостаточно серийных показывающих, регулирующих, регистрирующих приборов, промышленных контроллеров?
А по поводу гальванической развязки и защиты. Вы же ни слова не говорите об условиях применения и уровне помех. От чего защищаться-то будем?

[firstvald]

Гальваническая развязка вам понадобится когда вы датчик будете от отдельного источника питать, тогда узел выдающий 4-20 надо изолировать.

Под шунтом вы что имеете в виду? Если токоизмерительный резистор на другом конце линии, то обычно он нкак на защищается, вот падение напряжения с него через помехоподавляющие цепочки идет на АЦП.


Вам очень надо это самому делать? Измерители давления - целая самостоятельная отрасль приборостроения. Далеко не все предприятия выпускающие промышленные приборы беруться за датчики давления, там много всего интересного.

Ну и собственно датчик купить вопросов нет. Хотите с индикацией , хотите без. Все питается от 4-20 и вписывается в 3.5 мА.

[Savrik]

Если токоизмерительный резистор на другом конце линии, то обычно он нкак на защищается, вот падение напряжения с него через помехоподавляющие цепочки идет на АЦП.

Вот-вот, из-за этого "обычно" получили проблему - стали использовать двухпроводные датчики, и, если случайно коротнуть на датчике провода, напряжение питания валит на вход измерителя,выжигая всю входную часть... Защиты никакой, измерительные блоки меняем как расходники..

[rezident]

если случайно коротнуть на датчике провода, напряжение питания валит на вход измерителя,выжигая всю входную часть... Защиты никакой, измерительные блоки меняем как расходники..

Запитывайте линию датчика через какой-либо ограничитель по типу тех, что используются в искробезопасных барьерах. Или токозащищенный ключ на паре биполярных транзисторов хотя бы сделайте. Пускай ограничивает на уровне 35-40мА ток в линию.

[Savrik]

Запитывайте линию датчика через какой-либо ограничитель по типу тех, что используются в искробезопасных барьерах. Или токозащищенный ключ на паре биполярных транзисторов хотя бы сделайте. Пускай ограничивает на уровне 35-40мА ток в линию.

Я эксплуатирую, разработчики совсем другие люди А на все вопросы пожимают плечами - мол, на 3,4-х проводной схеме такого не было Еще один пример неудачной схемотехники

[Пушкарев Михаил]

Еще один пример неудачной схемотехники

Если это про схемотехнику датчиков, то она не при чем. Это все шаловливые ручонки. Сделайте как советуют выше и все пройдет.

[Savrik]

Если это про схемотехнику датчиков, то она не при чем. Это все шаловливые ручонки. Сделайте как советуют выше и все пройдет.

Нет-нет, про схемотехнику измерительного канала) Ведь поленились же изначально продумать, предусмотреть всё..

[koluna]

Это естественное/логическое требование, вытекающее из того факта, что если потребление самого датчика будет превышать 4мА, то оно (ток потребления) будет вносить искажения в информационную составляющую сигнала токовой петли. Это уже не будет "токовой петлей 4-20мА".

Это уже понятно

Более того, некоторые датчики передают дополнительную информацию о своей неисправности значениями тока вне указанного диапазона. Например, величиной тока петли 3,5мА или 22,5мА.

Про это читал.
Спасибо!

Кстати, есть ли необходимость калибровки? Насколько сложно/дорого получается?

Есть еще задачи, для которых недостаточно серийных показывающих, регулирующих, регистрирующих приборов, промышленных контроллеров?

Есть дешевые измерители с интерфейсом SPI и габаритами, скажем, 40х40х10 мм?
Я же писал - задача специфическая. Необходимо подключить к уже разработанному устройству.

А по поводу гальванической развязки и защиты. Вы же ни слова не говорите об условиях применения и уровне помех. От чего защищаться-то будем?

Трудно определиться от чего защищаться...
Рядом стоит компрессор, насос и электродвигатель.
Несколько пускателей, питание везде 220 В.

По поводу развязки я пока не пойму, где она необходима, а где в ней смысла нет...

Гальваническая развязка вам понадобится когда вы датчик будете от отдельного источника питать, тогда узел выдающий 4-20 надо изолировать.

От какого отдельного источника? 3-проводное подключение?
Поясните, пожалуйста.

Под шунтом вы что имеете в виду? Если токоизмерительный резистор на другом конце линии, то обычно он нкак на защищается,

Его и имеем. Про это прочитал в другом топике
Защитить надо дорогой АЦП и, желательно, то, что стоит дальше за ним.

Вам очень надо это самому делать?

Да. Требуется подключить датчик к готовому агрегату.

Измерители давления - целая самостоятельная отрасль приборостроения. Далеко не все предприятия выпускающие промышленные приборы беруться за датчики давления, там много всего интересного.

Буду благодарен, если расскажете хотя бы про некоторые из подводных камней

Ну и собственно датчик купить вопросов нет. Хотите с индикацией , хотите без. Все питается от 4-20 и вписывается в 3.5 мА.

Датчик уже есть: OT-1 от WIKA.

Запитывайте линию датчика через какой-либо ограничитель по типу тех, что используются в искробезопасных барьерах.

Это какой?

Вот-вот, из-за этого "обычно" получили проблему - стали использовать двухпроводные датчики, и, если случайно коротнуть на датчике провода, напряжение питания валит на вход измерителя,выжигая всю входную часть... Защиты никакой, измерительные блоки меняем как расходники..

По поводу защиты от КЗ выводов датчика.
Если защищать выше указанным мною способом (ссылка в первом посте) с помощью стабилитрона (сапрессора) и предохранителя?

[Пушкарев Михаил]

Трудно определиться от чего защищаться...
Рядом стоит компрессор, насос и электродвигатель.
Несколько пускателей, питание везде 220 В.

По поводу развязки я пока не пойму, где она необходима, а где в ней смысла нет...

Его и имеем. Про это прочитал в другом топике
Защитить надо дорогой АЦП и, желательно, то, что стоит дальше за ним.

Если защищать выше указанным мною способом (ссылка в первом посте) с помощью стабилитрона (сапрессора) и предохранителя?

Ваш датчик имеет минимально допустимое напряжение питания 8 В. Пусть имеем источник питания с номинальным напряжением 24 В. С учетом возможности отображения перегрузки максимально допустимое сопротивление в цепи датчика составит (24-8)/22=727 Ом. Пусть токоизмерительный резистор равен 100 Ом (хорошее значение для АЦП с ИОН 2,048-2,5 В). Тогда в цень можно включить еще 627 Ом. Поставим добавочный резистор 560 Ом. При соответствующей мощности резисторов защита от замыкания в линии гарантирована. Можно, как писали выше, поставить самозащищенный ограничитель тока миллиампер на 40. После шунта буфер на ОУ и RC-фильтр. АЦП спасен!!!.

Гальваническая развязка эффективна с точки зрения подавления помех при наличии протяженной линии связи.

Зачем Вам дорогой АЦП, датчик то у Вас не ого-го, погрешность в лучшем случае не менее 1 %, да и температурная погрешность порядочная.

Предохранитель на 40-63 мА можно поставить, а вот со стабилитронами осторожнее, ток утечки может испортить всю малину, особенно для стабилитронов с туннельным механизмом пробоя.

Сообщение отредактировал Пушкарев Михаил - Nov 23 2010, 16:10

[firstvald]

Вот-вот, из-за этого "обычно" получили проблему - стали использовать двухпроводные датчики, и, если случайно коротнуть на датчике провода, напряжение питания валит на вход измерителя,выжигая всю входную часть... Защиты никакой, измерительные блоки меняем как расходники..

А дело -то в том что мы в своих приборах на каждый канал даем встроенный источник на 24 вольта, он с ограничением по току, поэтому если питать все от "нашего" проблем никаких нет.

[koluna]

Ваш датчик имеет минимально допустимое напряжение питания 8 В. Пусть имеем источник питания с номинальным напряжением 24 В.

Понятно. Спасибо
Только вот для петли отдельный источник на 24 В ставить получается не очень удобно, предлагается запитать петлю от существующего 12 В, от которого вся остальная электроника запитана...

Гальваническая развязка эффективна с точки зрения подавления помех при наличии протяженной линии связи.

Это понятно. Но ведь петля в силу низкоомности измерителя изначально слабо восприимчива к помехам?
Кстати, как я понимаю, развязка помогает так же исключить более неприятное явление - земляные петли?

Зачем Вам дорогой АЦП, датчик то у Вас не ого-го, погрешность в лучшем случае не менее 1 %, да и температурная погрешность порядочная.

Уловно дорогой. Самая дорогая деталь на плате
Остановился пока на MAX1288.
Что можете порекомендовать еще?

Предохранитель на 40-63 мА можно поставить, а вот со стабилитронами осторожнее, ток утечки может испортить всю малину, особенно для стабилитронов с туннельным механизмом пробоя.

Про утечку понятно, спасибо.
Допустим, если использовать измерительный резистор (шунт) на 100 Ом, то для защиты АЦП подойдет SMBJ5.0CA-TR?
На +5 В ток у него 800 мкА, а вот на +2 В, интересно какой? Будет ли влиять его утечка на петлю?
Да и будет ли он вообще выполнять свою защитную функцию при максимальном допустимом входном напряжении для АЦП 6 В?

Сообщение отредактировал n_bogoyavlensky - Nov 24 2010, 08:22

[Пушкарев Михаил]

Это понятно. Но ведь петля в силу низкоомности измерителя изначально слабо восприимчива к помехам?
Кстати, как я понимаю, развязка помогает так же исключить более неприятное явление - земляные петли?

Уловно дорогой. Самая дорогая деталь на плате
Остановился пока на MAX1288.
Что можете порекомендовать еще?

Про утечку понятно, спасибо.
Допустим, если использовать измерительный резистор (шунт) на 100 Ом, то для защиты АЦП подойдет SMBJ5.0CA-TR?
На +5 В ток у него 800 мкА, а вот на +2 В, интересно какой? Будет ли влиять его утечка на петлю?
Да и будет ли он вообще выполнять свою защитную функцию при максимальном допустимом входном напряжении для АЦП 6 В?

Да, гальваническая развязка в смысле помехоподавления помогает именно от этого - разрывает земли. В Вашем случае единственно реальный вариант - развязать оптронами цифровые линии между АЦП и микроконтроллером. Можно сделать гальваническую развязку и по аналоговому сигналу, но сложно.

У AD и TI АЦП не хуже, но дешевле.

Вы как раз предлагаете стабилитрон с напряжением стабилизации менее 6 В, в котором преобладает туннельный механизм пробоя, что не есть хорошо по утечкам. Если поставить его параллельно токоизмерительному резистору, то естественно его ток утечки будет вычитаться из полезного сигнала. После шунта RC-фильтр, потом буфер на ОУ, следом стабилитрон на 4,7 В. Тут уж с АЦП ничего не случится.

[koluna]

Да, гальваническая развязка в смысле помехоподавления помогает именно от этого - разрывает земли. В Вашем случае единственно реальный вариант - развязать оптронами цифровые линии между АЦП и микроконтроллером. Можно сделать гальваническую развязку и по аналоговому сигналу, но сложно.

После шунта RC-фильтр, потом буфер на ОУ, следом стабилитрон на 4,7 В. Тут уж с АЦП ничего не случится.

Что-то не соображу как правильно в этом случае запитать входную часть измерителя (буфер, АЦП, половина развязки).
Использовать развязанный DC/DC для запитки входной части?
Мы же не можем использовать общий источник (от которого питается петля и остальная электроника)?

[rezident]

Мы же не можем использовать общий источник (от которого питается петля и остальная электроника)?

Можно использовать один источник при условии, что ток от этого источника протекает по токовой петле и через измерительный шунт только одним единственным путем, без каких-либо ответвлений или суммирования.

[Пушкарев Михаил]

Что-то не соображу как правильно в этом случае запитать входную часть измерителя (буфер, АЦП, половина развязки).
Использовать развязанный DC/DC для запитки входной части?
Мы же не можем использовать общий источник (от которого питается петля и остальная электроника)?

А куда деваться? Если хотите гальваноразвязку, то только так.

[koluna]

А куда деваться? Если хотите гальваноразвязку, то только так.

Рассмотрим первый вариант.
Питаем входную часть измерителя от изолированного DC/DC в составе самого измерителя.
Структура прибора в общих чертах - файл "4-20.jpg".
Измеритель - файл "Meas.jpg".

Измеритель соединяется с платой 2 через разъем программирования МК (SPI).
Через этот же разъем на плату измерителя на вход DC/DC заводятся +5 В. На выходе DC/DC получаем питание для входной части измерителя. Выходная часть измерителя запитывается от +5 В с платы 2.

Насколько данный вариант будет оптимальным и правильным?

Прочитал про требование безопасности заземлять один из проводников петли.
На мой взгляд, этого делать нельзя при питании от AC/DC.
По крайней мере при моей структуре прибора...
Да и вообще, можно ли?
Получается, что общая цепь устройства оказывается на заземлении...
Или я ошибаюсь?

Эскизы прикрепленных изображений

 

[koluna]

Можно использовать один источник при условии, что ток от этого источника протекает по токовой петле и через измерительный шунт только одним единственным путем, без каких-либо ответвлений или суммирования.

Второй вариант.
Но опять же для него нужно, чтобы датчик и входная часть измерителя потребляли в совокупности менее 4 мА?
Петля для этого варианта - "Sys.jpg".
Только тут вместо буфера (повторителя) уже будет инвертирующий усилитель, с меньшим входным сопротивлением...
Правильно?

Сообщение отредактировал n_bogoyavlensky - Nov 25 2010, 13:46

Эскизы прикрепленных изображений

 

[rezident]

Правильно?

Неправильно. Если вы включаете датчик в цепь "минуса", то общим проводом вы должны взять цепь "плюса" ИП. Соответственно токоизмерительный шунт должен стоять между "плюсом" и вторым выводом датчика. Измерения вам придется делать тоже относительно "плюса" источника, что весьма неудобно - всю схему придется "подвешивать" к "плюсу". Поэтому датчики с выходом типа токовая петля обычно включают в цепь к "плюсу" источника питания, а токоизмерительный шунт подключают вторым концом к его "минусу". Общим проводом будет "минус" ИП, как это чаще всего и бывает.

[Пушкарев Михаил]

Питаем входную часть измерителя от изолированного DC/DC в составе самого измерителя.
Структура прибора в общих чертах - файл "4-20.jpg".
Измеритель соединяется с платой 2 через разъем программирования МК (SPI).
Через этот же разъем на плату измерителя на вход DC/DC заводятся +5 В. На выходе DC/DC получаем питание для входной части измерителя. Выходная часть измерителя запитывается от +5 В с платы 2.
Насколько данный вариант будет оптимальным и правильным?

Прочитал про требование безопасности заземлять один из проводников петли.

Можно конечно и так, но ведь цепи датчика через источник питания 12 В получаются связанными с измерителем. К чему тогда гальваноразвязка. От гальванически развязанного источника надо питать датчик и АЦП.

Где это Вы прочитали, что линию связи с датчиком следует заземлять?

Резистор после буфера следует убрать, чтобы исключить влияние токов утечки стабилитрона.

В номенклатуре "Овен"а наверняка есть подходящий приборчик.

[rezident]

Где это Вы прочитали, что линию связи с датчиком следует заземлять?

Линию связи рекомендуется экранировать, а экран заземлять (хотя в ряде случаев эффективнее подключать экран к общему проводу там же, где к ней подключается шунт). Но экран при этом совсем не обязательно должен быть гальванически связан с питанием приемника линии. Так что требование n_bogoyavlensky о включении датчика обязательно в цепь "минуса" какое-то надуманное.

[koluna]

Неправильно.

Не могу понять в чем неправильность.
Данный вариант схемы взят из статьи "Изолированный цифровой интерфейс для приемников и передатчиков токовой петли 4...20 мА". Электронные компоненты, №9, 2009 г. (приложил).
Рисунок 2.

Поэтому датчики с выходом типа токовая петля обычно включают в цепь к "плюсу" источника питания, а токоизмерительный шунт подключают вторым концом к его "минусу". Общим проводом будет "минус" ИП, как это чаще всего и бывает.

Схема - "Sys2.jpg". Так?
Тут понятно, но как в этом случае запитать измеритель от петли?

Можно конечно и так, но ведь цепи датчика через источник питания 12 В получаются связанными с измерителем. К чему тогда гальваноразвязка. От гальванически развязанного источника надо питать датчик и АЦП.

Да... а слона я не заметил...

Где это Вы прочитали, что линию связи с датчиком следует заземлять?

Cтатья "Изолированный цифровой интерфейс для приемников и передатчиков токовой петли 4...20 мА". Электронные компоненты, №9, 2009 г. (приложена выше).
Первая страница, первая колонка, 3-ий абзац снизу.

Резистор после буфера следует убрать, чтобы исключить влияние токов утечки стабилитрона.

Соответственно, стабилитрон должен выдерживать максимальный выходной ток буфера при напряжении на выходе буфера, превышающем напряжение стабилизации стабилитрона?

Эскизы прикрепленных изображений

 

Прикрепленные файлы

 EK2009_9_2.pdf ( 640.95 килобайт ) Кол-во скачиваний: 179

 

[Пушкарев Михаил]

Не могу понять в чем неправильность.
Данный вариант схемы взят из статьи "Изолированный цифровой интерфейс для приемников и передатчиков токовой петли 4...20 мА". Электронные компоненты, №9, 2009 г. (приложил).
Рисунок 2.

Схема - "Sys2.jpg". Так?
Тут понятно, но как в этом случае запитать измеритель от петли?

Конечно же не так. На схеме рис. 2 упомянутой статьи датчик и схема (усилитель+АЦП) питаются от источника питания, подключенного к контактам, Обозначенным + и -. Вам то зачем такая схема? Что, нельзя выбрать токоизмерительный резистор подходящей величины и обойтись без усилителя.

[koluna]

Линию связи рекомендуется экранировать, а экран заземлять (хотя в ряде случаев эффективнее подключать экран к общему проводу там же, где к ней подключается шунт). Но экран при этом совсем не обязательно должен быть гальванически связан с питанием приемника линии. Так что требование n_bogoyavlensky о включении датчика обязательно в цепь "минуса" какое-то надуманное.

Тут понятно все.
Но, цитирую статью:

Первостепенным условием для работы компонентов
токовой петли является необходимость обеспечения галь-
ванической развязки от земли во всех точках подключения
компонентов к общей петле. Единственным исключением,
диктуемым соображениями безопасности, является необ-
ходимость заземления одного из двух соединительных
проводов. Никакие другие соединения с землей не допу-
скаются в каких-либо других точках токовой петли.

Конечно же не так. На схеме рис. 2 упомянутой статьи датчик и схема (усилитель+АЦП) питаются от источника питания, подключенного к контактам, Обозначенным + и -. Вам то зачем такая схема?

Что значит зачем? Я стараюсь рассмотреть все варианты. И понять какой вариант лучше.
Как это в токовой петле датчик-передатчик (рис. 1) и приемник (рис. 2) питаются от источника, который подключен им параллельно?!
В петле же все подключается последовательно...
Или я Вас неправильно понял?

Что, нельзя выбрать токоизмерительный резистор подходящей величины и обойтись без усилителя.

Можно, конечно.
Но для того, чтобы "растянуть" сигнал на весь диапазон АЦП при питании 12 В придется использовать АЦП с опорным 2.5 В.

[rezident]

Не могу понять в чем неправильность.
Данный вариант схемы взят из статьи "Изолированный цифровой интерфейс для приемников и передатчиков токовой петли 4...20 мА". Электронные компоненты, №9, 2009 г. (приложил).
Рисунок 2.

Дык в статье измеритель как раз "подвешен" к "плюсу" и питается от напряжения, снимаемого со стабилитрона, включенного последовательно в цепь токовой петли. Стабилитрона, а не диода как у вас нарисовано! В вашей схеме ток в петле зависит от тока потребляемого буфером, а не от тока датчика. Чтобы ваша схема работала корректно, ток потребления буфера должен быть всегда выше, чем максимальный ток в петле. Причем желательно в разы выше, чтобы на приемнике/измерителе не создавалось слишком высокое падение напряжения. Но поскольку ток в петле ограничен током датчика, то ваша схеме неработоспособна.

[Пушкарев Михаил]

Как это в токовой петле датчик-передатчик (рис. 1) и приемник (рис. 2) питаются от источника, который подключен им параллельно?!
В петле же все подключается последовательно...
Или я Вас неправильно понял?

К контакту "+" на рис.2 статьи подключен "+" источника питания, к контакту "-" источника подключен контакт "+" датчика, к контакту "-" датчика контакт "-" на рис.2. Ток в петле течет от плюса источника питания через датчик, токосьемный резистор Ra, стабилитрон и подключенные параллельно ему усилитель и АЦП в минус источника питания.

По поводу необходимости заземления проводов токовой петли рекомендую спросить на http://iprog.pp.ru/forum

[koluna]

Дык в статье измеритель как раз "подвешен" к "плюсу" и питается от напряжения, снимаемого со стабилитрона, включенного последовательно в цепь токовой петли.

Это я понимаю.

Стабилитрона, а не диода как у вас нарисовано!

У меня нарисован стабилитрон, а не диод! Посмотрите внимательно!

В вашей схеме ток в петле зависит от тока потребляемого буфером, а не от тока датчика. Чтобы ваша схема работала корректно, ток потребления буфера должен быть всегда выше, чем максимальный ток в петле. Причем желательно в разы выше, чтобы на приемнике/измерителе не создавалось слишком высокое падение напряжения. Но поскольку ток в петле ограничен током датчика, то ваша схеме неработоспособна.

Что-то я совсем запутался...
Мы сейчас про какую схему говорим? Про схему из 24 поста?

[rezident]

У меня нарисован стабилитрон, а не диод! Посмотрите внимательно!

Может мне еще и микроскоп для этого процесса использовать? Если хотите, чтобы вас понимали адекватно, то и публикуйте схемы так, чтобы они не вызывали двусмылсенных толкований. Для схем более подходит формат GIF или PNG или в PDF. Ну либо обозначили бы стабилитрон как ZD1, а не VD1.

Мы сейчас про какую схему говорим? Про схему из 24 поста?

Про нее. Только, если у вас там стабилитрон, то моя реплика становится неактуальной. Подумайте лучше, как вы будете подавать на вход буфера отрицательное напряжение. Придется какое-то смещение уровня входного сигнала делать.

[koluna]

Может мне еще и микроскоп для этого процесса использовать? Если хотите, чтобы вас понимали адекватно, то и публикуйте схемы так, чтобы они не вызывали двусмылсенных толкований. Для схем более подходит формат GIF или PNG или в PDF. Ну либо обозначили бы стабилитрон как ZD1, а не VD1.

Принял к сведению. Извините.

Про нее. Только, если у вас там стабилитрон, то моя реплика становится неактуальной.

Ок.

Подумайте лучше, как вы будете подавать на вход буфера отрицательное напряжение. Придется какое-то смещение уровня входного сигнала делать.

Это да...
В статье рассказывают про волшебный MAX4236, которому смещения не требуется

Кстати, в продолжении темы о диоде...
Если VD1 вдруг все-таки диод (несмотря на то, что это неправильно), то как буфер (усилитель) будет влиять не петлю в этом случае? Ведь в петле источник тока, который и задает ток через последовательно включенные буфер и измерительный резистор.

Возвращаясь к первому варианту.

Используем для питания петли отдельный источник питания.
Теперь все правильно, только, видимо, получается недешевое решение
Кстати, вместо AC/DC для питания петли можно использовать DC/DC изолированный.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[rezident]

В статье рассказывают про волшебный MAX4236, которому смещения не требуется

Смещение у него внутри скорее всего. Даташит не смотрел.

Кстати, в продолжении темы о диоде...
Если VD1 вдруг все-таки диод (несмотря на то, что это неправильно), то как буфер (усилитель) будет влиять не петлю в этом случае? Ведь в петле источник тока, который и задает ток через последовательно включенные буфер и измерительный резистор.

Я это собственно уже описал ранее в сообщении 31.

Возвращаясь к первому варианту.

Для одного измерительного канала гальваническая развязка не требуется. Соответственно схему измерения можно запитать от этого же источника.
Для лучшего понимания и осознания вы пальчиком или карандашом поводите по схеме, следуя пути протекания тока, так гораздо понятнее

[koluna]

Я это собственно уже описал ранее в сообщении 31.

Не совсем понял написанного. На свежую голову перечитать надо будет...

Для одного измерительного канала гальваническая развязка не требуется. Соответственно схему измерения можно запитать от этого же источника.
Для лучшего понимания и осознания вы пальчиком или карандашом поводите по схеме, следуя пути протекания тока, так гораздо понятнее

Еще один вариант.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Пушкарев Михаил]

Еще один вариант.

А если объединить V1 и V2.

[Allregia]

Уважаемые, можно вопрос немного в сторону?
Подскажите схемку - нужен более-менее термостабильный (до 5%) генератор тока, 5-10мА (устанавливается один раз резистором) для питания лазерного диода.
Проблема в том, что питание 3в, из которых 2в - на диоде. Пока все мои варианты дают под 10% в диапазоне -10-+50С.
Желательно, но необязательно, чтобы одной ногой сидел на земле или на +3в.

[dxp]

Уважаемые, можно вопрос немного в сторону?
Подскажите схемку - нужен более-менее термостабильный (до 5%) генератор тока, 5-10мА (устанавливается один раз резистором) для питания лазерного диода.
Проблема в том, что питание 3в, из которых 2в - на диоде. Пока все мои варианты дают под 10% в диапазоне -10-+50С.
Желательно, но необязательно, чтобы одной ногой сидел на земле или на +3в.

Почему не слепить по классической схеме с ИОН, операционникие и транзисторе с резистором в эмиттере (резистор взять с приемлемым ТКС)? Вольта должно для транзистора хватить - на резисторе можно совсем немножко оставить - сотни милливольт будет достаточно.

[Allregia]

В итоге так и сделал.

[koluna]

А если объединить V1 и V2.

Это слишком просто
Вы имеете в виду вариант из поста 23 (первый рисунок)?
Может я опять чего-то не учел, но, если сделать согласно этому рисунку, то у нас образуется две земляные петли:
1. Измеритель - Плата 2 - Источник.
2. Измеритель - Плата 2 - Плата 1 - Источник.

[Пушкарев Михаил]

Наверное я неудачно выразился. От одного источника питать датчик, буфер и АЦП.

[rezident]

Может я опять чего-то не учел, но, если сделать согласно этому рисунку, то у нас образуется две земляные петли

Да хоть десять петель! У нас, например, в приборе учета до 14 токовых каналов питаются от одного канала ИП. Это ведь потребители тока от источника питания, а не от токовой петли. А вас интересует только цепь протекания тока через датчик и измерительный шунт. Именно в этой цепи (ИП - датчик с выходом 4-20мА - измерительный шунт - ИП) не должно быть ответвлений. А что там включено впараллель этой цепи непосредственно к выходу ИП это уже дело... нет даже не второе ... это дело десятое. Главное чтобы источник тянул всех подключенных потребителей и не давал просадки напряжения при пиковых нагрузках.
Я вам еще раз предлагаю поводить пальчиком или карандашом по схеме, нарисовав пути протекания токов. Освежить память законами Кирхгофа. Применить закон Ома. Понять, что резистор это есть "преобразователь тока в напряжение" Вспомнив мультфильм "38 попугаев", осознать, что измерить это значит сравнить с чем-либо (с эталоном, образцом). Ну и т.р.

[koluna]

Да хоть десять петель! У нас, например, в приборе учета до 14 токовых каналов питаются от одного канала ИП.

Я знаю, что от одного источника можно питать несколько токовых петель и не только петель.
Вопрос в другом...

Это ведь потребители тока от источника питания, а не от токовой петли. А вас интересует только цепь протекания тока через датчик и измерительный шунт. Именно в этой цепи (ИП - датчик с выходом 4-20мА - измерительный шунт - ИП) не должно быть ответвлений. А что там включено впараллель этой цепи непосредственно к выходу ИП это уже дело... нет даже не второе ... это дело десятое.

В данном вопросе я руководствуюсь этим и этим документами.
Согласно этому документу, при нарисованном мною соединении плат в приборе у нас получается более одного пути прохождения тока (дорисовал светло-синим). Потенциалы земель в точках могут быть разными, да и петлевые антенны образуются...
Гхм... хотя, глядя на новый рисунок, может, я и переборщил немного... нам ведь главное, чтобы через измерительный резистор весь ток протекал, а как уж ток течет после измерительного резистора - неважно. Т. е., не должно быть ответвлений между датчиком и измерителем (цепь минус датчика и плюс измерителя).
Прав?

Главное чтобы источник тянул всех подключенных потребителей и не давал просадки напряжения при пиковых нагрузках.

Это само собой разумеется...

Я вам еще раз предлагаю поводить пальчиком или карандашом по схеме, нарисовав пути протекания токов.

Да чем я только уже не водил по этой схеме...

Сообщение отредактировал n_bogoyavlensky - Nov 29 2010, 13:49

Эскизы прикрепленных изображений

 

[koluna]

Наверное я неудачно выразился. От одного источника питать датчик, буфер и АЦП.

Но здесь так и сделано.
Буфер и АЦП как раз в квадратике "Измер.", т. е. в измерителе. Датчик и измеритель запитаны от одного отдельного источника.
А измеритель по SPI связан с платой №2.
Без развязки, но с дополнительным источником.

Не то написал...



Сообщение отредактировал n_bogoyavlensky - Nov 29 2010, 14:22

Эскизы прикрепленных изображений

 

[rezident]

нам ведь главное, чтобы через измерительный резистор весь ток протекал

О! наконец-то наступило состояние просветления!
На последнем рисунке из сообщения 46 очень важно подключение общего провода к разным точкам схемы. Опять же должно выполняться условие: через цепь ИП-датчик 4-20мА-измерительный шунт-ИП не должны протекать другие токи. Посему провода питания, подключаемые к ИП должны представлять из себя "звезду" по типу той, что нарисована в предыдущем сообщении (где питания выделены красным и синим).

[koluna]

На последнем рисунке из сообщения 46 очень важно подключение общего провода к разным точкам схемы. Опять же должно выполняться условие: через цепь ИП-датчик 4-20мА-измерительный шунт-ИП не должны протекать другие токи.

Анализируем рисунок из поста 46. Не совсем понимаю.
Не должны протекать другие токи во всей замкнутой петле (красным цветом нарисована)?
Как я понял, других токов не должно быть только в ветви датчик-шунт, чтобы весь ток, задаваемый датчиком (источником тока) проходил через шунт.
Или Вы имеет в виду, что общие участки проводов (от плюса и минуса источника), по которым протекают два тока (ток петли и ток питания измерителя) оказывают весьма негативное влияние на измерения из-за возможного падения напряжения на них?
Т. е., это аналогично использованию двухпроводного или четырехпроводного подключения, допустим, платинового терморезистора?

Посему провода питания, подключаемые к ИП должны представлять из себя "звезду" по типу той, что нарисована в предыдущем сообщении (где питания выделены красным и синим).

Рисунок ниже удовлетворяет этому требованию?

Эскизы прикрепленных изображений

 

[koluna]

Кстати, имеет ли смысл городить активный фильтр или достаточно обычной RC-цепи?
Вообще, исходя из чего выбирать полосу фильтра в данном случае?

По точности моего датчика (10 бар) еще вопрос. В документации как-то расплывчато сказано...
Как я понял <= 2% от 10 бар?

Сообщение отредактировал n_bogoyavlensky - Nov 30 2010, 14:52

[rezident]

Рисунок ниже удовлетворяет этому требованию?

Почти. Следует уточнить допустимые диапазоны синфазных напряжений вашего "буфера" и АЦП.

Кстати, имеет ли смысл городить активный фильтр

Нет. А вот защиту от перенапряжение (вследствие замыкания датчика при монтаже) и ЭМИ (микросекундные и наносекундные помехи) - стоит.

Вообще, исходя из чего выбирать полосу фильтра в данном случае?

Исходя из полосы полезного сигнала от датчика.

[koluna]

Почти.

Я опять что-то не учел?

Следует уточнить допустимые диапазоны синфазных напряжений вашего "буфера" и АЦП.

Насколько я знаю, синфазное напряжение усилителя - напряжение между общей цепью и входом усилителя (одним или двумя).

Как я понимаю, здесь Вы имеете в виду то, что допустимое синфазное напряжение для буфера должно быть больше напряжения питания петли (на случай, если датчик будет замкнут)?
Тогда, возможно, буфер лучше будет запитать от источника питания петли 15-24 В?
Или Вы имеете в виду что-то другое?

Для АЦП, как я понимаю, синфазное напряжение ограничивается напряжением питания, допустим 5 В.
Для защиты АЦП мы используем стабилитрон ZD1. При входном напряжении для АЦП до 5 В, наверное, надо использовать стабилитрон на 5.1 В.
Хотя... не будет ли тогда в этом случае стабилитрон шунтировать АЦП? Глядя в спецификацию на стабилитроны я не могу найти ответа на этот вопрос... При входном напряжении для АЦП до 2.5 В, наверное, можно использовать стабилитрон от 3.3 В.
И надо еще учесть как-то разброс напряжения стабилизации стабилитрона...

А вот защиту от перенапряжение (вследствие замыкания датчика при монтаже)

По защите - выше.

ЭМИ (микросекундные и наносекундные помехи) - стоит.

ЭМИ обсуждал тут. Правда, применительно к цифровым устройствам.
Но, к сожалению, получил ответы не на все свои вопросы.

Допустим, цепи питания можно защитить сапрессорами, а входные аналоговые цепи? Не решал еще такой задачи.
Резистор R1, как я понимаю, должен защищать от наносекундных помех.

[Vitek885]

А можно новичку поинтересоваться?
Что выступает в роли буфера, назначение этой приблуды и по каким параметрам подбирается?

[koluna]

А можно новичку поинтересоваться?
Что выступает в роли буфера,

Усилитель на ОУ. Или повторитель.

назначение этой приблуды

1. Усилить сигнал (при необходимости), чтобы "растянуть" его на весь диапазон входного напряжения АЦП, если этого не удается сделать с помощью измерительного шунта.
2. Уменьшить влияние измерительных цепей на токовую петлю.

и по каким параметрам подбирается?

Ну, как минимум, по максимально допустимому синфазному напряжению

[Rewell]

Здравствуйте! Не могли б кто-нибудь подсказать тип измерительного резистора для случая, когда с него же и берется питание АЦП и др., как здесь: http://electronix.ru/forum/index.php?showt...st&p=845260 ? Источник внешнего питания имеется на 24В.

[Rewell]

Здравствуйте! Не могли б кто-нибудь подсказать тип и номинал измерительного резистора для случая, когда с него же и берется питание АЦП и др., как здесь: http://electronix.ru/forum/index.php?showt...st&p=845260 ? Источник внешнего питания имеется на 24В.

Типа ап

[rezident]

Здравствуйте! Не могли б кто-нибудь подсказать тип измерительного резистора для случая, когда с него же и берется питание АЦП и др., как здесь: http://electronix.ru/forum/index.php?showt...st&p=845260 ?

Вы что-то неправильно поняли в той схеме, что по вашей ссылке. там питание для АЦП и ОУ берется от DC/DC, изображенного справа вверху схемы, а не от измерительного шунта.
Тип резистора определяется необходимой точностью измерения и наличием возможности/желания калибровки измерительного тракта. Величина резистора определяется величиной опорного напряжения АЦП, наличием/использованием PGA в нем, коэффициентом усиления буферного каскада и т.п. Считается по закону Ома. Величина измерительного шунта должна быть такой, что при протекании по нему тока петли 20мА + 10...20%=22...24мА напряжение транслируемое от него на вход АЦП было близко к величине опорного напряжения АЦП. Т.е., например, для АЦП с опорой 2,5В и единичным коэффициентом усиления измерительный резистор следует брать номиналом 2,5В/0,022А -> 100Ом или 110Ом. Соответственно мощность резистора выбирается, исходя из 1/4 от максимально допустимой. 0,024А^2*100Ом / 1/4 ≥ 0,25Вт. Выбор ТКС измерительного резистора зависит от диапазона рабочих температур и требуемой точности измерения. Обычные резисторы имеют ТКС 100-200ppm/°C, прецизионные - 25ppm/°C и меньше.

[Rewell]

Вы что-то неправильно поняли в той схеме, что по вашей ссылке. там питание для АЦП и ОУ берется от DC/DC, изображенного справа вверху схемы, а не от измерительного шунта.
Тип резистора определяется необходимой точностью измерения и наличием возможности/желания калибровки измерительного тракта. Величина резистора определяется величиной опорного напряжения АЦП, наличием/использованием PGA в нем, коэффициентом усиления буферного каскада и т.п. Считается по закону Ома. Величина измерительного шунта должна быть такой, что при протекании по нему тока петли 20мА + 10...20%=22...24мА напряжение транслируемое от него на вход АЦП было близко к величине опорного напряжения АЦП. Т.е., например, для АЦП с опорой 2,5В и единичным коэффициентом усиления измерительный резистор следует брать номиналом 2,5В/0,022А -> 100Ом или 110Ом. Соответственно мощность резистора выбирается, исходя из 1/4 от максимально допустимой. 0,024А^2*100Ом / 1/4 ≥ 0,25Вт. Выбор ТКС измерительного резистора зависит от диапазона рабочих температур и требуемой точности измерения. Обычные резисторы имеют ТКС 100-200ppm/°C, прецизионные - 25ppm/°C и меньше.

Да-да, конечно, ссылка не та, спасибо . Питание АЦП и ОУ у нас именно с измерительного резистора. Только я не понял, как Вы посчитали мощность. Вернее, не совсем понял . По Вашей фомуле получается, что мощность резистора должна в 4 раза перекрывать максимально возможную, а почему - подразумевается ток 100 мА при возможных КЗ - я прав? А теперь о велечине сопротивления: в эти 100 Ом ведь входит и сопротивление датчика, так? А датчик у нас тоже имеет свою схемку... Т.е. просто посчитать не получится?
В общем, чтобы меня попонятнее было: имеется измеритель со сгоревшими входными цепями. На ремонт отправить нет возможности. На измерительном резисторе (а может это что-то другое?) маркировки нету: такой маненький черненький параллелепипедик с металлизированными торцами. Кроме петли к измерителю ничего не подводится. Условия эксплуатации широкие: -40...+45. Но внутри есть датчик температуры.
Так сколько же и чего туда нужно впаять?

[rezident]

Вы опять ошибаетесь. Непосредственно от измерительного резистора схема измерителя питаться не может. Измерительный резистор может стоять последовательно в цепи измерителя так, как это показано в статье, вложенной в это сообщение. Но при таком включении требуется смещение измерительного входа ОУ или непосредственно самого входа АЦП. Если у вас именно такая схема, то однозначно сказать о номинале резистора затруднительно. Укажите хотя бы, на чем (на каких компонентах) сделан ваш измеритель и/или какова величина опорного напряжения, если оно где-то в схеме присутствует в явном виде?

[Rewell]

Вы опять ошибаетесь. Непосредственно от измерительного резистора схема измерителя питаться не может. Измерительный резистор может стоять последовательно в цепи измерителя так, как это показано в статье, вложенной в это сообщение. Но при таком включении требуется смещение измерительного входа ОУ или непосредственно самого входа АЦП. Если у вас именно такая схема, то однозначно сказать о номинале резистора затруднительно. Укажите хотя бы, на чем (на каких компонентах) сделан ваш измеритель и/или какова величина опорного напряжения, если оно где-то в схеме присутствует в явном виде?

Еще раз спасибо за внимание к моему вопросу. Тип АЦП и ОУ смогу посмотреть в понедельник. Могу сказать только, что индикатор светодиодный. Знать бы еще, где замерить опорное напряжение, благо один работоспособный прибор имеется. Да, попытка без выпайки из схемы замерить измерительный резистор тестером (на рабочем приборе) успеха не имела: цепь не прозванивалась. Поэтому еще раз возникло предположение, что применяется не резистор. Схема входных цепей на показанную на последнем рисунке похожа, но только до середины. С измерительного резистора (опять же, если это резистор) цепочка проходит, похоже, через гальваническую (или еще какую) развязку и только потом через RC-фильтр далее в схему. Может, если я смогу в прямоугольничках нарисовать, будет понятнее?

[Rewell]

Еще раз спасибо за внимание к моему вопросу. Тип АЦП и ОУ смогу посмотреть в понедельник. Могу сказать только, что индикатор светодиодный. Знать бы еще, где замерить опорное напряжение, благо один работоспособный прибор имеется. Да, попытка без выпайки из схемы замерить измерительный резистор тестером (на рабочем приборе) успеха не имела: цепь не прозванивалась. Поэтому еще раз возникло предположение, что применяется не резистор. Схема входных цепей на показанную на последнем рисунке похожа, но только до середины. С измерительного резистора (опять же, если это резистор) цепочка проходит, похоже, через гальваническую (или еще какую) развязку и только потом через RC-фильтр далее в схему. Может, если я смогу в прямоугольничках нарисовать, будет понятнее?

Пока вот что там есть: PIC16LF876A-I/SO - побольше размером, и HEF4069UBT L7HOD205 UoG07423 - поменьше

[Rewell]

Пока вот что там есть: PIC16LF876A-I/SO - побольше размером, и HEF4069UBT L7HOD205 UoG07423 - поменьше

В руководстве есть строчка, что на входе стоит токоизмерительный резистор. Почему тогда я не могу вызвонить его тестером? Правда тестер цифро-чинский. Пойду-найду наше-стрелочный.

[Wano]

Добавлю по поводу буфера на входе АЦП.
В случае применения сигма-дэльта АЦП во время преобразования происходит заряд конденсаторов. Если нет буфера и фильтр высокоомный, то будет приличная погрешность. Смотрел работу LTC2440 - очень хорошо заметен на осцилле провал при работе с мультиплексором.

[bullit]

Доброго времени суток!

Покритикуйте пжалуста схему (в приложенном файле):
1) 2 входа, не развязанных, дифф.
2) Для измерения сигнала -20..+20 мА подаётся синфазное на вход ОУ и на него же смещение.
3) номиналы кондеров пока не проставлял.

Вопросы:
имеет ли смысл ставить фильтр до и после?
есть еще какие нить "слабые" места?
 4_20mA_CurrentLoop.pdf ( 11.52 килобайт ) Кол-во скачиваний: 240


---------
Поправил. Да, не ОУ а ИУ. Токоизмерительный резисто 75 Ом - требование сверху, не от себя.

[Tanya]

Доброго времени суток!

Покритикуйте пжалуста схему (в приложенном файле):
1) 2 входа, не развязанных, дифф.
2) Для измерения сигнала -20..+20 мА подаётся синфазное на вход ОУ и на него же смещение.
3) номиналы кондеров пока не проставлял.

На Вашей схеме нечто странное нарисовано... И не ОУ, а ИУ, и входы у них закорочены, и номиналы тоже какие-то странные.
Или у меня что-то со зрением.

[stells]

и контура измерительного не видно

[bullit]

Поправил. Да, не ОУ а ИУ. Токоизмерительный резисто 75 Ом - требование сверху, не от себя.

Перемычка средний вывод на землю - мерим от 0 до 20 ма.
перемычка средний вывод на REF2 (= опора АЦП/2) - от -20 до +20 мА - естественно грубее.

[stells]

Перемычка средний вывод на землю - мерим от 0 до 20 ма.

эти ИУ вроде бы RTR только по выходу, так что наверное смещение нужно в любом случае

[bullit]

AD8220 Rail-to-Rail Output.
Другое дело что там есть диаграмма, где нарисована зависимость от синфазного напряжения (это для случая измерения - 20 мА), напряжение выхода. И до нуля оно может не дойти. Т.е. усиление придётся выбирать так чтоб "залесть" в диапазон выхода ИУ. Что естественно уменьшит диапазон в АЦП - что как говорится - не метрологично. Но на минус 20 пока не ориентируемся - очень редкий гость.

[stells]

AD8220 Rail-to-Rail Output.

а по входу не RTR, поэтому если Вы входы подтянете к земле, то при входном токе около 0мА получите непонятный результат

[bullit]

Ниже 4мА обычно не интерпретируется как информационный сигнал, хотя есть интерфейсы где с 0 мА.
Одним словом будем искать RTR по входу и выходу. Желательно ИУ? или? Просто синфазного сигнала боюсь будет "много".

[stells]

Одним словом будем искать RTR по входу и выходу.

а может я и не прав:

[bullit]

А что это за напруга? дифф или синфазное?

PS На резисторе 75 Ом падает до 1,5 вольта.

[Tanya]

Ниже 4мА обычно не интерпретируется как информационный сигнал, хотя есть интерфейсы где с 0 мА.
Одним словом будем искать RTR по входу и выходу. Желательно ИУ? или? Просто синфазного сигнала боюсь будет "много".

Если уж так боитесь синфазного, то есть current-shunt мониторы. Там до сетевого синфазный допустим. Или напряжение питания увеличивать. У Вас сигнал-то совсем отвязан? Еще непонятно, зачем лишний резистор для смещения входов. Кажется, что 75 ом - ничто по сравнению со 100 к. А это (100к) многовато, наверное.

[bullit]

Да насчёт токовых усилителей я чёт забыл.
Сигнал в принципе да, отвязан. Источник питания точно другой. То получается с внешней цепи синфазное никогда не придёт. А вот подача пол опоры для смещения двуполярного сигнала с резистора 75 Ом может подпортить картину на нулях и максимуме.
А так схема через гальваническую развязку общается и запитывается.

100к для смещения двуполярного сигнала с резистора - без него отрицалку не видно на выходе. Хоть пока и не требуется отрицалку мерить, хотелось бы заложить.


PS Похоже мат часть учить надо. Где то был Иофэ или как его там... надо обновить память, а где-то и заполнить пробелы...

[Tanya]

Да насчёт токовых усилителей я чёт забыл.
Сигнал в принципе да, отвязан. Источник питания точно другой. То получается с внешней цепи синфазное никогда не придёт. А вот подача пол опоры для смещения двуполярного сигнала с резистора 75 Ом может подпортить картину на нулях и максимуме.
А так схема через гальваническую развязку общается и запитывается.

100к для смещения двуполярного сигнала с резистора - без него отрицалку не видно на выходе. Хоть пока и не требуется отрицалку мерить, хотелось бы заложить.


PS Похоже мат часть учить надо. Где то был Иофэ или как его там... надо обновить память, а где-то и заполнить пробелы...

Синфазное напряжение от помех и наводок... И Вы его 100к резистором хотите убить? Нужно, наоборот, - поставить на входы большие номиналы симметрично с конденсаторами. У Вашего ИУ ничтожные токи. Погрешность в 100к-ых (1%-ых) резисторах больше, чем 75 ом. Раз в 10.

[bullit]

Вот в даташите на AD620. Без этих резисторов, появляется шум и смещение. Но это в другой схеме и от другого источника.

без этих резюков (100к на схеме 48) полный атас на выходе. Если на резюки подать синфазное, то при однополярном питании и с ref-ом можно получить искусственный ноль = ref. А уже вокруг него пол. и отр. напряжения пропорциональное входному. Без синфазного отрицательные не видны.

Смотрю я на схему - и никакого эстетического наслаждения. Что-то слишком перемудрено.
Просто охота: с резистора 75 ом, при однополярном питании ОУ (ИУ), на уровне половины REF АЦП выход соответствующий 0 мА. +20мА + небольшой запас = ref. -20мА - небольшой запас = 0В. Естественно небольшой фильтр до 30 кГц, защита по входу (искробарьеры и т.д.).
Вот как-то так. Ну и конечно если отрицательные токи отсутствуют, то с помощью перемычки чтоб можно было выбирать диапазон 0..20 или -20..+20.

[Tanya]

без этих резюков (100к на схеме 48) полный атас на выходе.

Естественно. Входной ток должен иметь путь. Так как он маленький, то и 100к нормально.
Но это слишком много для шунтирования наводок. Вы для них должны строить и барьеры, и легкие пути утекания. В Вашей схеме ни того, ни другого.

[bullit]

Ну я как раз и сделаю эксперимент по поводу номиналов. тем паче 2 канала на плате - самое то.

И тут нашел в том же корпусе и с такой же распиновкой AD8226. Хоть и не написанно про R-T-R, но по диаграммам практически RTR. Да и по смещениям и температурным дрейфам лучше. Пока остановлюсь на этом варианте.
И еще как уживутся RC фильтр ("синфазно-дифференциальный") и "синфазные сопротивления" (которые сейчас 100к)? Получается Резисторы тока на постоянную составляющую синфазного сопротивления?
С другой стороны без этих резюков постоянно составляющая синфазной пройдёт в ИУ.

И как быть с экраном провода приходящего? это конечно уже другая история..кстати где можно про это посмотреть? дела с "удалёными" объектами не имел. кстати в даташите AD620 есть такая вот схемотехника:

Тока вот критерий внедрения такой схемы не указаны. Понятно дело что когда сигнал совсем плохой, но всё же...

[Tanya]

Ну я как раз и сделаю эксперимент по поводу номиналов. тем паче 2 канала на плате - самое то.
С другой стороны без этих резюков постоянно составляющая синфазной пройдёт в ИУ.

И как быть с экраном провода приходящего? это конечно уже другая история..кстати где можно про это посмотреть? дела с "удалёными" объектами не имел. кстати в даташите AD620 есть такая вот схемотехника:

Вот примерно так, только добавить резисторы на входы, а выход смещения (половину питания) - до них в любой конец шунта через 100 ом или около того... Конденсаторы одинаковые еще можно. Можно еще синфазный фильтр - оба провода от датчика вместе мотают на кольцо.

[bullit]

Точно. ферритовое колечко.. тока у меня места мало воопче. да и требования к минимуму ручной работы. типа моточных и т.д. надеюсь и так работать будет. Хотя источник сигнала и параметры не известны.

[Пушкарев Михаил]

Хотя источник сигнала и параметры не известны.

Что значит неизвестны? Это датчик с унифицированным сигналом постоянного тока 0-20 мА, или источник напряжения постоянного тока и переменный резистор?

[stells]

у меня тут в одном устройстве AD621 используется для усиления очень слабого сигнала, так вот оказалось, что просто землить экран значительно лучше по шумам. но у Вас сигнал мощный, да еще небось и витой парой идет, мне кажется, что заморачиваться вообще не стоит

[bullit]

Да естественно, унифицированный датчик с выходом 4-20 мА. За редким исключением 0-20 мА.

Насчёт проводов точно не знаю, но более чем уверен что витая пара. Экран.. тут воопче мне всегда казалось, что экран надо заземлять с одной стороны. Посмотрел шнур USB - у него с обоих сторон экран соединён. Может кЕтайский шнур? хотя давайте этот вопрос тут не обсуждать. Есть мысли на этот счёт: либо ссылки на ветку, либо в "талмут" носом.

[Пушкарев Михаил]

Да естественно, унифицированный датчик с выходом 4-20 мА. За редким исключением 0-20 мА.

Зачем сигналу 4-20 мА инструментальный усилитель? Даже для 0-20 мА, в предположении, что вблизи нуля ток никогда находиться не будет, можно сделать на ОУ в неинвертирующем включении. А выше обсуждались еще и минус 20 мА. Это в предположении, что датчик подключен задом наперед?

[bullit]

Насчёт -20 мА: хз зачем. Может и переплюсовка, но вроде как есть цифровой интерфейс использующий -20 мА. А так задание сверху дали и поехали.

Почему ИУ? Да любовь у меня к ним ))) : один резистор для регулировки усиления, синфазку давит будь здоров, опору подключить можно (сдвиг)...ну что там еще... в одном маленьком корпусе... ну вот как-то так. Вроде как по цене они не так уж и дорогие до 3-4 долларов в России.

Посмотрел тут на схему, первый конденсатор параллельный резистору 75 ом вроде как не нужен? Есть ведь уже в фильтре...
И вот после ИУ, имеет ли смысл его ставить?

[stells]

Посмотрел тут на схему, первый конденсатор параллельный резистору 75 ом вроде как не нужен? Есть ведь уже в фильтре...
И вот после ИУ, имеет ли смысл его ставить?

не нужен... постоянная времени этой цепи очень маленькая, смысла в ней никакого.
вообще-то для оценки фильтров Вы должны указать параметры сигнала

[bullit]

Эээ я и сам не знаю какие датчики будут. Поэтому ориентироваться буду чисто на протокол (в том числе цифровой HART). Как я понял там "скорость" порядка 1 кГц, а то и того меньше.
Ну по поводу фильтра проблем нет подсчитать.

[stells]

Ну по поводу фильтра проблем нет подсчитать.

что-то я тогда не пойму, в чем Ваши вопросы... Вы приводите схемы подключения экрана, а потом говорите, что этот вопрос не нужно трогать, спрашиваете в целом по схеме, но отвергаете ОУ в силу любви к ИУ, спрашиваете по фильтрам, но здесь у Вас нет проблем... так посчитайте, номиналы фильтров на несколько порядков не те

[bullit]

Вопрос первоначально стоял к схемотехнике.
Я не приводил схемы подключения экрана, но вопрос с экраном думаю тут обсуждать не стОит.
Доводы в пользу ИУ я привёл, поэтому и ОУ отвергаю, но не категорично.
Фильтр то я подсчитаю, расчёты даны чуть ли не в каждом даташите. Просто номиналы еще не вписал в приведённую выше схему.

Вопросы были больше по схемотехнике усилительного каскада, с учётом двуполярного сигнала, однополярного питания, и тонкостей интерфейса. Ну и конечно выбор ИУ. Ну вроде как ошибок явных нет, значит уже хорошо.
Всем откликнувшимся, спасибо!

Но предложения естественно приветствую!

[ValeriyM]

Как-то так в свое время развязали петлю с остальной схемой.

[bullit]

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!

[ValeriyM]

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

[stells]

Ну,... можно сделать не из рассыпухи, хотя б на сдвоенных транзисторах.

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

[ValeriyM]

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

[stells]

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

это понятно, транзисторные оптопары нужно заменить на сдвоенную диодную

[bullit]

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

[ValeriyM]

Здесь лежит куча документации по оптронам. Очень даже неплохая

[kreker]

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).

[Onkel]

Рискну поднять некро-тему, чтобы не плодить новых.

Надо преобразовывать токовый сигнал датчика давления

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.

[Plain]

датчика давления (например, ПД-100)

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.