Токовая петля и АЦП, сопряжение сигнала 4-20 мА с АЦП Опции

[Evgenius_Alex]

Доброго времени суток!

Надеюсь вопрос достаточно простой и распространённый, с которым сталкивались многие.
Есть проблема сопряжения аналогового входа 4-20 мА с АЦП микроконтроллера.
Схема, по идее, должна обеспечивать защиту входа АЦП от перенапряжений и высокочастотных помех.
Схем, готовых сразу к промышленному использованию не нашёл.

Может кто даст советы, ссылки или может готовые решения данной задачи?

P.S. Желательно, на легкодоступных компонентах без специфических и дорогих микрохем.

Заранее спасибо за ответ!

[Herz]

Например, цепь из предохранителя/резистора, ограничителя, и источника тока на NMOS и резисторе датчика (эталоне). Ограничитель берётся с низкой утечкой, т.е. номинал более 10 В. Затвор NMOS должен быть блокирован относительно общего конденсатором. В общем случае его можно просто пассивно зафиксировать на определённом уровне, потому что напряжение стока ограничено номиналом ограничителя, а среди 20-вольтовых NMOS достаточен выбор с низким порогом. Если нужных для затвора напряжений в приборе нет, то альтернативное решение — обеднённый ПТ.

Что-то я ничего не понял. А для чего источник тока? Зачем на ПТ?

http://www.avagotech.com/docs/AV02-0886EN

в этом даташите есть на стр. 15 то что вам надо?

Вряд ли это такой уж распространённый компонент. Да и автор не просил изолированного решения.

[Plain]

ничего не понял. А для чего источник тока? Зачем на ПТ?

Делается обыкновенный источник тока — на заведомо более 20 мА, т.е. предела интерфейса. При номинальном токе в цепи транзистор открыт, при превышении — переходит в линейный режим.

Про ПТ непонятный вопрос. Вносимой током утечки затвора погрешностью можно пренебречь, а если сделать его на биполярном, то дополнительно понадобится измерять ток базы и вычитать его из тока эмиттера.

[Herz]

Делается обыкновенный источник тока — на заведомо более 20 мА, т.е. предела интерфейса. При номинальном токе в цепи транзистор открыт, при превышении — переходит в линейный режим.

Про ПТ непонятный вопрос. Вносимой током утечки затвора погрешностью можно пренебречь, а если сделать его на биполярном, то дополнительно понадобится измерять ток базы и вычитать его из тока эмиттера.

Я всё равно не понял, уж извините. Если источник тока только для ограничения при к.з. в линии, то зачем его делать прецизионным?

[Plain]

Я всё равно не понял, уж извините. Если источник тока только для ограничения при к.з. в линии, то зачем его делать прецизионным?

Давайте согласуем. Выше было сказано, что во входной цепи, т.е. от плюса к общему проводу, четыре детали — предохранитель, ограничитель, транзистор и резистор. Последние две образуют источник тока.

Если резистор, например, такой, то например транзистор SI3460DV при фиксации затвора на уровне 3,3 В ограничит ток через него на уровне от приблизительно 23 мА при –55°C до 25 мА при +85°C. Как видите, ничего прецизионного в таком диапазоне нет.

[Herz]

Давайте согласуем. Выше было сказано, что во входной цепи, т.е. от плюса к общему проводу, четыре детали — предохранитель, ограничитель, транзистор и резистор. Последние две образуют источник тока.

А Вас не сильно затруднит иллюстрация Ваших мыслей картинкой? С пояснением, для чего, всё-таки, на приёмном устройстве источник тока. А то мы тут какие-то ребусы разгадываем... Вы перечислили детали, но их назначение осталось неясным.

[Plain]

иллюстрация ... мыслей картинкой. С пояснением, для чего, всё-таки, на приёмном устройстве источник тока. А то мы тут какие-то ребусы разгадываем... Вы перечислили детали, но их назначение осталось неясным.

При номинальном (4...20 мА) токе в цепи ограничитель закрыт, транзистор открыт.

Далеее рассматривается перегрузка в виде растущего во входной цепи тока.

При возрастании этого тока до порядка 25 мА транзистор переходит в линейный режим и стабилизирует ток через опорное сопротивление на этом (т.е. 25 мА) уровне.

Следовательно, напряжение на опорном сопротивлении расти перестаёт и начинает расти напряжение на переходе сток-исток транзистора.

При достижении им порога ограничителя он открывается.

Следовательно, напряжение на нём расти перестаёт и начинает расти ток через него.

При достижении им уровня срабатывания предохранителя тот разрывает цепь.

Таким образом:

1) рассеиваемая опорным сопротивлением мощность остаётся в его паспортных пределах;

2) на входе АЦП исключаются перенапряжения;

3) вносимая токами утечки ограничителя и транзистора погрешность максимально минимизирована;

[Herz]

Таким образом:

1) рассеиваемая опорным сопротивлением мощность остаётся в его паспортных пределах;

2) на входе АЦП исключаются перенапряжения;

3) вносимая токами утечки ограничителя и транзистора погрешность максимально минимизирована;

Спасибо, теперь понятно. Назначение ПТ в схеме, если я правильно понимаю - увеличить разность между максимальным напряжением на резисторе и напряжением ограничителя.
А каким образом осуществляется настройка схемы на упомянутые 25мА?
Мне представляется всё же, что увеличенная (даже вдвое) мощность шунта и последовательный резистор на вход АЦП - дешевле и надёжнее.