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.

[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?