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.

[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.