Я пытаюсь смостырить пульт к частотникам: скомбинировать задатчик и контроль работы и включения ЧП. Датчики заведены в частотники и к АДИ-01.1.
Делаю это по собственной, наказуемой инициативе, за свой счёт - всё и так работает, но операторы каждый раз бегают до щита и, частенько, за обслуживающим персооналом.


А типовые схемы есть для рассмотрения? Чтобы наверняка. Я бы вскрыл один из АДИ - посмотреть как это реализовано там, но они поверяются и на моей памяти ни разу не выходили из строя.

Точность этой схемы зависит от разброса параметров оптопар. Для получения приличной точности придется подбирать идентичные оптопары.

Если использовать сдвоенные оптопары, можно нарваться на плохую изоляцию между двумя светодиодами.

Есть специальные спаренные аналоговые оптроны, заточенные под такие схемы. Сименс делал такие оптроны, обещали 0.5% точности, как я помню. Но и стоили они очень дорого.

В общем, вряд ли эти навороты оправданы. Проще взять готовые изоляторы, например, http://www.analog.com/en/products/interfac...inear-isolators

А где анализ работы "товарища" ? Его схема, какие именно "наводки" он видел, ну и хоть бы фотография его монтажа. Это, кстати, поможет второй раз не наступать на те же грабли.

Непонятно, зачем вообще развязывать источник сигнала от измерителя. Если нужно- так можно и позже, по цифре отвязаться.
Согласен с мнением что токовая петля-штука дубовая, любопытно какие такие наводки там ловились и в какой части схемы. Может, у товарища процессор сбивался или АЦП. Или блок питания не так петлю питал, или еще что-нибудь.

Немаэ. Можно попросить сделать фото ПП и её схему, а нормальную схему всего расключения он так и не нарисовал.
До того как демонтировать свою приблуду, он возился с индикационной арматурой на выходах реле - они тускло горели. Давление в линии было неустойчивым, ЧП то разгонял, то тормозил движки почти до минимума.
Думаю, что он не правильно развёл печатную плату - отсюда и наводки и неустойчивая работа. Что конкретно было - не знаю.

Мне бы пока норм схему для основного узла, измеряющего токовый сигнал датчика давления, а остальное как-нибудь сам.

Шунт тока-АЦП-микроконтроллер. Хотите гальванически развязать - развязывайте либо АЦП от МК, либо все устройство от линии связи.

Если взять АЦП с имеющимся внутри программируемым усилителем и интегрированным источником опорного напряжения- то проблем вообще никаких, такой АЦП минимизирует длину цепей, которые чуствительны к наводкам (сигналы напряжения).

Мой любимый АЦП со встроенным референсом- AD7792. У него встроенный референс имеет точность 0.01%. Но посмотрите все семейство, именно этот Вам избыточен может быть.
Если без встроенного референса- то я применяю AD7192: у него есть интересные плюшки вроде раздельных напряжений питания аналоговой и цифровой части и дискретные пины общего назначения, можно ими чего-то поуправлять в нагрузке, ну и несколько референсов разных подключить можно одновременно.

Когда я делал первую систему именно под токовые датчики- так вообще поставили 50 Ом шунты, источник напряжения 24 вольта, ограничитель на резисторе-стабилитроне, мультиплексоры 561кп2 и PIC16F877 со встроенным 10-битным АЦП, гальваническая развязка по линии связи и внешнему питанию. Полтора десятка 24-каналок работало, наверное, лет 10 без особых проблем на насосных станциях и на генерирующих ТЭЦ. И никаких сбоев, хотя двигателей и всяких заслонок с электроприводом вокруг много и провода к датчикам разные и давно протянутые были. Но это было давно, еще до SMD и интернета.
Дубовые они, линии с токовым выходом. Сложно что-то напортачить.

А конкретная схема- тут все зависит от доступной элементной базы: если Вы скажете что вокруг есть, то будет легче советовать. Взять 12-битный АЦП и сделать 0.5% устройство волне просто. Предпочтительней взять сигма-дельта АЦП, он замечательно сам отфильтрует многое.

Вы как бы занимаетесь не свои делом, мягко говоря. Не надо изобретать велосипед.
В вашем случае я бы сначала изучил характеристики датчика ( в частности допустимую нагрузку по выходу), узнал уровень напряжения питания токовой петли датчика. Скорее всего входы частотника и показометра развязаны гальванически. Если это так, то опять же если входное сопротивление частотника и показометра меньше максимально возможного для датчика, то вход частотника и показометра можно включить последовательно.

Если что-то невыполняется, то необходимо купить и подключить разветвитель сигнала 4-20 мА. Есть такие готовые измерительные преобразователи. Они из одного сигнала делают два гальванически развязанных. Само собой если главный инженер одобрит это улучшение и выделит деньги на рацуху.
После этого необходимо зарисовать схему включения и сдать в отдел технической документации или как там у вас эта служба называется? Чтобы при ремонте установки было понятно, что было сделано и когда.
А сопли с мелкими сомнительными изобретениями с неизвестными авторами на производстве никому не нужны.

Я не спорю.
Разрешили повозиться в образовательных целях. Естественно, сразу никто не разрешит задействовать - есть испытательный стенд. А оставят или нет - не мне решать: есть те, кто за это отвечает (нач. цеха, гл. инженер и пр.). Запрета использовать наработки, вместо готового решения - не было.
_{П.С. Отклоняемся от темы.}


Примерно так и сделано. Вот черновая схема.
Нажмите для просмотра прикрепленного файла


В качестве МК - EFM32. _{Осваиваю их, других нету и не пробовал.}
Обычно, под свои нужды покупаю в элитане, чип-нн, промэлектронике и др. интернет-магазинах. Если цены совсем дикие и можно ждать - смотрю, что можно достать с алиэкспресса или ебея. Как и все, наверно.
Напрямую у иностранных производителей или крупных дилеров заказывать очень муторно и накладно.
Может вам будет что подсказать. Буду благодарен.

Хорошо, что у вас есть желание сделать лучше. Сам уже давно работаю в компании занимающейся автоматизации. Встречал несколько раз специалистов высочайшего уровня из числа эксплуатирующего персонала. Были уникальные товарищи, в хорошем смысле слова.
Кажется у вас Веспер частотник. Я его не помню, однако в него должен быть аналоговый выход- монитор. На него можно назначать отображение различных параметров. Посмотрите руководство на частотное. Может быть получится использовать этот выход. Так было бы проще.
Лучше и удобнее для вас было бы использовать не мк, а готовый плк. Изучить на примерах разработку прикладной программы для вашей задачи и быстренько написать работающее приложение.
Есть много и книг и фирменных самоучителей по конкретным ПЛК.
Представьте, что ваш мк завис и остановил, а то и хуже угробил установку. Вам в таком случае не позавидуешь.

Подскажите, пожалуйста, надо ли соединять землю АЦП и отрицательные выводы двух входных каналов.
Текущее расключение частотников (два частотника, по датчику на каждый) в этом посте, планирую включить в разрыв петель.
Набросок схемы:
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Было дело, когда в схеме с 7792, для управления транзисторными ключиками, использовал не по назначению его встроенные источники тока.

Я бы советовал
1. Выбросить внешний REF. у этого АЦП прекрасный внутренний REF.
2. но тогда нужно чуть изменить схему или программу: так как у этого АЦП внутренний опорник 1.17 вольт, так что больше 1.17 вольт на входе он измерить не сможет, вариантов несколько:
а) уменьшить шунт до 50 Ом
б) если нужно оставить шунт 100 Ом: подвесить AIN- на уровень примерно 1 вольт и измерять относительно его, а для точности- просто измерять и этот уровень третьим каналом АЦП, тогда реальное измеряемое напряжение будет до 2В
в) этот путь самый красивый, если нужно оставить шунт 100 Ом и не нужно выжимать максимальную скорость: использовать VDD в качестве VREF, а для измерения этого VDD использовать внутренний VREF- получается ни одной внешней дополнительной детали, просто чуть больше программной и измерительной работы (нужно дополнительно измерить VDD и произвести перерасчет входного напряжения согласно реальному VDD)

Про напряжения и подтяжки:
Для безопасности (АЦП не выйдет из строя):
Вам нужно обязательно обеспечить условие нахождения уровней всех AIN+ и AIN- цепей в пределах, оговоренных документацией на данный АЦП, то есть −0.3 V to AVDD + 0.3 V. Это уровни, измеренные относительно GND самого АЦП.

Для корректных измерений ограничение жестче:
Absolute AIN Voltage Limits
Unbuffered Mode
GND – 30 mV V min Gain = 1 or 2
AVDD + 30 mV V max

Buffered Mode
GND + 100 mV V min Gain = 1 or 2
AVDD – 100 mV V max
In-Amp Active GND + 300 mV V min Gain = 4 to 128
AVDD – 1.1 V max
Если Вы можете это гарантировать без соединения к GND- отлично.
Обратите внимание на сложность работы около GND. Если нужно усиление или буферизация, для этого есть специальные методы внутри АЦП (BIAS VOLTAGE GENERATOR, например). Но Вам оно не нужно- Вы не работаете около нуля и входное сопротивление низкое и входное напряжение вообще не нужно усиливать-буферизировать.

Вот подумалось: а не пострадает от этого точность? Ведь фактически вместо одного измерения мы выполняем два, каждое со своей погрешностью, да её и не одномоментно...

Теоретически- конечно, точность страдает, погрешности складываются. Но это все считается. И при нужных Топикстартеру погрешностях (используемые им сенсоры точнее 0.25% не делают) - подозреваю, что запросто укладывается в требуемую точность.
Но это только если у него есть уже купленные хорошие 100-омные шунты. Если еще нет шунтов- то просто поставить 50 Ом, останется прямое измерение с использованием внутреннего АЦП, который имеет 1.17V ± 0.01%, и 15 ppm/°C max, даже калибровать не нужно.

Кстати, 50 Ом хорошие резисторы сильно дороже, чем 49.9 Ома.
49.9 Ом 0.1% 5ppm/C в штучных количествах меньше доллара стоят http://www.digikey.com/product-detail/en/P...89-1-ND/3647980
0.01 % 49.9 Ом - 2 доллара http://www.digikey.com/product-detail/en/R...R9CT-ND/4072378

0.01% 50 Ом - 13 долларов. http://www.digikey.com/product-detail/en/Y...1027-ND/5028224

Эх-хэ-хэх, не хватает у меня знаний и опыта.


Хорошо, значит без соединения GND АЦП и выводов AIN(x)- сетью GNDiso - никак.
Тогда получается борода с защитой и гальваноразвязкой - токи уже по другому потекут, ведь так?

Про обеспечение условия нахождения уровней - надо добавить сборку на подобии PRTR5V0U2AX?


Варианты б) и в) я пока не знаю как реализовать. Остаётся только вариант а), ну или внешний ИОН.



_{Начинаю подумывать уже как бы "сыграть в пас" с этой затеей или запросить помощи старших.}

Чтобы токи никуда не текли- Вам достаточно использовать один АЦП на один сенсор. При этом соединить AIN- с цепью GND самого АЦП.
Таким образом, все условия будут соблюдены.

Ограничение напряжения- Вы уже имеете ограничитель тока, который не даст току выйти за пределы 0...+ 30mA (да и D5 от инверсного тока защитит) , то есть напряжение на шунте 50 Ом не выйдет за пределы 0... 1500 mV. Ничего больше и не нужно.

Но использование MAX14626 мне кажется избыточным.
вот, картинку приложил:
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Думал обойдусь одним АЦП с несколькими каналами.

Позаимствовал у вас RC-фильтр, добавил защиту от статики, правда бездумно (не нашёл как правильно сделать).

AD7796
ADR391B
ADuM5401
MAX14626

Теперь уже лучше? (см. вложение)
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

1. уберите R11, D8 - это просто лишние детали. Нет внутри схемы статики, и избыточному напряжению неоткуда взяться.
2. Добавьте Testpoint на ногу CLK U6 - это позволит контролировать работоспособность АЦП (это нога программно переводится на вывод и осциллографом на ней можно наблюдать тактовую АЦП - очень удобно при тестировании).
3. Уберите синюю линию (шина) между первым и вторым каналами, это две разные шины, и такое соединение просто сбивает с толку.
4. Вы ведь один микроконтроллер используете? соедините линией шины справа от ADUM, это позволит сразу догадаться что все цепи идут куда-то вместе.
5. Я бы советовал использовать один SPI для коммуникации, только сигналы CS раздельные. Прочитали один- потом прочитали другой. АЦП медленный, вы без проблем успеете это сделать за время одного измерения.
6. Если все-таки используются разные SPI, и больше эти SPI нигде не используются- то можно и вовсе CS не подключать (подтянуть навсегда в активное состояние, лог"0")- то есть этот CS можно вообще не вести через оптрон от МК.
7. C32 (конденсатор на входе референса)- 0.1 uF очень мало. Нужно 1 uF или лучше больше (до 10 uF керамика). Я бы вообще поставил на питание референса RC- цепочку для фильтрации шумов от DCDC, ну хоть 100 Ом/10uF.
8. На выходе референса (C33)- 0.1 uF это минимальное значение, лучше 1 uF.
9. Указанный в схеме тип D5 (SMF40A) - не защищает ни от чего. MAX14626 имеет максимальное допустимое входное напряжение 40 вольт, а SMF40A только начнет открываться при бОльших напряжениях (44-49 вольт), а полностью может открыться аж на 64 вольта. К этому моменту от Макса останутся рожки на ножки. Поставьте что-то на более вменяемое напряжение, например, 20 вольт (SMAJ20A или подобное). Можете даже поставить биполярный (SMAJ20CA) - отрицательную полярность отрежет Макс, а у Вас не будет режима к.з, если подадут какие-нибуди 15 вольт в обратной полярности.
10. Подумайте о предохранителе (PTC) до этого TVS. Ведь если у Вас подадут напряжение, а не ток, то TVS просто сгорит, он долго не продержится.
11. про MAX14626 : у него не очень дружественный для паяльника корпус (DFN): если Вы такие не паяли, то будет сложно.

Уфф....

Upd: начал зачеркивать вредные советы

Вы уже так пробовали делать?
Я да. Ничего хорошего не вышло. Чтобы словить синхронизацию из-за случайной помехи нужно будет отправлять 32 или 24 (не помню уже) бита логических единиц
и это приведёт к полному ресету АЦП, а не только его интерфейса, как это было ранее в AD7709.
И чтобы потом получить валидные данные нужно пропустить несколько семплов (заполнение внутреннего фильтра АЦП) - в моём случае это было непозволительно.
И чтобы понять, что синхронизация потеряна тоже нужно быть весьма прозорливым.
Скажу наверняка: чтобы не иметь головной боли не экономьте на дешёвом медленном оптроне для выборки сигнала CS.
Да и ещё за ADUMы стоит сказать. Они не такие привлекательные, как могут показаться на первый взгляд. Они обладают весьма противной особенностью:
защёлкиваются при воздействии помехи (http://www.analog.com/media/en/technical-documentation/application-notes/AN-793.pdf).
И чтобы вывести их из этого состояния нужно снимать с них питание, что лично меня сильно огорчает...

Согласен. Негодный совет. Вычеркиваю.

Нет, я не использовал такие АЦП без CS.
У меня другие танцы с бубном были (ad7792): регистры конфигурации терялись из-за помех иногда. Так что я слежу за валидностью конфигурационных регистров - читаю их после чтения данных, и только потом принимаю решение что данные валидны. ну и если невалидны- полная реконфигурация АЦП с ресетом.
Но происходит это редко (есть одна система, нон-стоп годами работает, и там сотни этих АЦП на платах).

Действую абсолютно аналогично и именно из-за Вами озвученной проблемы.
После таких косяков с целым рядом изделий AD (AD7792, ADUM, ADE) сильно пересмотрел своё отношение к их продукции...

@ Ruslan1 и @ demiurg_spb
Большое Вам спасибо за уделённое затраченное на меня время и ваши советы.
Видимо ни у кого, кроме Вас, не хватает терпения на такого балбеса, как я, и не интересны его затыки.

Сейчас внесу правки по Вашим рекомендациям и можно приниматься за остальное.

Что-то вроде этого в качестве PTC Fuse подойдёт? PRG18BB221MB1RB
На 100 мА и подходящее напряжение - не находит.

И чтобы переключать CS можно применить ADG779.

А почему используется именно дельта сигма АЦП?
В описании на AD7796 (92) достаточно четко говрится что основное предназначение этого АЦП это поиск блох живущих в мосте.
А для токовой петли 12 битного SAR АЦП вполне достаточно на практике. Если проявить упертую принципиальность в борьбе за бескомпрмисное качество то пусть эта цифра будет 14. Но более не требуется. Одним из доводов является погрешность первичного датчика. Она все равно на порядок хуже.
Исходя из этого выгоднее присмотреться к одноканальным АЦП со встроенной развязкой из ряда AD74XX. У них есть встроеннная опора и цифровая развязка. Значит такое решение обойдется намного дешевле. Особенно если учесть место на печатной плате и обвес.

kreker, вопрос небольшой, вы ранее закупали компоненты? Не ширпотреб в магазине, который пультами торгует.

100 мА я для примера привел. У дижикей отличная база для поиска- выбирайте подходящие по напряжению, имеющиеся на складе, и примерно подходящие по току.
У меня любимые -140 mA 0ZCC0014FF2C - быстрые, дешевые, на 60 вольт, много где есть в наличии.
Но Вам больше подходят на меньший ток, 100 mA: 0ZCG0010FF2C


Зачем? просто два вывода от МК и все. Не раздувайте элементную базу для просто так.

Чтобы любить такие надо иметь шунт 100 Омный мощностью 2Вт
Проще любить такие.
А для единичных поделий проще будет нечто подобное собрать. Отожмет от петли порядка 2В в нормальном режиме.

Дельта-сигма сам делает всю фильтрацию, часто имеет дополнительно фильтр для подавления промчастот (50/60 Гц). За счет этого снаружи общение с ним нужно нечасто, можно использовать медленный и редко используемый канал связи (критично если каналов много и опторазвязка ограничивает).
Организовать то же самое, используя SAR - очень трудно и непонятно, почему не поставить сразу дельта-сигма за похожие деньги.
Многобитность - это бесплатная нагрузка при использовании дельта-сигма АЦП.

Вы кого именно именно из AD74xx имеете в виду? я когда-то игрался с AD7401 (кстати, он дельта-сигма) - так там все не так просто, нужно городить внешний фильтр уровня SINC3- аппаратный или программный- нетривиальная задача. Уж проще использовать АЦП, у которого это все есть внутри.
Посмотрел на другие AD74xx, которые SAR - развязки не увидел.


Нет. Топикстартер намерен применить MAX14626, а тот уже ограничивает ток на уровне, кажется, 30 мА. Так что нужно защитить только этот Макс от перенапряжения, шунт уже защищен.
Получается, что с биполярным (!) TVS схема гарантированно выдержит подачу напряжения любой полярности 60V (предельно допустимое для предохранителя) + напряжение падения на ТVS (20 вольт?), то есть более 80 вольт. Вполне достаточно для многих низковольтных применений.


Я их уже давно не люблю: малое предельное напряжение (30 вольт). Именно эти еще и медленные (но это из-за малого тока).

MCP3301 или MCP3201 уже не теже деньги. Или AD7457. Меньшее место на плате. Опору все равно вроде надумали внешнюю ставить.
ФНЧ или простой осредняющий фильтр делаются достаточно просто. Трудностей больших в этом нет.
Какой медленный канал связи? Оптроны достаточно быстрые уже давно не дорогие. Тем более что в промышленной автоматизации частота среза для токовой петли обычно не выше 300 Гц.


Про SAR я написал что в принципе достаточно. AD7400, AD7401, AD7403 развязку имеют.
Да получить сигнал тяжко. Ну так АРМ 32-х разрядный , который запланирован нужно же чем то загрузить.
Будет куча новых знаний. Задача именно ради этого выбрана.
Решения учебные у вас однако. 32-х разрядный МК, дельта сигма-ацп 24-х битный...
Потом еще ЦАП 16-разрядный нарисуется с выходом 4-20 мА, который и раньше то не копейки стоил....
+ развязка и прецизионные опорные источники.
Если хочется побольше денег выложить чтобы ничего не делать, то проще ПЛК купить.


Я то свой ответ написал именно по вашему совету. А вы хорошо отзывались о быстром предохранителе с током удержания 140 мА. Неужели 2-х ваттные шунты используете?

Еще небольшое замечание.
Если задача требует только два канала, то достаточно сделать только один канал ввода с гальванической развязкой от МК.

Вообще сперва хотел использовать встроенный в МК АЦП.
Я просматривал похожие темы, и везде предлагали "кардиналное" решение - использовать шунт (и ОУ, если потребуется) и дельта-сигма АЦП.


Нет, заранее ничего не закупаю.
Вот схему закончу, тогда и начну искать что и где достать.


Да, со стороны это выглядит просто смешно.
На работе мастер пользует PIC'и AVR'ы. Забивший товарищ пользует AVR.
Ну я выбрал себе что-то посовременнее.
Мне теперь экстренно пересаживаться на AVR или PIС, только из-за того, что они больше подходят для решения задачи?
Пользовал бы их изначально - поставил бы.

Тут я спрашивал про схемку, которая, мне кажется, решила бы проблему с развязкой.
Но посоветовали не искать "сомнительных путей".

Проблема в том, что я не знаю, как правильно и не совсем ущербно реализовать то, что мне требуется из-за недостатка опыта и знаний.
Если вам есть, что предложить - пожалуйста. Меня никто не гонит, да и я тоже никого не подгоняю.
А за спрос в морду не бьют.

x-men,
Я не имею ничего против SAR. Но в задаче, которая требует медленных фильтрованных измерений - им не место.
Вопрос цены конкретного АЦП (сэкономить пару долларов) в таких задачах- на десятом месте, на первом (обычно) - качество измерения. И если с дельта-сигма для этого достаточно прочитать документацию на АЦП, то для SAR это только стартовая точка, нужно много чего накрутить. А вот это "накрутить" выливается в большую программную работу. И вот тут начинается основная потеря ресурсов, в первую очередь времени на написание-тестирование-исследования.

В-общем, я считаю что SAR тут не место.
А вот о том чтобы применить любой другой дельта-сигма АЦП, попроще и подешевле- так я только за.
Можно еще поискать АЦП, которые вообще конфигурировать не нужно, просто тактировать и читать. Что-то типа LTC2452, например. Это позволит упростить развязку и сделает программу еще проще.

Отвечать Вам и в самом деле смысла мало — ведь я сразу сказал, что эти Ваши датчики гальванически не изолированы, но Вы, не моргнув глазом, гальванически же соединили аж две изолированные друг от друга, и безусловно опломбированные, силовые установки, к тому же, посредством задохлика AD7792 — ну это типа как подрядить комара на перетяжку канатов между парой слонов.

Далее, было предложение выяснить, да хоть у незнамо кого, реальную требуемую точность, которое тоже было проигнорировано — на фоне, тем не менее, никуда не исчезнувших доминошников, бегающих, спотыкаясь о безалкогольную стеклотару, пару раз в день подкрутить что-то там вплоть до переменным резистором.
________________________

Пример решения на подножном корме (в сумме порядка 100 р. по ценам "Чип и Дип") и для вменяемых потребностей (я намерил для данного примера 0,4% погрешности при двух температурах –40° и +85°С) — двухстадийный интегратор:

Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Зелёным показано, сколько схема отбирает от диапазона напряжения петли. Ток петли меняется с 20 мА на 4 мА на отметке 10 мс. Точность схемы определяется ИОН, первыми тремя резисторами и напряжением смещения ОУ, остальные компоненты практически не влияют.

Для упрощения, измеряемый ток всегда подан на вход интегратора, а коммутируется только виртуальный опорный ток 25 мА ключом на биполярном транзисторе. Соответственно, на выходе схемы получается ШИМ со средней частотой 350 Гц и коэффициентом заполнения, прямо пропорциональным измеряемому току. Фронты и спады этого сигнала ШИМ передаются раздельно двумя оптронами в виде фронтов, поэтому их тормознутость, разброс и т.п. никак не влияют на работу схемы. На вторичной стороне эти два сигнала могут быть поданы либо на пару входов защёлки или защёлок таймера микроконтроллера, либо на один вход одной защёлки с чередованием фототранзисторами выборки по прерыванию.