Jump to content

    
Sign in to follow this  
koluna

Измеритель для аналоговой токовой петли 4-20 мА

Recommended Posts

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.

Share this post


Link to post
Share on other sites
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.

Share this post


Link to post
Share on other sites
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?

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
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.

Share this post


Link to post
Share on other sites
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 :(

Share this post


Link to post
Share on other sites
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.

Share this post


Link to post
Share on other sites

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

Share this post


Link to post
Share on other sites
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?

Share this post


Link to post
Share on other sites

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.

Share this post


Link to post
Share on other sites
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..

Share this post


Link to post
Share on other sites
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.

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
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 :rolleyes: Еще один пример неудачной схемотехники

Share this post


Link to post
Share on other sites
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.

Share this post


Link to post
Share on other sites
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..

Share this post


Link to post
Share on other sites
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?

Share this post


Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

Sign in to follow this