Jump to content

    

Измеритель для аналоговой токовой петли 4-20 мА

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...

 

Его и имеем. Про это прочитал в другом топике :)

Защитить надо дорогой АЦП и, желательно, то, что стоит дальше за ним.

 

Если защищать выше указанным мною способом (ссылка в первом посте) с помощью стабилитрона (сапрессора) и предохранителя?

 

Ваш датчик имеет минимально допустимое напряжение питания 8 В. Пусть имеем источник питания с номинальным напряжением 24 В. С учетом возможности отображения перегрузки максимально допустимое сопротивление в цепи датчика составит (24-8)/22=727 Ом. Пусть токоизмерительный резистор равен 100 Ом (хорошее значение для АЦП с ИОН 2,048-2,5 В). Тогда в цень можно включить еще 627 Ом. Поставим добавочный резистор 560 Ом. При соответствующей мощности резисторов защита от замыкания в линии гарантирована. Можно, как писали выше, поставить самозащищенный ограничитель тока миллиампер на 40. После шунта буфер на ОУ и RC-фильтр. АЦП спасен!!!.

 

Гальваническая развязка эффективна с точки зрения подавления помех при наличии протяженной линии связи.

 

Зачем Вам дорогой АЦП, датчик то у Вас не ого-го, погрешность в лучшем случае не менее 1 %, да и температурная погрешность порядочная.

 

Предохранитель на 40-63 мА можно поставить, а вот со стабилитронами осторожнее, ток утечки может испортить всю малину, особенно для стабилитронов с туннельным механизмом пробоя.

Edited by Пушкарев Михаил

Share this post


Link to post
Share on other sites
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..

 

А дело -то в том что мы в своих приборах на каждый канал даем встроенный источник на 24 вольта, он с ограничением по току, поэтому если питать все от "нашего" проблем никаких нет.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Ваш датчик имеет минимально допустимое напряжение питания 8 В. Пусть имеем источник питания с номинальным напряжением 24 В.

 

Понятно. Спасибо :)

Только вот для петли отдельный источник на 24 В ставить получается не очень удобно, предлагается запитать петлю от существующего 12 В, от которого вся остальная электроника запитана...

 

Гальваническая развязка эффективна с точки зрения подавления помех при наличии протяженной линии связи.

 

Это понятно. Но ведь петля в силу низкоомности измерителя изначально слабо восприимчива к помехам?

Кстати, как я понимаю, развязка помогает так же исключить более неприятное явление - земляные петли?

 

Зачем Вам дорогой АЦП, датчик то у Вас не ого-го, погрешность в лучшем случае не менее 1 %, да и температурная погрешность порядочная.

 

Уловно дорогой. Самая дорогая деталь на плате :)

Остановился пока на MAX1288.

Что можете порекомендовать еще?

 

Предохранитель на 40-63 мА можно поставить, а вот со стабилитронами осторожнее, ток утечки может испортить всю малину, особенно для стабилитронов с туннельным механизмом пробоя.

 

Про утечку понятно, спасибо.

Допустим, если использовать измерительный резистор (шунт) на 100 Ом, то для защиты АЦП подойдет SMBJ5.0CA-TR?

На +5 В ток у него 800 мкА, а вот на +2 В, интересно какой? Будет ли влиять его утечка на петлю?

Да и будет ли он вообще выполнять свою защитную функцию при максимальном допустимом входном напряжении для АЦП 6 В?

Edited by n_bogoyavlensky

Share this post


Link to post
Share on other sites
Это понятно. Но ведь петля в силу низкоомности измерителя изначально слабо восприимчива к помехам?

Кстати, как я понимаю, развязка помогает так же исключить более неприятное явление - земляные петли?

 

Уловно дорогой. Самая дорогая деталь на плате :)

Остановился пока на MAX1288.

Что можете порекомендовать еще?

 

Про утечку понятно, спасибо.

Допустим, если использовать измерительный резистор (шунт) на 100 Ом, то для защиты АЦП подойдет SMBJ5.0CA-TR?

На +5 В ток у него 800 мкА, а вот на +2 В, интересно какой? Будет ли влиять его утечка на петлю?

Да и будет ли он вообще выполнять свою защитную функцию при максимальном допустимом входном напряжении для АЦП 6 В?

Да, гальваническая развязка в смысле помехоподавления помогает именно от этого - разрывает земли. В Вашем случае единственно реальный вариант - развязать оптронами цифровые линии между АЦП и микроконтроллером. Можно сделать гальваническую развязку и по аналоговому сигналу, но сложно.

 

У AD и TI АЦП не хуже, но дешевле.

 

Вы как раз предлагаете стабилитрон с напряжением стабилизации менее 6 В, в котором преобладает туннельный механизм пробоя, что не есть хорошо по утечкам. Если поставить его параллельно токоизмерительному резистору, то естественно его ток утечки будет вычитаться из полезного сигнала. После шунта RC-фильтр, потом буфер на ОУ, следом стабилитрон на 4,7 В. Тут уж с АЦП ничего не случится.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Да, гальваническая развязка в смысле помехоподавления помогает именно от этого - разрывает земли. В Вашем случае единственно реальный вариант - развязать оптронами цифровые линии между АЦП и микроконтроллером. Можно сделать гальваническую развязку и по аналоговому сигналу, но сложно.

 

После шунта RC-фильтр, потом буфер на ОУ, следом стабилитрон на 4,7 В. Тут уж с АЦП ничего не случится.

 

Что-то не соображу как правильно в этом случае запитать входную часть измерителя (буфер, АЦП, половина развязки).

Использовать развязанный DC/DC для запитки входной части?

Мы же не можем использовать общий источник (от которого питается петля и остальная электроника)?

Share this post


Link to post
Share on other sites
Мы же не можем использовать общий источник (от которого питается петля и остальная электроника)?
Можно использовать один источник при условии, что ток от этого источника протекает по токовой петле и через измерительный шунт только одним единственным путем, без каких-либо ответвлений или суммирования.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Что-то не соображу как правильно в этом случае запитать входную часть измерителя (буфер, АЦП, половина развязки).

Использовать развязанный DC/DC для запитки входной части?

Мы же не можем использовать общий источник (от которого питается петля и остальная электроника)?

А куда деваться? Если хотите гальваноразвязку, то только так.

Share this post


Link to post
Share on other sites
А куда деваться? Если хотите гальваноразвязку, то только так.

 

Рассмотрим первый вариант.

Питаем входную часть измерителя от изолированного DC/DC в составе самого измерителя.

Структура прибора в общих чертах - файл "4-20.jpg".

Измеритель - файл "Meas.jpg".

 

Измеритель соединяется с платой 2 через разъем программирования МК (SPI).

Через этот же разъем на плату измерителя на вход DC/DC заводятся +5 В. На выходе DC/DC получаем питание для входной части измерителя. Выходная часть измерителя запитывается от +5 В с платы 2.

 

Насколько данный вариант будет оптимальным и правильным?

 

Прочитал про требование безопасности заземлять один из проводников петли.

На мой взгляд, этого делать нельзя при питании от AC/DC.

По крайней мере при моей структуре прибора...

Да и вообще, можно ли?

Получается, что общая цепь устройства оказывается на заземлении...

Или я ошибаюсь?

post-24061-1290685161_thumb.jpg

post-24061-1290685176_thumb.jpg

Share this post


Link to post
Share on other sites
Можно использовать один источник при условии, что ток от этого источника протекает по токовой петле и через измерительный шунт только одним единственным путем, без каких-либо ответвлений или суммирования.

 

Второй вариант.

Но опять же для него нужно, чтобы датчик и входная часть измерителя потребляли в совокупности менее 4 мА?

Петля для этого варианта - "Sys.jpg".

Только тут вместо буфера (повторителя) уже будет инвертирующий усилитель, с меньшим входным сопротивлением...

Правильно? :)

post-24061-1290692512_thumb.jpg

Edited by n_bogoyavlensky

Share this post


Link to post
Share on other sites
Правильно? :)
Неправильно. Если вы включаете датчик в цепь "минуса", то общим проводом вы должны взять цепь "плюса" ИП. Соответственно токоизмерительный шунт должен стоять между "плюсом" и вторым выводом датчика. Измерения вам придется делать тоже относительно "плюса" источника, что весьма неудобно - всю схему придется "подвешивать" к "плюсу". Поэтому датчики с выходом типа токовая петля обычно включают в цепь к "плюсу" источника питания, а токоизмерительный шунт подключают вторым концом к его "минусу". Общим проводом будет "минус" ИП, как это чаще всего и бывает.

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
Питаем входную часть измерителя от изолированного DC/DC в составе самого измерителя.

Структура прибора в общих чертах - файл "4-20.jpg".

Измеритель соединяется с платой 2 через разъем программирования МК (SPI).

Через этот же разъем на плату измерителя на вход DC/DC заводятся +5 В. На выходе DC/DC получаем питание для входной части измерителя. Выходная часть измерителя запитывается от +5 В с платы 2.

Насколько данный вариант будет оптимальным и правильным?

 

Прочитал про требование безопасности заземлять один из проводников петли.

Можно конечно и так, но ведь цепи датчика через источник питания 12 В получаются связанными с измерителем. К чему тогда гальваноразвязка. От гальванически развязанного источника надо питать датчик и АЦП.

 

Где это Вы прочитали, что линию связи с датчиком следует заземлять?

 

Резистор после буфера следует убрать, чтобы исключить влияние токов утечки стабилитрона.

 

В номенклатуре "Овен"а наверняка есть подходящий приборчик.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Где это Вы прочитали, что линию связи с датчиком следует заземлять?
Линию связи рекомендуется экранировать, а экран заземлять (хотя в ряде случаев эффективнее подключать экран к общему проводу там же, где к ней подключается шунт). Но экран при этом совсем не обязательно должен быть гальванически связан с питанием приемника линии. Так что требование n_bogoyavlensky о включении датчика обязательно в цепь "минуса" какое-то надуманное. :laughing:

Share this post


Link to post
Share on other sites
Неправильно.

 

Не могу понять в чем неправильность.

Данный вариант схемы взят из статьи "Изолированный цифровой интерфейс для приемников и передатчиков токовой петли 4...20 мА". Электронные компоненты, №9, 2009 г. (приложил).

Рисунок 2.

 

Поэтому датчики с выходом типа токовая петля обычно включают в цепь к "плюсу" источника питания, а токоизмерительный шунт подключают вторым концом к его "минусу". Общим проводом будет "минус" ИП, как это чаще всего и бывает.

 

Схема - "Sys2.jpg". Так?

Тут понятно, но как в этом случае запитать измеритель от петли?

 

Можно конечно и так, но ведь цепи датчика через источник питания 12 В получаются связанными с измерителем. К чему тогда гальваноразвязка. От гальванически развязанного источника надо питать датчик и АЦП.

 

Да... а слона я не заметил...

 

Где это Вы прочитали, что линию связи с датчиком следует заземлять?

 

Cтатья "Изолированный цифровой интерфейс для приемников и передатчиков токовой петли 4...20 мА". Электронные компоненты, №9, 2009 г. (приложена выше).

Первая страница, первая колонка, 3-ий абзац снизу.

 

Резистор после буфера следует убрать, чтобы исключить влияние токов утечки стабилитрона.

 

Соответственно, стабилитрон должен выдерживать максимальный выходной ток буфера при напряжении на выходе буфера, превышающем напряжение стабилизации стабилитрона?

post-24061-1290757937_thumb.jpg

EK2009_9_2.pdf

Share this post


Link to post
Share on other sites
Не могу понять в чем неправильность.

Данный вариант схемы взят из статьи "Изолированный цифровой интерфейс для приемников и передатчиков токовой петли 4...20 мА". Электронные компоненты, №9, 2009 г. (приложил).

Рисунок 2.

 

Схема - "Sys2.jpg". Так?

Тут понятно, но как в этом случае запитать измеритель от петли?

Конечно же не так. На схеме рис. 2 упомянутой статьи датчик и схема (усилитель+АЦП) питаются от источника питания, подключенного к контактам, Обозначенным + и -. Вам то зачем такая схема? Что, нельзя выбрать токоизмерительный резистор подходящей величины и обойтись без усилителя.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Линию связи рекомендуется экранировать, а экран заземлять (хотя в ряде случаев эффективнее подключать экран к общему проводу там же, где к ней подключается шунт). Но экран при этом совсем не обязательно должен быть гальванически связан с питанием приемника линии. Так что требование n_bogoyavlensky о включении датчика обязательно в цепь "минуса" какое-то надуманное. :laughing:

 

Тут понятно все.

Но, цитирую статью:

 

Первостепенным условием для работы компонентов

токовой петли является необходимость обеспечения галь-

ванической развязки от земли во всех точках подключения

компонентов к общей петле. Единственным исключением,

диктуемым соображениями безопасности, является необ-

ходимость заземления одного из двух соединительных

проводов. Никакие другие соединения с землей не допу-

скаются в каких-либо других точках токовой петли.

 

Конечно же не так. На схеме рис. 2 упомянутой статьи датчик и схема (усилитель+АЦП) питаются от источника питания, подключенного к контактам, Обозначенным + и -. Вам то зачем такая схема?

 

Что значит зачем? Я стараюсь рассмотреть все варианты. И понять какой вариант лучше.

Как это в токовой петле датчик-передатчик (рис. 1) и приемник (рис. 2) питаются от источника, который подключен им параллельно?!

В петле же все подключается последовательно...

Или я Вас неправильно понял?

 

Что, нельзя выбрать токоизмерительный резистор подходящей величины и обойтись без усилителя.

 

Можно, конечно.

Но для того, чтобы "растянуть" сигнал на весь диапазон АЦП при питании 12 В придется использовать АЦП с опорным 2.5 В.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this