Jump to content

    

Измеритель для аналоговой токовой петли 4-20 мА

@ 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.

Edited by kreker

Share this post


Link to post
Share on other sites

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.

Edited by x-men

Share this post


Link to post
Share on other sites
Что-то вроде этого в качестве PTC Fuse подойдёт? PRG18BB221MB1RB

На 100 мА и подходящее напряжение - не находит.

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

 

И чтобы переключать CS можно применить ADG779.

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

Share this post


Link to post
Share on other sites
У меня любимые -140 mA 0ZCC0014FF2C - быстрые, дешевые, на 60 вольт, много где есть в наличии.

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.

Share this post


Link to post
Share on other sites
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.

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.

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.

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.

 

Чтобы любить такие надо иметь шунт 100 Омный мощностью 2Вт

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.

 

Проще любить такие.

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

Share this post


Link to post
Share on other sites
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.

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.

 

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.

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.

 

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).

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.

Share this post


Link to post
Share on other sites
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.

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.

 

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

Нет, заранее ничего не закупаю.

Вот схему закончу, тогда и начну искать что и где достать.

 

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.

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.

Share this post


Link to post
Share on other sites

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.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Видимо ни у кого, кроме Вас, не хватает терпения на такого балбеса, как я

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:

 

post-45710-1434037742_thumb.png

 

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.

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