[Make_Pic 0]

Вы бы хоть одним глазком глянули на INA117, прежде чем такое говорить. У него Common Mode Input +/- 200 В, и ведь это не теоретический предел какой-то, а только конкретная довольно старая реализация. В принципе и 1 кВ можно сделать, и 10 кВ.

 

Поэтому слова о "невозможности обойтись без гальваноразвязки" не имеют основания. Можно без нее обойтись.

Друзья! Я посмотрел всю конфу по теме топика - ничего не нашел, посему кому не жалко поделитесь опытом и покажите в этой ветке хотя бы часть своих схемных решений по промышленным контроллерам, я думаю это будет интересно и начинающим, и спецам, которые увидят что то новое - новые схемные решения!

 

Поддержите меня!

[Designer56 0]

Вы бы хоть одним глазком глянули на INA117, прежде чем такое говорить. У него Common Mode Input +/- 200 В, и ведь это не теоретический предел какой-то, а только конкретная довольно старая реализация. В принципе и 1 кВ можно сделать, и 10 кВ.

 

Поэтому слова о "невозможности обойтись без гальваноразвязки" не имеют основания. Можно без нее обойтись.

Данное устройство, вообще говоря, является обычным дифференциальным усилителем, а не инструментальным в общепринятом понимании. Хотя, разумеется, инструментальник- и есть диф. усилитель прежде всего. Но его схемотехника разработана прежде всего для целей получения максимального КОСС.Обратите внимание:

COMMON-MODE REJECTION

Common-mode rejection (CMR) of the INA117 is dependent

on the input resistor network, which is laser-trimmed for

accurate ratio matching. To maintain high CMR, it is important

to have low source impedances driving the two inputs.

A 75Ω resistance in series with pin 2 or 3 will decrease CMR

from 86dB to 72dB.

Resistance in series with the reference pins will also degrade

CMR. A 4Ω resistance in series with pin 1 or 5 will decrease

CMRR from 86dB to 72dB.

Это всего- навсего 75 омный разбаланс по входу!А что такое -72 dB для 200В синфазного? Это уже 50 мВ на выходе! А если разбаланс будет больше? Что в реальных условиах вполне возможно, особенно если учитывать не только сопротивления проводов, но и то, что усилитель придется подключать к точкам цепи, которые принципиально имеют разные вых. сопротивления относительно общего провода.

И ещё вот:

OFFSET VOLTAGE

vs Temperature 40 μV/°C

vs Time 200 μV/mo

При этом в диапазоне -40 +80 Ц усилитель уплывет на 2,4 мВ, а за год- ещё на 2,4 мВ. В общем,параметры, как у дешевого ОУ. Это- следствие схемного решения, в котором синфазный сигнал в диф. усилителе подавляется делителем, и для компенсации этого подавления увеличивается коэф. усиления. Теперь представьте, что синфазные сигналы могут быть действительно порядка киловольт- кстати, так бывает достаточно часто в пром. применениях. Особенно импульсные. Мне вот недавно пришлось разрабатывать прибор, импульсные помехи по входу которого нормировались в 1,5 кВ. скв. Естественно, выход пришлось делать изолированным.В случае с INA117 резисторы R4,R5 (20кОМ, 22,1кОм) пришлось бы уменьшить раз в 10, с соответствующим усугублением вышеизложенного. Кстати, стоит обратить внимание на АЧХ КОСС INA117- для импульсных помех все будет гораздо хуже.

[Kolia 0]

А можно взглянуть на ваши схемные решения?

 

Вот схемное решение для DAC (для ADC аналогично).

[=AK= 10]

Это всего- навсего 75 омный разбаланс по входу!А что такое -72 dB для 200В синфазного? Это уже 50 мВ на выходе!

Для применений, где постоянно действует большое синфазное (особенно dc), целесообразно применять опторазвязку. Но таких применений не очень много. Массовый и типический случай - когда источник сигнала заземлен, но между его землей и землей контроллера есть наводки. Обычно между землями доли вольта, в худшем случае - несколько вольт.

 

А если разбаланс будет больше? Что в реальных условиах вполне возможно, особенно если учитывать не только сопротивления проводов, но и то, что усилитель придется подключать к точкам цепи, которые принципиально имеют разные вых. сопротивления относительно общего провода.

На стороне сигнала в любом случае целесообразно ставить буферы-повторители, питающиеся от изолированного источника. Тогда никакого разбаланса из-за неравенства сопротивлений не будет.

[Make_Pic 0]

Вот схемное решение для DAC (для ADC аналогично).

Спасибо, но напрашивается вопрос - а как защитой от перенапряжений из вне?

[Designer56 0]

Для применений, где постоянно действует большое синфазное (особенно dc), целесообразно применять опторазвязку. Но таких применений не очень много.

Таких применений встречается достаточно много- например, датчик установлен в удаленной зоне. Более того, рядом с ним могут находится мощные источники помех- например, силовые цепи. Или это взрыво-пожароопасная зона, куда нельзя подводить неограниченную эл. мощность. Или это-"грязная" зона- радиоактивная, к примеру.Контроллеры/АЦП и близко поставить нельзя. На длинных концах в этих случаях может наводится сотни и даже тысячи вольт. Это не мои фантазии- упомянутые мной ранее требования на прибор с изоляцией в 1,5 кВ. базируются на ГОСТ, который определяет возможным такой уровень наводок в нек. местах АЭС.

 

....между землями доли вольта, в худшем случае - несколько вольт.

Это обычно может иметь место в случае, когда источник сигнала и контроллер расположен конструктивно в одном блоке. В этом случае, действительно, можно обойтись классическим ИУ, или чем-то подобным INA117.Если, конечно, его собственные погрешности не будут сильно портить метрологию.

 

На стороне сигнала в любом случае целесообразно ставить буферы-повторители, питающиеся от изолированного источника. Тогда никакого разбаланса из-за неравенства сопротивлений не будет.

 

Эти устройства называются изолирующими барьерами- частный случай изолирующего усилителя с Ку=1, и весьма популярны в промавтоматике для решения задач подавления помех, которые мы, собственно, обсуждаем. Развязка обычно бывает или оптическая, или ВЧ трансформаторная.

[=AK= 10]

Таких применений встречается достаточно много- например, датчик установлен в удаленной зоне. Более того, рядом с ним могут находится мощные источники помех- например, силовые цепи. Или это взрыво-пожароопасная зона, куда нельзя подводить неограниченную эл. мощность. Или это-"грязная" зона- радиоактивная, к примеру.Контроллеры/АЦП и близко поставить нельзя. На длинных концах в этих случаях может наводится сотни и даже тысячи вольт. Это не мои фантазии- упомянутые мной ранее требования на прибор с изоляцией в 1,5 кВ. базируются на ГОСТ, который определяет возможным такой уровень наводок в нек. местах АЭС.

Кратковременные помехи могут иметь большую амплитуду. Хороший пример - электростатический разряд. Устройство должно оставаться работоспособным при воздействии таких помех. Однако не так уж часто встречается, что спектр такой помехи перекрывается со спектром полезного сигнала. Чаще всего сигнал медленный. Поэтому можно применять медленные интегральные дельта-сигма АЦП со встроенными цифровыми фильтрами, подавляющими сетевые помехи 50 и 60 Гц.

 

В этом случае одиночные высоковольтные помехи, частично (примерно на 80 дБ) подавленные дифференциальным усилителем, будут окончательно задавлены фильтром. Как известно, опторазвязка и трансформаторная развязка обеспечивает подавление синфазных помех примерно на 120-130 дБ. Так что при 80 дБ подавлении останется задавить 40-50 дБ.

 

Это обычно может иметь место в случае, когда источник сигнала и контроллер расположен конструктивно в одном блоке. В этом случае, действительно, можно обойтись классическим ИУ, или чем-то подобным INA117.Если, конечно, его собственные погрешности не будут сильно портить метрологию.

Они могут быть расположены где угодно, хоть в разных зданиях. Главное, что оба заземлены. При этом DC разбаланс между землями будет близок к нулю (исключение - разве что когда трамвай неподалеку проедет, и то, много ли от него наведется?). Средний разбаланс по переменному току может быть больше за счет сетевой наводки 50 Гц, но и он невелик, и уж никак не "сотни вольт".

 

Кратковременный разбаланс может быть каким угодно, в зависимости от условий. Для телефонных линий в принципе он может достигать нескольких тысяч вольт, за счет ударов молний в землю. Если линия не выходит за пределы здания, то худший случай - выброс энергии, накопленной в обмотках больших электрических машин - моторов, трансов, и пр. Обычно разбаланс из-за этого не превышает единиц вольт, но в аварийных случаях разбаланс между землями может достигать сотен вольт. Кратковременно и очень редко.

[Designer56 0]

Кратковременные помехи могут иметь большую амплитуду. Хороший пример - электростатический разряд. Устройство должно оставаться работоспособным при воздействии таких помех. Однако не так уж часто встречается, что спектр такой помехи перекрывается со спектром полезного сигнала. Чаще всего сигнал медленный. Поэтому можно применять медленные интегральные дельта-сигма АЦП со встроенными цифровыми фильтрами, подавляющими сетевые помехи 50 и 60 Гц.

Это подействует только в том случае, если помеха не выведет систему из линейного режима- в противном случае фильтр не поможет.

 

Они могут быть расположены где угодно, хоть в разных зданиях. Главное, что оба заземлены....Средний разбаланс по переменному току может быть больше за счет сетевой наводки 50 Гц, но и он невелик, и уж никак не "сотни вольт".

В этом случае наводки по контуру (Электромагнитные, и не только сетевые) могут достигать и больших величин.

 

Для телефонных линий в принципе он может достигать нескольких тысяч вольт, за счет ударов молний в землю.

Норма на испытания- 1,5 кВ для линий закопанных в землю, и до 3 кВ.!! для воздушных.При этом, телефонные линии всегда выполняются экранированным кабелем. Телефонные линии (городские и сельские всегда выполняются с трансформаторной развязкой, учережденческие- могут и без. Вариант с бестрансформаторной схемой на городских сетях проходит плохо, хотя такие попытки были). Наводки поэтому имеют природу электромагнитной наводки на провода, падение напряжения от контурных токов давится трансформатором. Тоже самое наблюдает ся и в любых других протяженных линиях, плюс к этому ещё и падение напряжения от контурного тока, которое на пременном токе может быть большим за счет индуктивности проводов. К сожалению, это не столь редкое явление, особенно в присутствии мощных устройств. Мне приходилось наблюдать увеличение погрешности АЦП даже от включения пускателей (ток 1-2 А) и ламп, смонтированных в одном шкафу с промконтроллером. Развязки в этом случае не было. В случае большого вх. сопротивления схемы начинают оказывать влияние и электростатические помехи.

[=AK= 10]

Это подействует только в том случае, если помеха не выведет систему из линейного режима- в противном случае фильтр не поможет.

Усилители, выдерживающие большое синфазное (типа INA117), этому условию удовлетворяют.

 

В этом случае наводки по контуру (Электромагнитные, и не только сетевые) могут достигать и больших величин.

Каких "больших"? Приведите пожалуйста оценочные значения.

 

Телефонные линии ...

Я привел телефонные линии как пример линий, выходящих за пределы здания. Для них требования к изоляции намного выше, чем к промконтроллерам. В некоторых странах для обычного оборудования испытательное напряжение изоляции равно 3750 В, а для телефонного - 4500 В

 

Мне приходилось наблюдать увеличение погрешности АЦП даже от включения пускателей (ток 1-2 А) и ламп, смонтированных в одном шкафу с промконтроллером. Развязки в этом случае не было.

При этом наверняка использовались усилители, работающие с синфазными в пределах до +-10 В. Вот если бы там стояли усилители, работающие при синфазном хотя бы +-100 В, проблем бы не было.

[Stanislav_S 0]

Вот пример для развязки аналового сигнала:

Вот пример развязки по цифре

Вот развязка для ЦАП

Хотя конечно все определяется требованиями, в некоторых случаях например, мы использовали развязку с помощью оптоволокна :)

[Kolia 0]

Спасибо, но напрашивается вопрос - а как защитой от перенапряжений из вне?

 

Можно поставить стабилитрон или стабилитрон + предохранитель, защиту можно сделать на транзисторе ...

[Make_Pic 0]

Вот пример для развязки аналового сигнала:

Вот пример развязки по цифре

Вот развязка для ЦАП

Хотя конечно все определяется требованиями, в некоторых случаях например, мы использовали развязку с помощью оптоволокна :)

Интересно, но ничего не видно! На схеме ADC какие операционики на входе? И опять же никакой защиты со стороны входов нет.

[Stanislav_S 0]

Интересно, но ничего не видно! На схеме ADC какие операционики на входе? И опять же никакой защиты со стороны входов нет.

На входе ADC стоят AD623, защита по входу для данной схемы заключается в следующем:

1) Полисвитч на 30мА последовательно с датчиком тока ( стоит на выносной плате отдельно)

2) Посредством внутренних защитных диодов в AD623

Для первой схема защита по входу не предусматривалась :)

[Make_Pic 0]

На входе ADC стоят AD623, защита по входу для данной схемы заключается в следующем:

1) Полисвитч на 30мА последовательно с датчиком тока ( стоит на выносной плате отдельно)

2) Посредством внутренних защитных диодов в AD623

Для первой схема защита по входу не предусматривалась :)

А вот еще вопрос - а нужен ли усилок на транзисторах на выходе DAC? Ведь по требованиям 61131-2 достаточно 20мА на 1кОм и защита по току, что умеет операционик. Или у вас ток больше (меньше нагрузка)?

 

И еще интересная вестчь - ваяю свой DAC на два выхода и пишел к такой схеме построения Low Cost serial DAC на два канала 12 bit, внешней Uref = 5V, на выходе операционик включенный по биполярной схеме тобишь имеем +/-5В, далее усилок с точным коэф. усиления 2, защищенный по току КЗ и перенапряжений из вне. На входе DAC для развязки ADUM и DC/DC +/-15В.

 

Этот DAC AD5531, который вы применили имеется только в одноканальном варианте.

[Stanislav_S 0]

А вот еще вопрос - а нужен ли усилок на транзисторах на выходе DAC? Ведь по требованиям 61131-2 достаточно 20мА на 1кОм и защита по току, что умеет операционик. Или у вас ток больше (меньше нагрузка)?

 

И еще интересная вестчь - ваяю свой DAC на два выхода и пишел к такой схеме построения Low Cost serial DAC на два канала 12 bit, внешней Uref = 5V, на выходе операционик включенный по биполярной схеме тобишь имеем +/-5В, далее усилок с точным коэф. усиления 2, защищенный по току КЗ и перенапряжений из вне. На входе DAC для развязки ADUM и DC/DC +/-15В.

 

Этот DAC AD5531, который вы применили имеется только в одноканальном варианте.

Транзисторы нужны для двух целей:

1 усиление по току потому что этот драйвер предназначен для ЧПУ, а там случаи бывают разные :)

2 Защита опера и ЦАПА, транзисторы стоят копейки, а все остальное денег :)

Да я так тоже пару раз делал, просто для этой схемы нужно 6 прецизионных резисторов и два хороших опера. а это не всегда выгодно :)