Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Elektroda.pl
Texa Poland
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

wejście 4-20mA do atmegi32

16 Sty 2012 12:19 5404 31
  • Poziom 9  
    Witam

    Mam taki problem. Posiadam wyjście 4-20mA ze sterownika PLC. Chcę zrobić układ do pozycjonowania zaworu pneumatycznego. Zawory są sterowane z 24VDC. 4-20mA zadaje pozycji. Pytanie: Jak najoptymistyczniej zrealizować wejście 4-20 do mojej Atmegi32? Najłatwiej to podpiąć rezystor 120R w pętlę i mierzyć napięcie portem ADC. Ale czy to jest bezpieczne rozwiązanie? Dodam, że zasilanie płytki 24VDC może być z innego źródła niż sygnał 4-20mA. Słyszałem, że zwykła dioda zenera wpięta na wejście atmegi (5,7V), która ma zabezpieczyć port powoduje błędne pomiar. Pytanie dwa: na sprzężeniu zwrotnym od pozycji mam czujnik w formie potencjometru 2,8k. Jak dam go w szereg z rezystorem 4,7k to dzielnik napięcia będzie dobry dla mojej atmegi? Prosze o jakiś sprawdzony schemat.

    Pozdrawiam
  • Texa Poland
  • Poziom 33  
    Witam
    To niestety nie jest najprostsze rozwiązanie, bo wzmacniacz obraca fazę sygnału.
    Wpięcie wyjścia sterownika do rezystora o małej wartości to dobry pomysł, potem sygnał do procesora możemy podać przez rezystor rzędu 1K co zabezpieczy procesor przed przypadkowym ubiciem w razie wzrostu napięcia ponad planowany przez nas zakres.
    Należy zauważyć że stracimy kawałek zakresy pomiarowego co zawęży nam dokładność pomiaru, aby nie wprowadzać strat powinno się dać wzmacniacz różnicowy aby zakres 4-20mA odpowiadał napięciowemu 0-Vref.
    Do tego potrzebne są bardzo dobre wzmacniacze z niskim dryftem i wyjściem RtoR.
    Jeśli nie interesuje Cię tylko pomiar ale też inne informacje to zauważ że sygnał 4-20mA niesie je poniżej 4mA ( np. zwarcie czujnika, rozpięcie pętli pomiarowej ) i powyżej 20mA ( np. przekroczenie zakresu pomiarowego, rozwarcie sondy itd. )
    Piotr
  • Poziom 38  
    Fazę zawsze można odwrócić na drugim wzmacniaczu, który i tak często zostałby niepotrzebny bo w obudowach najczęściej są parzyste liczby.
  • Texa Poland
  • Poziom 33  
    Witam
    Gaskoin, oczywiście wzmacniacze są w obudowach często parami, jest tylko jeden problem, w układzie z procesorem zwykle brak ujemnego napięcia do zasilenia wzmacniacza, jeśli już robimy to ze wzmacniaczem to można się posiłkować schematem z
    [url=]Link[/url]http://ww1.microchip.com/downloads/en/devicedoc/11177d.pdf[url=]Link[/url]
    układ nie odwraca fazy a wzmacniacz z przykładu ma rewelacyjne parametry do tego celu.
    Piotr
  • Użytkownik usunął konto  
  • Poziom 33  
    Witam
    Mea culpa, moje układy miały zasilanie tak jak w powyższym PDFie, co jest trudne do zapewnienia przy gotowym przetworniku, swoją drogą to jedyny wzmacniacz w rozsądnej cenie o tak doskonałych parametrach przy pojedynczym zasilaniu.
    Piotr
  • Poziom 38  
    Czyli pozostaje wzmacniacz nieodwracający mierzący napięcie na oporniku.
    Oczywiście rail-to-rail na wejściu i wyjściu.
    http://ww1.microchip.com/downloads/en/devicedoc/11177d.pdf.
    Faktycznie ten co podał PiotrPitucha jest dobry.
    Jakby ktoś znalazł namiary na wzmacniacz mający możliwość "pochłonięcia" na wyjściu jako sink tych 20mA- to bym bardzo prosił.
    Próbowałem na TLC247- nie wyrabia.
    Podczepiłem wejście + do +5V przetwornika I/U żeby zrobić taki odwrotny pomiar- no ale nie wyrabia.
  • Użytkownik usunął konto  
  • Poziom 38  
    Doprecyzuję- To jest TLC274C- no faktycznie literówka.
    Ale jak zrobiłem prostownik- to działał bez pudła.
    https://obrazki.elektroda.pl/2204377000_1326833404.png
    No ale 20mA- z wyjścia w stanie niskim nie chce wchłonąć bezboleśnie.
    Chodzi mi o zasilanie tylko +5V a nie symetryczne.
    No może nie ma takich wzmacniaczy- ale jakby ktoś coś znalazł to by to uprościło układ.
    Chociaż- jak na wyjściu byłby mosfet N o małej rezystancji kanału- no to może.
  • Użytkownik usunął konto  
  • Poziom 38  
    No własnie- to nie jest coraz większa masakra ale wymaganie aby normalny OP-AMP był zasilany z jednego napięcia- najlepiej jakieś 1.8V- i w dodatku był idealnym (prawie) wzmacniaczem.
    No i wiem że tego się nie da zrobić- no ale może "prawie" się da.
    Normalnie to by było zasilać +-15V i wtedy się dużo da zrobić.
    Taki LM358 może mieć na wyjściu prawie 0V- pod warunkiem że nic mu nie wpływa do wyjścia.
    No może- 1uA.
    Taki TLC274- może "wpuścić" do wyjścia jako sink dużo więcej- no ale nie 20 mA przy zasilaniu tylko +5V.
    No bo ma na wyjściu mosfeta n-kanałowego- na nim napięcie jest małe.
    No ale- nie dość małe.
    No wogóle- nie ma wzmacniaczy idealnych.
    Ale niektóre w pewnym zakresie parametrów są lepsze albo nie.
    Takie oglądanie stopni wejściowych i wyjściowych- o ile producent to ujawnia- no to jest czasem fascynujące zajęcie.
  • Użytkownik usunął konto  
  • Poziom 38  
    No nie- musi jednak wpuścić w wyjście jako sink te 20mA- bezboleśnie.
    A tak to pozostaje zwykły układ wzmacniacza nieodwracającego.
    Mi jako sink- sprawdziłem- zatrzymywał się na ok 3V.
    Mało.
  • Poziom 33  
    Witam
    Trochę nie rozumiem Twojego schematu, dajesz opornik pomiarowy zero, zero nic a potem wzmacniasz to kilkadziesiąt razy powiększając niestabilność układu.
    Typowe wyjścia prądowe spokojnie mogą pracować na rezystancjach kilkadziesiąt Ω, co pozwoli Ci na stabilne wzmocnienie jednym wzmacniaczem nieodwracającym.
    Jeśli pracujesz z sygnałami 4-20mA to na dobrą sprawę możesz sobie pozwolić na lekką nieliniowość na górze i dole zakresu, wzmacniacz który podałem pracuje z jednym napięciem zasilania 2,5-5V, jeśli chcesz mieć sygnał od zera z dobrą liniowością to wepnij w sprzężenie diodę jak to się czyni w prostownikach idealnych, pisałem o tym ze dwa lata temu.
    Sprawdź Twój TLC pod względem parametrów, chyba jest dużo gorszy od MCP.
    Uwzględnij też to że typowe rezystory płyną z temperaturą jak górskie rzeki, kiedyś robiłem podobne wzmacniacze ale na opornikach 50ppm, niestety by uzyskać odpowiednie wzmocnienie zamawiałem określone wartości u producenta, jeden rezystor kosztował więcej niż wzmacniacz przy zamówionych seriach po 50 sztuk.
    Reasumując jak dasz większy rezystor pomiarowy to stabilniejszy sygnał uzyskasz jednym wzmacniaczem nawet przy wzmocnieniu 1, wtedy potrzebujesz dobrać tylko rezystor pomiarowy i będzie to jedyny rezystor w torze analogowym ( jeśli dodasz jakiś na wejściu nieodwracającym to będzie on miał nikły wpływ na stabilność )
    Piotr
  • Użytkownik usunął konto  
  • Poziom 33  
    Witam
    Czy my mówimy o tym samym obrazku ?
    https://obrazki.elektroda.pl/2204377000_1326833404.png
    Na nim jak żywo jest opornik pomiarowy R5 0,01...
    Co do łykania prądu to kiedyś na stronach modelarskich była ładowarka do LiPo, coś mi na schemacie nie grało, ale poczytałem parametry wzmacniacza operacyjnego, dawał 1,2A na wyjściu, był chyba R2R, postaram się znaleźć typ.
    Piotr

    Ten Ci się powinien spodobać http://www.analog.com/static/imported-files/data_sheets/OP179_279.pdf

    A tu konstrukcja ze wszystkimi przemysłowymi poziomami
    http://www.moog.com/literature/ICD/N123-139electronics.pdf
  • Użytkownik usunął konto  
  • Poziom 38  
    No to ja też o tym przetworniku- na tym MC3320x powinno działać.
    Na wyjściu jako sink ma ze 70mA.
    Na MCP6V27- też przy zasilaniu 5V.
    Taki układ:
    https://obrazki.elektroda.pl/6261533900_1326909605.png
    Będzie mierzył "odwrotnie"- no ale można sobie z tym poradzić.
    Np. czytać na LCD od tyłu :D
  • Poziom 33  
    Witam
    Koncepcja ciekawa tylko przetworniki przemysłowe zwykle wymagają aktywnego podpięcia w źródło zasilania jak np. ten http://www.termoaparatura.com.pl/files_mce/przetworniki/inor/ipaq_c201.pdf , w związku z tym trzeba by dobudować lustro prądowe by się wpiąć w ten układ.
    W Twoim układzie parametry zależą od jednego rezystora i wzmacniacza, to samo osiągniesz dając jeden rezystor pomiarowy do masy i robiąc voltage fallover na operacyjnym, przy 125Ω masz 2,5V przy 20mA i możesz się nawet wpiąć w procesor bez wzmacniacza, ale jak coś nie pójdzie po myśli lutującego to prościej wymienić wzmacniacz niż procesor.
    Jak widać na wykresie dla typowego zasilania automatyki (24V) można dać opornik pomiarowy nawet 700Ω, przy 12V jest to koło 180Ω co wystarczy z zapasem dla typowych Uref w atemedze.
    Piotr
  • Użytkownik usunął konto  
  • Poziom 33  
    Witam
    Rozumiem koncepcję ale to rodzi pewne kłopoty:
    - po pierwsze nawet R2R nie są idealne jeśli pracują z wejściami na poziomie Vcc, więc mogą być kłopoty z nieliniowością, te co znam radzą sobie doskonale z napięciami wejścia poniżej GND.
    - w pobliżu prądów maksymalnych wzrośnie moc wydzielana we wzmacniaczu i mamy dryft termiczny ( szacuję że dla jakichś 15mA osiągnie maximum )
    - tracimy z zasady 5V z zasilania przetwornika, to dużo zważywszy że czasami w układach automatyki podpinamy urządzenia w szereg (np. loger, regulator i wskaźnik )
    Co do wartości rezystora to jest ona nieprzemyślana, układ nie będzie mierzył prądów większych niż 5V/300Ω≈16,7mA i to przy założeniu że wzmacniacz jest idealny, chyba ze zasilisz go symetrycznie.
    Piotr
  • Użytkownik usunął konto  
  • Poziom 33  
    Witam
    Kilka drobnych uwag
    - offset temperaturowy nie jest odniesiony do wyjścia tylko do wejścia, tu przy małym wzmocnieniu znacząco się nie podniesie
    - offset napięciowy tego wzmacniacza jest duży, wyjdzie ponad jeden bit rozdzielczości
    - z trzema urządzeniami może być kłopot, 24V-3*5V=9V, większość znanych mi urządzeń jest zasilana z linii pomiarowej, ostatnio spotykałem takie dla których minimum wynosiło 15V, choć spotkałem przetworniki ciśnienia z wyświetlaczem dla których minimum wynosiło 3,5V ale to zupełnie nowe konstrukcje
    - z podpięciem urządzeń w szereg nie ma problemu bo albo są zasilane z linii pomiarowej albo z separowanego zasilania
    - dla 300Ω najmniejsze napięcie na wyjściu przekroczy 200mV, największe będzie około 4,85V
    - w nowych przetwornikach jest możliwość przenoszenia dodatkowej informacji w protokole Hart http://www.hartcomm.org/protocol/about/aboutprotocol_how.html ale to już inna bajka
    Piotr
  • Poziom 38  
    Albert- akurat miałem odzielny zasilacz na 6V- stąd te 300ohm.
    Patrzę na te wyjścia wzmacniaczy jakie macie- MC33320x ma NPN po prostu a MCP- nie wiem.
    Może Mosfet.
    No nie mam żadnego z nich- nie mogę sprawdzić.
    Oczywiście przy asymetrycznym zasilaniu- przy symetrycznym to się da.
    MCP może "wchłonąć" jako sink 22mA- ale przy zasilaniu 5V.
    Ale jakie napięcie na wyjściu będzie przy prądzie 20mA- nie mam jak sprawdzić.
    No chyba że zamówię te wzmacniacze tylko na potrzeby tego tematu.
    Jak byście mogli sprawdzić na posiadanych wzmacniaczach- byłbym wdzięczny.
    Co prawda Autor tematu się nie odzywa- ale takie ciekawostki układowe są kształcące.
  • Użytkownik usunął konto  
  • Poziom 33  
    Witam
    Typowy przykład trzech urządzeń włączonych w szereg,
    - układ automatyki w szafie
    - czujnik temperatury gdzieś na rurach
    - wskaźnik temperatury w pobliżu czujnika

    http://www.products.endress.com/eh/home.nsf/#product/TMT182
    tu mamy przetwornik do czujnika, napięcie minimalne 11,5V, zasilany z lini pomiarowej

    http://www.products.endress.com/eh/home.nsf/#product/TMT162
    tu mamy wskaźnik temperatury, zintegrowany z konwerterem do PT100, ale same wskaźniki zasilane z lini mają podobne parametry, napięcie minimalne 10,5V

    załóżmy że w szafie jest Twój układ, tracisz na nim 5V, w sumie daje to 27V, jeśli masz zasilanie 24V to nie możesz być pewny skuteczności pomiaru bo układy są zasilane poniżej normy.
    Przy urządzeniach zasilanych z pętli pomiarowej nie masz pola manewru, musisz dążyć do minimalizacji spadków napięć na urządzeniach zasilanych z własnego źródła.
    Jeśli robisz coś takiego do pieca w domu to się nie ugotujesz, jak potrzebujesz do pomiarów rozliczeniowych to się zaczną schody, kalibrowałem coś takiego na rurze doprowadzającej gaz do elektrowni, Φ1100mm ciśnienie koło 60 atmosfer, tutaj nawet drobne uchyby kosztują masę kasy.
    Piotr
  • Użytkownik usunął konto  
  • Poziom 38  
    Przyznam że nie bardzo rozumiem ideę zasilania urządzenia nadającego z pętli prądowej.
    W dodatku w szereg.
    Przecież każdy czujnik musi wysyłać sygnał prądowy oddzielnie na oddzielne wejścia odbiornika.
    Przynajmniej taka jest podstawowa idea pętli prądowej.
    Chyba że chodzi o jakiś inny rozbudowany protokół transmisji sygnałów- ale to już nie jest zwykła pętla prądowa.