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

źródło prądowe + przetwornik I/U

ttomaszkoo 12 Paź 2013 16:06 3051 5
  • #1 12 Paź 2013 16:06
    ttomaszkoo
    Poziom 9  

    Cześć

    Robię projekt, w którym trzeba odczytywać dane z czujnika promieniowania słonecznego. Nie mam dostępu do tych czujników (cena), więc potrzebuję sobie zmajstrować źródło prądowe regulowane, które będzie go symulować i do tego przetwornik I/U, aby móc to podłączyć do ADC. Potrzebuję opinii osób, które się lepiej znają na wzmacniaczach, czy mój schemat ma szansę spełniać swoją rolę. Schemat wygląda tak:

    źródło prądowe + przetwornik I/U

    To źródło napięcia referencyjnego dla LM358 planuję zrobić na LM317 i potencjometrze. Parametry źródła prądowego to 0-20mA, co ma być zamienione przez przetwornik I/U na napięcie 0-2.5V, bo taki zakres ma ADC. Przebiegi prądu i napięcia z symulacji wyglądają tak:

    źródło prądowe + przetwornik I/U

    Moje pytania i wątpliwości:
    1. Czy (na pewno z poprawkami) będzie takie rozwiązanie odpowiednie?
    2. Nie wiem jak podobierać kondensatory i w których miejscach układu je powstawiać
    3. Sprawa ujemnego zasilania ;/. Cały układ (uC i peryferia mają być zasilane z 3V. Jeśli chciałbym zasilać ten drugi wzmacniacz z dzielnika, to będę miał zakres na adc tylko 1.5 V, zresztą nie wiem czy w ogóle z dzielnika dałoby się to wykonać.
    4. Może ktoś ma lepszy pomysł na źródło prądowe? Jak Symuluję tylko coś takiego:
    źródło prądowe + przetwornik I/U
    To nie ma problemu z zasilaniem i od razu na wyjściu mam dodatnie napięcie.

    Czytałem tematy na forum na temat źródeł prądowych i po części na ich podstawie zrobiłem swój schemat. Czytałem też o tym układzie XTR110 i byłoby to najlepsze rozwiązanie dla mnie, bo słaby jestem z tego tematu, ale niestety to droga zabawka, a potrzebna tylko do testów.

    Dzięki za wszelką pomoc i wskazówki.

    0 5
  • Megger
  • #2 13 Paź 2013 10:20
    jarek_lnx
    Poziom 43  

    Jakoś chaotycznie to opisujesz, nie wiem czy dobrze zrozumiałem że potrzebujesz źródła prądowego do testów i przetwornika I/U, ale piszesz tylko o tym pierwszym.

    Schemat 1 jeśli to ma być tylko źródło prądowe to czemu ma służyć pierwszy stopień - bufor ze wzmacniaczem i tranzystorem?

    Co do źródła prądowego, nie zaznaczyłeś gdzie jest wyjście i jak to chcesz połączyć, jeśli chodzi o układ wzmacniacza odwracającego, który narysowałeś, to faktycznie prąd płynący przez rezystor, połączony z wyjściem, jest niezależny od wartości rezystora - działa to jak źródło prądowe, ale wyjście nie ma punktów wspólnych z masą, lub zasilaniem, więc takiego źródła nie zasilisz z tego samego napięcia co resztę układu - jedyna wada.

    Przetwornik I/U 20mA/2.5V tą funkcję może pełnić precyzyjny rezystor 125Ω (w szeregach nie ma, trzeba złożyć z dwóch) , Warto by dodać diodę Zenera żeby zabezpieczyła wejście ADC jakby ktoś omyłkowo podłączył tam źródło napięcia.

    Nie wiem po co ci LM317 zwykłe źródła napięcia odniesienia maja mniejsze wymiary i lepszą dokładność.

    Przyznam że robiłem kiedyś źródło prądowe, do testów, składało się z tranzystora potencjometru, diody i dwóch rezystorów, nie było precyzyjne, ale w końcu to był tylko tester, stabilność długoczasowa i dryft temperaturowy, ani zależność od napięcia zasilania, nie miały znaczenia.

    0
  • Megger
  • #3 13 Paź 2013 19:11
    ttomaszkoo
    Poziom 9  

    Dzięki za zainteresowanie i wskazówki. Faktycznie trochę mało opisałem schemat więc może najpierw wyjaśnienia. Samo źródło prądowe to na tym schemacie ta część:
    źródło prądowe + przetwornik I/U
    Pomysł na takie wykonanie według np. "Sztuka elektroniki" P. Horowitz, wyd. 2, str 192 albo klik, albo klik czy też na forum elektrody podobne schematy się pojawiały. Wynik symulacji tego schematu źródła z obrazka wyżej:
    źródło prądowe + przetwornik I/U
    Czyli jest liniowa zależność prądu kolektora tego tranzystora od napięcia wejściowego na wzmacniaczu, przynajmniej w teorii. Napięcie wejściowe sterujące tym źródłem chyba wygodniej będzie zrobić na jakimś stabilizatorze osobno, bo samo źródło i tak jest tylko do testowania a układy są tanie i łatwo je wykonać;)

    Druga część układu, czyli OPA836 (w moim zamyśle) ma stanowić konwerter I/U, stąd rezystor R=125$$\Omega$$ i na wyjściu tego wzmacniacza ma się U=Iwe * R. Mógłby być rezystor, ale jednak wolałbym takie rozwiązanie.

    Oba układy niby spełniają swoje role osobno, wyniki ich symulacji zgodne z teorią, ale miałem problem z połączeniem jednego z drugim, tzn. jak wpuścić wyjście prądowe na wejście OPA836, próbowałem od strony kolektora i nie mogłem dojść do ładu z tym, w końcu odpiąłem masę od rezystora oznaczonego teraz jako Rload (wcześniej R4) i to podpiąłem do wejścia OPA836. Faktycznie teraz źródło wisi i nie ma odniesienia do masy, nie wiem jednak jak to naprawić. W ogóle schemat z pierwszego postu mi się nie podoba, bo są ujemne zasilania i na końcu trzeba jeszcze dać inwerter, żeby odwrócić napięcie wyjściowe konwertera z -2.5V - 0V na 0V - +2.5V.

    Możliwe, że takiego źródła nie da się połączyć z takim konwerterem, a może się da łatwo, tylko źle to robię? Nie wiem, jak powiedziałem nie bardzo się znam na tym temacie, niby rozumiem ideę działania obu układów, ale nie mam doświadczenia, żeby stwierdzić czy ma to szansę działać i czy słusznie myślę. Ponadto jeszcze pewnie jest sporo kruczków, które trzeba uwzględnić w schemacie, jak np. wspomniane kondensatory, dokładność rezystorów, zabezpieczenia. Nadal liczę na Waszą pomoc:)

    0
  • #4 13 Paź 2013 20:26
    jarek_lnx
    Poziom 43  

    Przerabiając źródło prądowe zgubiłeś jego sens, rezystor Rload to jest czujnik prądu, nie obciążenie, jeśli podłączyłeś tam wyjście układ zamienił się źródła prądowego w napięciowe, mówisz że w symulacji działa, nie - nie działa, po prostu objawy działania i niedziałania są takie same ;) żeby naprawdę stwierdzić czy działa musiał byś wymyślić lepszy test - włączyć dodatkową rezystancję na wyjściu źródła prądowego, jeśli źródło działa, prąd się nie zmieni.

    Schemat który podałeś jest to źródło prądu wpływającego (current sink), a ty potrzebujesz wypływającego (current source), trzeba odwrócić je "do góry nogami" zamieniając przy tym tranzystor z N na P, oraz traktując + zasilania jako potencjał wspólny dla wejścia i wyjścia.
    (coś słabo czytałeś tego Horowitz'a, tam są takie układy)

    Nie wiem dlaczego upierasz się żeby nie przetwarzać prądu na napięcie zwykłym rezystorem, to często spotykane w sprzęcie przemysłowym, konwerter I/U ma tylko jedną zaletę, zerową rezystancje wejściową, ale przecież pętlę prądową stosuje się po to, żeby rezystancja obwodu nie miała znaczenia, można zrobić kompromisowo dać rezystor 12,5Ω a za nim wzmacniacz nieodwracający o wzmocnieniu 10, spadek napięcia wyniesie max 250mV

    P.S. Ponieważ twoje źródło prądowe w rzeczywistości było wtórnikiem napięciowym, znalazłem źródło prądowe w obwodzie rezystora R1, to co dla ciebie było konwerterem I/U, dla mnie było źródłem prądowym, czyli konwerterem U/I.
    Nie opisany schemat, z błędami, każdy może zinterpretować inaczej, co ciekawsze obie, sprzeczne interpretacje, mogą być prawdziwe :D

    0
  • #5 14 Paź 2013 21:16
    ttomaszkoo
    Poziom 9  

    Cześć, faktycznie słabo przeczytałem temat o źródłach, ale wyprowadziłeś mnie z błędu a raczej niedopatrzenia, dzięki za uwagi. Siadłem, przeliczyłem sobie na spokojnie napięcia i takie coś narysowałem:
    źródło prądowe + przetwornik I/U
    Teraz pierwszy lm358 ma Uwe odniesione do masy, drugi do Vcc i na wyjściu tranzystora pnp jest 0-20mA.
    Teraz rozwiązanie z rezystorem i wzmacniaczem o wzmocnieniu 10 jest chyba najlepsze jako konwerter, bo konwerter jak na powyższym schemacie daje ujemne napięcie i trzeba go zasilać symetrycznie. Finalnie jednak wolałbym takie rozwiązanie bo czujnik to w zasadzie fotodioda i zawsze można łatwo zmienić kierunek prądu i wtedy takie rozwiązanie ma sens. Na razie jednak niech będzie, chyba, że da się coś wymyślić?

    Jak możesz jarek_lnx to oceń jak to teraz wygląda i co można poprawić, będę wdzięczny.

    0
  • #6 14 Paź 2013 23:53
    jarek_lnx
    Poziom 43  

    Jest poprawnie, ale ja bym uprościł, po co ci układ z U1a nie możesz zadajnika napięcia wstawić zamiast R3?

    Cytat:
    Finalnie jednak wolałbym takie rozwiązanie bo czujnik to w zasadzie fotodioda i zawsze można łatwo zmienić kierunek prądu i wtedy takie rozwiązanie ma sens

    I kolejne niedomówienie, jak piszesz o drogim czujniku który daje 0-20mA to byłem przekonany że jest to urządzenie elektroniczne z wyjściem przystosowanym o pracy w popularnym standardzie 0-20mA.
    Jeśli to "goła" fotodioda to można ją odwrócić, tak żeby wyjście z konwertera I/U było dodatnie, a źródło prądowe zamienić na "sink" i zasilić z napięciem ujemnym.

    Cytat:
    Finalnie jednak wolałbym takie rozwiązanie bo czujnik to w zasadzie fotodioda i zawsze można łatwo zmienić kierunek prądu i wtedy takie rozwiązanie ma sens. Na razie jednak niech będzie, chyba, że da się coś wymyślić?

    Dziwię się że mając fotodiodę którą możesz w dowolny sposób podłączyć do układu, zacząłeś od tego który daje więcej kłopotów i wymaga największej rozbudowy układu, nie dając żadnych zalet w zamian.

    0