Hallo zusammen, ich habe ein kleines messtechnisches Problem, und zwar habe ich die Umgebung wie im angehängten Blockschaltbild. Es geht um die Fernübertragung eines Füllstandes. Der Füllstand wird über einen Sensor mit dem linken Auswertemodul ausgewertet; dieses Modul stellt mir eine (potentialfreie) 4..20mA-Schnittstelle (4mA=0cm, 20mA=500cm) zur Verfügung. Der rechte Teil des Aufbaus stammt von mir selber; ein Kommunikationsmodul (mit einem ATmega32 drin) soll den Analogwert aufnehmen und dann über eine RS485-Verbindung weiterschicken. Das funktioniert alles auch soweit; das Problem ist dass der am ADC ankommende Spannungswert zu klein ist (und damit der übertragene Füllstand zu niedrig). Von der Klemmstelle, in der der 4..20mA-Schleifenstrom über einen 235-Ohm-Bürdenwiderstand in eine Spannung von 0-(ca) 5VDC umgewandelt wird, geht ein 2m langes Kabel zum µC. Diesen Aufbau kann ich leider nicht mehr verändern, da bereits 30x installiert mit jeweils 5 Füllständen :-( Das Problem glaube ich identifiziert zu haben in den beiden Leitungswiderständen; durch die Stromaufnahme der µC-Schaltung (ca. 30mA) fallen auf den Versorgungsleitungen ein paar mV ab; d.h. das Groundpotential in der Klemmstelle und im Kommunikationsmodul ist leider nicht das gleiche. Nun meine Frage: gibt es einen "Trick", wie man die bestehende Messanordnung halbwegs genau kriegt? Wie gesagt, das Ganze ist 30x aufgebaut und jede Änderung muss ich mit 30 multiplizieren... Wäre es eine Alternative, auf den digitalisierten ADC-Wert einen festen Offset (der dem Spannungsabfall entspricht) fest draufzuaddieren? Bin für alle Tips dankbar :-) Dankeschön! Grüsse, Martin
Hallo Martin , das ist ja ein doofes Problem, da hattest Du so einen schönen Potentialfreien Ausgang... Naja, wenn I konstant ist geht es ja nur um einen Offset, aber ich befürchte, daß I nicht konstant ist. Evtl. kann man durch Pufferung am Kommunikationsmodul I Konstant genug machen. Da hilft nur messen des Stromverlaufs, ich weiss nicht, was da z.B. Temperatureinflüsse ausmachen. Ansonsten würde ich ein zweites Kabel von Erde zum µC ziehen und das als Referenz benutzen wenn man es nicht belastet gibt es auch keinen Spannungsabfall. Hat Dein µC denn diferentielle Eingänge? Gruß, H.
hi, hast du noch eine möglichkeit das 2m kabel von 3pol auf 4pol auszutauschen oder hat es vielleicht 4pol und hier den 4. verwenden? -> du müsstest einfach das signal direkt am R abgreifen (mit zwei leitungen) und dann einfach differenziell adc wandel oder eifnach einen instrumentenverstärker dazwischen. ander möglichkeit wäre zwischen den gerät und deinem einen instrumentenverstärker zu schalten ... dann könntest du deinen aufbau so lassen hast aber noch ein zusätzliches gerät ... in der software zu korregieren halte ich für keine gute idee ... bg
Einen festen Offset auf den Digitalwert aufzuaddieren kann Dir evtl. helfen den Messwert in die richtige Richtung zu korrigieren. Da aber die Stromaufnahme Deines Komm.-Moduls vmtl. nicht wirklich konstant sein wird (da Digitaltechnik, enstehen höchstwahrscheinlich höhere Impulsströme), ist der Massebezugspunkt für die ADC-Messung einfach murks. Der ADC muß zwingend dazu gebracht werden nur die Spannung zu 'sehen' die er auch messen soll! Das bedeutet für das Layout des Komm.-Moduls, das die analoge und digitale Masse nur an einem Punkt zusammenlaufen dürfen (und zwar beim ADC selbst zw. analogem und digitalem GND), damit kein Versorgungsstrom der Schaltung den Massebezugspunkt des ADCs verschieben kann. Wenn also Dein Komm.-Modul keinen separaten GND-Eingang für den ADC anbietet (wie im geänderten Schaltbild gezeigt), hast Du halt verloren - so leid es mir tut. Nur wer richtig mißt, kann auch korrekte Ergebnisse erwarten - das war schon immer so, ist immer so und wird voraussichtlich auch immer so bleiben. ;-)
Hallo Hans, danke für die Antwort. I ist konstant bzw. hab ich selber im Griff, das wäre nicht das Problem. Temperatur spielt sicher eine Rolle, müsste ich mal testen, aber ich denke das könnte man vllt. sogar vernachlässigen. Zweites Kabel hilft leider auch nicht (schon probiert), da i sich dann auf die beiden Massekabel aufteilt, wobei ein "dickes" Kabel das die beiden Grounds verbindet das Ganze auf jeden Fall verbessert. Differentielle Eingänge hätte ich schon, aber ich habe das Ganze wie gesagt dummerweise schon x mal aufgebaut und im Einsatz... Was mir aber gerade einfällt - würde es helfen, eine Groundleitung direkt an einen freien ADC Port zu hängen und den Messwert dann von den anderen zu addieren? Wenn diese Leitung direkt an den ADC geht würde darüber ja kein Strom fliessen -> kein Spannungsabfall....oder hab ich da einen Denkfehler? Grüsse, Martin
Ich glaube nicht, das es an den Leitungen liegt. Ist die Stromschleife wirklich potentialfrei ? Baue einmal eine Schaltung mit Stromschleife von einem zweiten potentialfreien Netzteil auf.
Eine vierte Leitung würde schon helfen. Nicht um was aufzuteilen, sondern um den Spannungsverlust direkt zu messen. Also GND der Klemmstelle an einen weiteren ADC-Eingang hängen.
Hallo zusammen, vielen Dank für die schnellen vielen Antworten :-) Mir ist schon klar, dass ich da einen Mist gebaut habe, dummerweise hab ich jetzt erst gemerkt wo es zu spät ist - jetzt gehts darum aus den Gegebenheiten noch das Optimale rauszuholen. Eine zusätzliche Leitung zu einem ADC IN wäre kein Problem; das werde ich gleich mal als nächstes probieren. Glaubt ihr dass das das Problem lösen könnte? AGND hab ich leider nicht (geht 1:1 auf einen ATmega32), und in dem ist IMHO der analog Ground intern mit GND verbunden. Bzgl. potentialfrei: wenn ich mit einem Multimeter direkt am Bürdenwiderstand messe, habe ich den richtigen Messwert; wenn ich direkt am ADC des µC messe fehlt mir der Spannungsabfall über die Versorgungsleitungen. Grüsse, Martin
Martin wrote: > Eine zusätzliche Leitung zu einem ADC IN wäre kein Problem; das werde > ich gleich mal als nächstes probieren. Glaubt ihr dass das das Problem > lösen könnte? Wenn es die von dir vermutete Ursache ist, d.h. Spannungsverlust auf der Leitung, dann ja.
sehr schön, ich werd das am Wochenende gleich mal probieren :-) Dankeschön!
> I ist konstant bzw. hab ich selber im Griff, das wäre nicht das Problem. Wage ich zu bezweifeln, das I konstant ist - und möglicherweise auch das Du es in den 'Griff' kriegst! Würde bei korrekter Masse/GND/PE-Leitungsführung aber auch keine Rolle mehr spielen. > Temperatur spielt sicher eine Rolle, müsste ich mal testen, aber ich > denke das könnte man vllt. sogar vernachlässigen. Ich denke auch das man das hier kann. > > Zweites Kabel hilft leider auch nicht (schon probiert), da i sich dann > auf die beiden Massekabel aufteilt, wobei ein "dickes" Kabel das die > beiden Grounds verbindet das Ganze auf jeden Fall verbessert. Häh??? Auf welche beiden Massekabel soll sich der Schleifenstrom (die 4...20mA) denn aufteilen, insbesondere wenn man meine Änderung berücksichtigt?!? Ohne Änderung der Hardware gilt das bereits von mir gesagte. Eine korrekte Masse/GND/PE-Führung ist das A und O in der Messtechnik. Wer hier Fehler macht kann sie später nicht mehr einfach subtrahieren! Wer übrigens zu viele Masseverbindungen zieht hat wieder Probleme mit Masseschleifen, die recht empfindlich auf induktive Einstreuungen reagieren (hier ist der Flächeninhalt des 'Loops' entscheidend). Richtig ist auf jeden Fall, daß dicke Massekabel die Sache auf jeden Fall verbessern - bei gleichem Strom ergibt sich halt eine kleinere 'Stör-'Spannung durch den gesunkenen Leitungswiderstand. Verbessern kostet aber möglicherweise mehr als 'vermeiden'. ;-) > > Differentielle Eingänge hätte ich schon, aber ich habe das Ganze wie > gesagt dummerweise schon x mal aufgebaut und im Einsatz... Yip! Das Wort 'dummerweise' bekommt hier einen schalen Nachgeschmack ;-) Und stinkt, ganz nebenbei bemerkt, nach notwendigen Korrekturarbeiten. > > Was mir aber gerade einfällt - würde es helfen, eine Groundleitung > direkt an einen freien ADC Port zu hängen und den Messwert dann von den > anderen zu addieren? Wenn diese Leitung direkt an den ADC geht würde > darüber ja kein Strom fliessen -> kein Spannungsabfall....oder hab ich > da einen Denkfehler? Auch hier wieder ein klares - Yip! Jede zusätzliche und unnötige Verbindung kann Dir wieder mehr Probleme einbringen als Du lösen möchtest. Es muss nur einmal richtig gemacht werden, und Du hast dann Deine Ruhe. Es kann möglicherweise zutreffen, das man Dein Problem nur minimieren aber nicht völlig eleminieren kann. Aus eigener Erfahrung kann ich nur bestätigen, daß man beim Anlagenbau nicht immer alles so machen kann, wie es die Theorie vorschreibt. Mal spricht der Etat dagegen, mal Kundenwünsche, usw. Wenn man aber zunächst einige grundlegende Sachen geschnaggelt (aka begriffen) hat, ist mit ein wenig Trial-and-Error die Anlage auf's Beste, sprich optimal, aufgebaut und eingerichtet. Immerhin bist Du zumindest schon auf dem Weg dorthin :-)
< Eine zusätzliche Leitung zu einem ADC IN ... Löse die GND-Verbindung zum Kommunikationsmodul in der Klemmstelle und bilde eine getrennte Signal-Masse zum ADC. (Bei Meßwert-Übertragung über Strecken sollte zwangsläufig ein Impedanzwandler und ein Korrekturverstärker vorhanden sein.)
kannst Du den Bürdenwiderstand nicht zum ADC bringen?
Theoretisch ja, nur hab ich das Ganze 30x5 = 150x so aufgebaut :-( Ich kann leider erst am WE an die Anlage, werd jetzt erstmal das Messen des GND-Potentials auf einem zusätzlichen ADC-In probieren; das wäre der geringste Aufwand zu Ändern, danach ich wohl oder übel die 150 Widerstände zum µC hin bringen... Grüsse, Martin
>Ich glaube nicht, das es an den Leitungen liegt.
Nach meiner Rechnung bekomme ich 0,26 Ohm für 2m 0,14 mm², also ca. 8mV
bei 30 mA.
Liegen die Abweichungen in dieser Größe?
Wenn nicht, miß mal die 4/20 mA nach.
Paßt die Spannung direkt am Bürdenwiderstand?
am Bürdenwiderstand passt die Spannung perfekt.. Martin
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