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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Stromtransmitter 4-20mA selber bauen


Autor: Hans (Gast)
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Hallo,
ich muss für eine theoretische Arbeit einen Stromtransmitter 
konstruieren, dimensionieren und simulieren. Die Versorgung soll 12VDC 
sein und der angeschlossene Sensor bringt mir schon ein linearisiertes 
Signal von 0-1 Volt.
Das Problem mit der negativen Spannung für die Op´s hab ich zumindest 
ansatzweise gelöst, aber irgendwie hackt es an allen Stellen.
Ich bin nicht der große Fachmann für Elektronik, deshalb verzeiht mir 
die wahrscheinlich dummen Fehler die in der Schaltung enthalten sind.

Hoffe es schaut mal jemand drüber um mir ein paar Tipps zugeben, wie ich 
die Schaltung richtig zum laufen bekomme.

Das wäre echt super!!!

Danke und Grüße

Autor: Peter Diener (pdiener) Benutzerseite
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Hallo Hans,

du brauchst doch gar keine negative Versorgungsspannung. Meine 4-20mA 
Sender laufen alle ohne negative Versorgung. Die Ausgangsstufe hast du 
schon richtig gemacht, ein OP, der einen Transistor mit Shunt ansteuert 
und am Shunt eine Spannung entsprechend der Eingangsspannung einprägt. 
Hier kannst du doch direkt den Sensor (0-1V) anschließen, wofür 
benötigst du den ganzen Rest?

Wichtig ist nur, dass du einen rail-to-rail OPAMP einsetzt, also z.B. 
einen SN10502 von Texas Instruments, der dürfte auch für die 
anspruchvollsten Einsatzgebiete schnell genug sein.

http://focus.ti.com/docs/prod/folders/print/sn10502.html

Den zweiten OP wirst du brauchen, um die 4mA Zerooffset einzuprägen. Der 
sn10502 hat zwei in einem Gehäuse.

Was ist das für eine theoretische Arbeit? So ein Teil lötet man doch in 
5 Minuten zusammen, wenns sein soll, ohne sich vorher einen Schaltplan 
gezeichnet zu haben. Was soll man daran denn groß simulieren, da ist 
doch eh alles linear dran. Im wesentlichen läuft die ganze Rechnung, die 
zu machen ist auf R=U/I am Shunt raus. Mehr ist da nicht zu rechnen. Und 
die Quelle hat 1V swing, damit wird die Differenz von 20mA - 4mA 
erzeugt, also hat der Shunt R=1V / 16mA = 62,5 Ohm. Das war die ganze 
Simulationsrechnung. Der andere OP erzeugt fest mit einem weiteren 
Transistor 4 mA Offset, die immer da sind. Die Referenzspannung erzeugt 
man am besten mit einem Referenzelement, wenn die 12 Volt stabil sind, 
könnte man die aber auch einfach runterteilen, das ist aber bei 4-20mA 
Sensoren unüblich, denn der Eingangsspannungsbereich geht meistens von 8 
bis 30 Volt.

Grüße,

Peter

Autor: BraHut (Gast)
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Spendier der Schaltung doch ein Netzteil was +/- 12V liefert.

Autor: Peter Diener (pdiener) Benutzerseite
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Wofür soll das denn gut sein? 4-20mA Sensoren sind kleine Geräte, die im 
Feld außerhalb von Schaltschränken und eventuell mehrere hundert Meter 
davon entfernt laufen sollen und nur mit zwei Drähten an den 
Schaltschrank angeschlossen werden. Über das Kabel wird der Sensor mit 
Energie versorgt und der Messwert übertragen. Jede Art von pulsierendem 
Spannungswandler ist in einer solchen Analogschaltung absolut fehl am 
Platz. Das erzeugt nur Störungen. So ein Sensor ist wirklich mit einem 
single Supply mühelos zu realisieren.

Peter

Autor: Hans (Gast)
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Der Instrumentenverstärker war gefordert, dass der Sensor oder was auch 
immer man daran anschließt so wenig wie möglich belastet wird.
Dafür würde ich doch die negative Spannung benötigen oder sehe ich das 
falsch.
Wie im ersten Beitrag gesagt, bin ich absoluter Anfänger in Sachen 
Elektronik. Was für euch völlig einfach ist, ist für mich als müßte ich 
das Rad neu erfinden, sorry nochmal für meine Unwissenheit.

Autor: Peter Diener (pdiener) Benutzerseite
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Der hintere OP hat bereits einen Eingangswiderstand der hoch genug ist - 
für alle Anwendungen hoch genug, die dir einfallen werden.

Der von mir genannte OP hat eine maximale Eingangsstromaufnahme von 5µA, 
das sollte für jeden gängigen Sensor reichen. Wenn der Sensor das nicht 
bringt, sollte man sich Gedanken über sein Messprinzip machen, denn dann 
ist es weder schnell noch robust gegenüber elektromagnetischer 
Einstrahlung.

Viele Grüße,

Peter

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