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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Problem mit Optokoppler und 4to20mA Converter


Autor: Stephan Plaschke (Gast)
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Brauche dringend Hilfe. Mein Problem ist ein 4to20mA Converter von
Analog Devices, es handelt sich um den AD421. Es ist ein digitaler
Converter was die Sache so interresant macht fuer mich.
Also fange dann mal mit einer Beschreibung an. Ich brauche eine
Messstation die Humidity und Temperature ermittelt und Loop-powered
ist. Das heisst ein Kreis darf nicht mehr als 3,2mA verbrauchen. Als
Sensor verwende ich einen digitalen Sensor der Firma Sensirion, SHT15.
Ich stelle eine Anfrage, der Sensor ermittelt den Wert und ich kann
dann einen 12bit Wert auslesen. Diese verarbeite ich mit einen PIC und
zwar den PIC16F628 oder PIC18F252. Intern wird der Temperature und
Humidty Wert ermittelt und dann an den Converter uebertragen.
Da kommt dann auch mein Problem. Mit einen Kreis ist das alles kein
Problem, da ich aber ja zwei Signale habe brauche ich auch 2 Signale.
Also zweiten AD421 und optisch trennen. Nur um die gaengigen
Optokoppler nun zum laufen zu bekommen benoetige ich fuer die Diode
gute 4mA. Habe zwar zwei Kreise aber so viel kann ich nicht zur
Verfuegung stellen. Um das ganze etwas zu verdeutlichen habe ich eine
Zeichnung gemacht und hier mit angehaengt. Werte habe ich so
eingezeichnet wie ich es zum laufen bekommen habe. Kleine Dofferenz
dann aber zur Zeichnung, der PIC ist nicht Loop-powered!! Hat aber
gemeinsame Masse mit den einen AD421.
Brauche nun also low power Optokopplers oder eine aehnliche Loesung.
Vielleicht stand ja schon mal jemand anders hier vor den gleichen
Problem.
Dann gibt es auch noch ein zweites Problem. Ich habe noch einen Graphen
angeaengt und der zeigt einen Langzeitlauf des Sensors. zum Vergleich
ist noch ein zweiter Sensor angeschlossen. Differenz bei der Humidity
ist hier annehmbar. Man sieht aber am Graphen das er ab und dann
springt. Es handlet sich um den gruenen Graphen. Bei der Temperatur,
die direkt angeschlossen ist, habe ich dieses Problem nicht. Stellt
sich jetzt insgesammt die Frage ob ich einen Fehler in der Schaltung
habe.
Als Opto's habe ich den 4n35 und P181 versucht. Beides fuehrte zum
selben Ergebnis.


Bitte habt Verstaendniss das ich die Suche nicht alzu viel bemueht
habe, sitze hier in Sued Afrika und habe nur Modem, teuer und
langwierig.

Mfg Stephan Plaschke

Autor: Bernhard S. (bernhard)
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Hallo Stephan,

>Mit einen Kreis ist das alles kein Problem

Ich vermute, dass der untere Kanal einwandfrei funktioniert?

Ist der ober Kanal vom unteren Kanal 100 prozentig galvanisch
getrennnt?

Denn laut Zeichnung erkennt man das nicht eindeutig?

Haben beide Kanäle wirklich unterschiedliche +5V Spannungen und GND
Potentiale?

Was mich wundert:

Im oberen Kanal können die Signale nur vom µC zum ADxxx gesendet
werden, denn alle Optokoppler zeigen in die gleiche Richtung?

Ein Empfang von Daten ist demnach nicht möglich.

War das so beabsichtigt?


Einen schönen Gruß nach Sued Afrika aus dem sonnigen Deutschland :)


Bernhard

Autor: Sebastian Block (sebbel)
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wäre es nicht möglich zwischen die beiden Kanäle einen AnalogSwitch zu
packen und dann auf den ADC ... ist vielleicht besser als nen
Optokoppler, da es ja hier nicht um die komplett galvanische Trennung
von Eingäng zum ADC geht sondern nur zwischen Kanälen. Gemeinsame Masse
müsste in diesem Fall ok sein.

Autor: Abuze (Gast)
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Hallo,

warum nicht die Versorgung (+) an beiden Ad421 verwenden?
--> Haustechnik
Die Masse (IC's) müsste dann sowieso auf ca. selbem Potential liegen
und die optos und der zweite 7805 würden entfallen wenn die massen der
beiden ad421 kurzgeschlossen sind.

Die Peaks in deinen Diagrammen könnten durch den Feuchtesensor
entstehen. Ist nen kapazitives Messverfahren, die oft mit ner Frequenz
(~2...20 kHz) ausgewertet werden müssen, demzufolge wird wohl stets ein
ripple in der Versorgung sein, also damit auch ausgang (masse Versorgung
(-)). Hinzu kommt dein PIC mit Takt.
Das ganze schon mal zeitkritisch mit nem oszi beobachtet?
Weiss nicht, ob der Ad421 das so super ausregeln kann ?

Frage am rande: der SHT Feuchtewert muss laut datenblatt noch
temperaturkompensiert werden. Float variablen bieten sich da an,
schafft das dein PIC mit 2k Code ?

Alternative wären XTR Bausteine und Sensoren von Honeywell (alles
analog). Gibt sogar XTR's mit alpha-Konstanten für PT100's.
Probleme mit dem Feuchtesensor (Frequenz) sind da aber auch nicht
ausgeschlossen.
Würde mich mal interessieren, ob es überhaupt loop powered kapazitive
Feuchtesensoren gibt. Irgendwer ne Ahnung ?

Interessantes Projekt, poste mal deine Lösung

Autor: Stephan Plaschke (Gast)
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Also erst mal danke fuer die Antworten und sorry das ich so lange mich
hier nicht gemeldet habe. Also als erstes ja sie sind beide galvanisch
getrennt. Muss es auch da es zwei unterschiedliche 4to20mA Kanaele
sind. Somit faellt auch eine gemeinsame Versorgung aus. Der AD421
benoetigt auch den 7805 um die 4to20mA zu regeln. Da es sich auch nur
um einen Steuerkreis handelt brauche ich keine Kommunikation von dem
AD421 zu den PIC.
Bin aber ueberrascht das hier wirklich interesse an dem Projekt
besteht. Kann den Code auch hier posten wenn das jemand moechte, kann
allerdings etwas dauern da ich nicht sehr oft online bin.
Zu dem PIC noch mal was. Benutzte derzeit noch den 16F628 und der
Speicher reicht gerade aus fuer den Code. Werde aber in Zukunft den
18F2520 benutzen. Kann den hier als SMS Device bekommen, dann auch noch
billiger und er bietet mehr Moeglichkeiten fuer meine anderen Projekte.


So dann aber noch zu meiner Loesung. Es bietet sich ein Baustein,
ebenfalls von Analog Devices, an. Es ist ein Isolator basiert aber
nicht auf den Optokoppler Prinzip. Es werden stattdessen Spulen
verwendet. Dadurch sinkt der Stromverbrauch auf gute 10% verglichen mit
den Optokopplern die ich verwendet habe. Der Baustein ist in mehreren
Varianten erhaeltlich, 2-5 Kanaele meine ich. Damit habe ich meinen
Stromverbrauch auf unter 3mA reduziert!!! Also die Serie ist ADUMXXX
von Analog Devices. Ist sehr zu empfehlen. Gefunden habe ich diesen in
der Dataweek. Es gibt auch schon neuere Varianten die noch weniger
Strom benoetigen.

Also vielen Dank und schoenen Gruss aus SA!
Stephan

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