Drucksensor PDCR 1830 lässt sich nur potentialfrei messen?

[Hansi (Gast)]

Hallo liebes Forum,

ich habe eine recht alte, aber scheinbar immer noch gängige Pegelsonde 
namens PDCR 1830 der Firma DRUCK:
https://www.aks-gmbh.de/produkte/neugeraete/baker-hughes-ge/drucksensoren/pdcr-ptx-1830-1840-pegelsonde/

Diese muss über zwei Drähte mit 10V DC versorgt werden und liefert über 
2 weitere Drähte eine Spannung zwischen 0-100mV, was einem anliegenden 
Druck von 0-700mBar entspricht.
Messen will ich damit den Wasserstand in einem Brunnen.

In meinem Jugendlichen Leichtsinn dachte ich:
Ganz einfach: Ausgangsdrähte an einen ADS1115 geklemmt und den Sensor 
mit einem nicht isolierten 10V Step-Up-Converter speisen und alles über 
einen Arduino Uno per USB mit Strom versorgen und auslesen.

Geht gut, aber NUR, wenn die 10V Versorgung für den Sensor galvanisch 
von seinem Ausgang getrennt ist.

Heißt:
- Sensor am Step-Up mit Multimeter auslesen: O.K.
- Sensor an externem Netzteil mit ASD1115 auslesen: O.K.
- Sensor am Step-Up mit ADS1115 auslesen: Nicht O.K., weil GND der 
Sensorversorgung und GND des Sensorausgangs scheinbar nicht verbunden 
werden dürfen?

Ich vermute das hängt irgendwie mit der ATEX Zertifizierung des Sensors 
zusammen?

Meine Frage:
Übersehe ich hier was?
Mir ist echt nicht klar, wie der Sensor die 0-100mV erzeugt und finde 
hierzu auch keine weitere Dokumentation.
Es scheint als wären Versorgung und Ausgang galvanisch getrennt und 
MÜSSEN das für die korrekte Funktion auch bleiben.

Kennt jemand von euch vielleicht einen derartigen Drucksensor und kann 
mir verraten, ob es vielleicht doch irgendwie möglich ist das Teil mit 
einer gemeinsamen Masse für USB-Spannung, 10V Versorgung und AD-Wandler 
zu messen?
Oder mich zumindest auf eine Dokumentation der Funktionsweise stoßen?

Meine Alternative wäre jetzt bloß eine separate 10V Spannungsquelle, was 
die an sich einfache Schaltung aber um einiges unpraktischer machen 
würde.

Vielen Dank für's Lesen und eventuelle Antworten :)

Gruß,

Hansi

[A. S. (Gast)]

Hansi schrieb:
> Nicht O.K., weil GND der Sensorversorgung und GND des Sensorausgangs
> scheinbar nicht verbunden werden dürfen?

Es gibt vermutlich kein Sensorausgangs GND sondern eher + und -. - ist 
nicht GND.



> Ich vermute das hängt irgendwie mit der ATEX Zertifizierung des Sensors
> zusammen?

Nein.

100mV wären Unsinn für einen Ausgang. Ist eher eine Messbrücke, die 
typischerweise mit einem Differenzverstärker ausgewertet wird. Das geht 
mit 1 OP oder als Instrumentenverstärker mit 3 OP.

Eine galvanische Trennung macht hier mehr Probleme Ali sie löst.

[A. S. (Gast)]

Hansi schrieb:
> Es scheint als wären Versorgung und Ausgang galvanisch getrennt und
> MÜSSEN das für die korrekte Funktion auch bleiben.

Wenn sie es wären, müssten sie es nicht bleiben.

[Hansi (Gast)]

Messbrücke. Richtig. Die würde erklären, warum ich nichts mehr messe, 
wenn ich die beiden Minus Leitungen (ja, sie sind tatsächlich Supply +/- 
und Signal +/- gekennzeichnet) verbinde.

Das dumme ist, dass ich schon versucht habe den Ausgang auf einen 
Instrumentenverstärker zu geben. Das war eigentlich Plan 1. Das hat aber 
nicht funktioniert, weil mir der immer konstante 4,5V ausgegeben hat, 
wenn ich dn Sensor angeschlossen habe.
Selber OP, selber Aufbau nur mit Poti statt Drucksensor am Eingang hat 
aber wunderbar berechenbare Ergebnisse geliefert.

Weil die Messbrücke aber so logisch klingt, gerade in einem Drucksensor, 
werde ich mein Breadboard heute noch mal komplett auseinander reißen und 
neu aufbauen. Vielleicht geht's ja doch und ich habe mich einfach 
irgendwo den Salat vor lauter Kabeln nicht mehr gesehen.

[A. S. (Gast)]

Hansi schrieb:
> nicht funktioniert, weil mir der immer konstante 4,5V ausgegeben hat,

Bei 10V Versorgung wird die Messbrücke bei 5 gegenüber GND liegen.

Nimm einfach ein Multimeter und messe gegen GND.

Wenn Dein Instrumentenverstärker z.B. nur 5V versorgt ist, .... geht das 
natürlich nicht.

[HildeK (Gast)]

In einem Datenblatt 
(https://www.teramess.de/images/produkte/pegelsonde-serie-pdcr-ptx-1830-1840/ptx_pdcr_1830_series_german_eu_datasheet-1.pdf) 
habe ich gefunden:
Gleichtaktspannung - PDCR 1830/1840
Typischerweise +3,5 V bis +9 V in Bezug auf die Negativversorgung.

[Hansi (Gast)]

@A.S. und HildeK

Das isses. Wenn ich den INA122 mit 5V Single Supply versorge geht es 
nicht.
Wenn ich ihn mit 10V versorge geht's!

Wau. Also da wär ich im Leben nicht drauf gekommen, dass ich bei nem 
Instrumentenverstärker auch den "Gleichanteil" einer Messbrücke zur 
Masse berücksichtigen muss... gut, dass ich nochmal nachgefragt habe.

Verstehen tu ich's bislang noch nicht so 100%ig, aber vielen Dank für 
die Hilfe!! :)

Aufgebaut habe ich es jetzt so wie im Anhang skizziert.
Die Ausgangsspannung des INA122 werde ich mit RG so regulieren, dass sie 
die Limits des ADS1115 nie überschreiten wird und den Gain am ADS1115 
wahrscheinlich dynamisch an die Eingangsspannung anpassen. Das 
programmiere ich später.

Dem INA122 spendiere ich noch einen 100nF Blockkondensator, aber das 
soll es dann auch gewesen sein. Würdet ihr den Analogteil der Schaltung 
so abnehmen, oder fehlt da eventuell noch etwas essentielles?

[HildeK (Gast)]

Hansi schrieb:
> Würdet ihr den Analogteil der Schaltung
> so abnehmen

Nein, du hast einen Komparator gebaut, keinen (Differenz-)Verstärker. 
Siehe entsprechende Kapitel auf µC-Net. Der gibt dann nur 0V oder 10V 
aus, die 10V sind aber eh zu viel für den ADC-Eingang.

Also: nochmals nachdenken über die Funktion Differenzverstärker.

[Hansi (Gast)]

HildeK schrieb:
> Nein, du hast einen Komparator gebaut, keinen (Differenz-)Verstärker.

Sicher?
Der INA122 ist ein Instrumentenverstärker, also haben doch die Herren 
Burr und Brown einen Differenzverstärker für mich gebaut. Ich habe den 
in meiner Skizze aus Faulheit nur nicht komplett aufgemalt.

Also ich habe im Prinzip einen integrierten DC/DC Wandler, einen 
integrierten Instrumentenverstärker und einen integrierten AD-Wandler 
und habe als externe Bauteile lediglich einen 1k Widerstand und einen 
100nF Kondensator. Sonst nüscht und die Ergebnisse sehen recht gut 
aus... laut ersten Hochrechnungen beträgt das Rauschmaß der Anordnung 
rund 1mm Wassersäule, was schon auf dem Breadboard viel genauer ist als 
alles was ich in der verlöteten Version erwartet hätte.

Also: Ein INA122 zwischen Sensor und ADC reicht, oder?

[HildeK (Gast)]

Hansi schrieb:
> Sicher?
> Der INA122 ist ein Instrumentenverstärker,

Ok, INA122 habe ich wohl übersehen. Dann nehme ich alles zurück 😀.

[Carsten (Gast)]

Nimm doch einen DC/DC Wandler mit galvanischer Trennung für Deine 
Versorgungsspannung. Den bekommst Du bei Reichelt für kleines Geld.