Hallo allerseits, ich hab da mal eine Frage.Ich habe für die Versorgung meiner Schaltung 24V/4mA zur verfügung. Da ich einen Mikrocontroller und einen Encoder versorgen muss habe ich die Spannung auf 5V mit einem Festspannungsregler heruntergesetzt. Meine Schaltung verbraucht jedoch 10mA. Gibt es eine Möglichkeit den Strom zu erhöhen? Schaltregler oder so?? Danke schonmal im voraus für eure Hilfe. Mit freunlichen Grüßen Alexander.
Schaltregler ist hier eine gute Wahl. In der Leistungsklasse gibt es fertige Module. Traco, Melcher, etc. sind z.b. Hersteller. hth, Andrew
Etwas unklar: 24V x 0,004A = 0,096W (max) Spannung bei 5V x 0,01A = 0,05W. Wenn also Deine Schaltung nicht mehr als 10mA bei 5V verbraucht ist doch alles in Butter. Falls Du jetzt bei 24V 10mA verbrauchst muss Du an Festspannungsregler oder Schaltung arbeiten. Wieviel Strom braucht die Schaltung bei 5V wirklich ? Vielleicht kann man auch noich weiter gehen und mit 3,3V arbeiten ? Gruß Sven
naja, wenn wirklich nur 4mA zur Verfügung stehen, kann es schon etwas komplizierter werden. Thema Softstart... Sonst passiert folgendes: Schaltregler will starten, braucht dafür oft einen höheren Strom, Eingangsspannung bricht zusammen, Regler schaltet ab. Und dann von vorn...
>Wenn also Deine Schaltung nicht mehr als 10mA bei 5V verbraucht ist doch >alles in Butter. ..., solange er keinen Linearregler einsetzt. Ein 7805 o.ä. tut es da nicht. Oliver
>Wenn also Deine Schaltung nicht mehr als 10mA bei 5V verbraucht ist doch >alles in Butter. Nicht wirklich, bei einem Festspannungsregler muss alles, was hinten an Strom raus kommt auch vorne rein fließen wodurch man am Eingang dann 24V/10mA hat und da geht ja nur 24V/4mA.
Ein Linearregler ist sowas wie automatischer Vorwiderstand. Also vor dem Regler wird die Schaltung mit 24V bei 10mA betrieben. Das ist dann leider zuviel. Ergo ein Schaltregler würde das Problem lösen, denn der Arbeitet wie ein Gleichspannungstransformator bei dem im Idealfall Eingangsleistung gleich Ausgangsleistung ist. Das Problem mit dem Anlauf kann man wahrscheinlich mit einer Softstartfunktion in den Griff bekommen. Die fährt mit einer sehr kleinen Pulsweite an und begrenzt so den Anlaufstrom. Gruß Mandrake
erst mal vielen dank für die Antworten:-) ich glaube ich habe das problem etwas falsch erläutert. ich habe ein klassiches messsignal 4-20mA. ich will keine weitere Spannungsversorgungsleitung legen sondern die 4 mA des messsignals ausnutzen. meine schaltung verbraucht aber 10mA. sie muss jedoch kontinuierlich unter 4 mA arbeiten da ich ein messsignal anzapfe welches kontinuierlich abgefragt wird.es muss ein mikrocontroller und ein encoder versorgt werden.encoder = 9mA ATtiny45 = 1mA. ich denke das das nicht machbar ist oder irre ich mich da?? kann man das irgendwie realisieren??
>ich habe ein klassiches messsignal 4-20mA.
Also hast du doch mehr als 4mA zur Verfügung.
Das dumme an der Geschichte ist das die Stromaufnahme
des uC + Encoder das Messignal völlig unbrauchbar machen
werden. Was sollen der uC und der Encoder denn
überhaupt machen?
20mA? Sieht nach einer typischen Industrie Stromschleife aus. Problem wird bei der ganzen Geschichte sein, das die Messspannung auch gleichzeitig als Versorgung genommen wird. Dies klappt meistens nicht, da die Referenz nicht passt. Eventuell wäre hier wirklich was machbar mit einem Step-Down Wandler oder wie erwähnt der Schaltregler. Die Stromschleife bedankt sich aber für die Rückwirkungen der Schaltregler. Wenn es außerhalb liegt, nimm doch ne kleine Solarzelle ;)
Hab auf Anhieb sowas gefunden: Wenig externe Komponenten, soft-start solltest du sehr langsam einstellen (hohe Kapazität) Hoher Wirkungsgrad bei kleiner Last.
Da fehlt ja noch was: http://www.linear.com/pc/productDetail.jsp?navId=H0,C1,C1003,C1042,C1032,C1063,P86863
natürlich ist das machbar - allerdings hat alles seine Grenzen. Du musst schon etwas mehr Input geben. Ist dein Gerät selbst aktiver Stromsteller in der Schleife? Oder wird es nur zus. eingeschleift? Was für Encoder? Kann man da was am Leistungsverbrauch machen? Auf 3,3V oder 3V wechseln bringt auch was, in doppelter Hinsicht. Wie gesagt, mehr Input -> mehr Output. Zum Rätselraten habe ich keine Lust.
>natürlich ist das machbar - allerdings hat alles seine Grenzen.
Klar, jedes uA was er von seinem Sensor abzweigt
wird den Messwert verändern. Das ganze ist grottiger Mist.
@Holger: ist doch gar nicht wahr..., viele Geräte arbeiten so. U.a. deshalb beginnt das ganze doch bei 4mA.
>@Holger: ist doch gar nicht wahr..., viele Geräte arbeiten so. U.a. >deshalb beginnt das ganze doch bei 4mA. Watt? Beispiel: Sein Sensor zieht bei 0°C 4mA bei 100°C 20mA. Nun schalte man etwas hinzu was von sich aus 10mA zieht. Der Messfehler dürfte dann erheblich sein.
@crazyhorse: Das Ganze beginnt eigentlich deshalb bei 4mA weil man eine Leitungsunterbrechung bzw. einen nicht angeschlossenen Sensor so noch sicher feststellen kann. Auch die Lösung eines Schaltreglers ist nicht unbedingt sinnvoll. Sicher, auf der Eingangsseite wie Ausgangsseite ist die Leistung ähnlich aber grade beim Anlauf ist der Strom auf der Eingangsseite wesentlich höher als auf der Ausgangsseite. Wenn man darauf warten kann, dass sich das System einschwingt ist das vielleicht, mit Softstart und co, vielleicht eine Lösung. Generell empfiehlt es sich aber nicht die Sensorleitung anzuzapfen, wie schon einige schrieben. Das Messsignal wird darunter leiden.
Du hast einen prinzipiellen Denkfehler... Sagen wir einen Temperaturtransmitter. Bei 0° 4mA, bei 100° 20mA. Beispiel 1: Du brauchst in diesem Gerät Energie (z.B. um die OPs zu versorgen oder einen kleinen MC, egal). Du kannst nun immer min. 4mA abziehen, die Regelung verbraucht den Rest. Angenommen, du brauchst 3mA für die Elekronik, wird der Stromregler zus. 1mA verbraten. Beispiel 2: der Stromsollwert kommt von einem anderen Gerät, der Strom kann zwischen 4..20mA schwanken, darauf hast du keinen Einfluss. Aber du kannst dich in diese Leitung seriell hängen, die 4..20mA fliessen durch dein Gerät und du kannst Leistung abzapfen. Selbstverständlich erhöhst du damit die Bürde im System, d.h. das Gerät wird einen zus. Spannungsabfall verursachen, es muss sichergestellt sein, dass die Gesamtbürde nicht zu hoch wird, sonst klappt das alles nicht mehr. Um beim Eingangsbeispiel zubleiben: benötigt werden 5V x 10mA= 50mW. Bei 100% Wirkungsgrad bedeutet dass, bei 4mA Schleifenstrom fallen über dem Gerät 12,5V ab. Und da der Wirkungsgrad mit viel Mühe 80% erreicht, sind wir schon bei 15,6V. Dann wird es rel. schnell grenzwertig..., da meist mit 24V gespeist, ein paar Volt beim eigentlichen Sender, Empfänger und Verdrahtung+Klemmen draufgehen. Aber prinzipiell geht das, ohne jede Verfälschung.
Ach, Leute, ich mache das schon ein paar Jahre... Lustig wird das ganze dann, wenn zus. noch Hart-Signale übertragen werden, aber das ist ne andere Baustelle. @Michael: deswegen schrieb ich auch u.a.... Für einen Leitungsbruch zu detektieren hätten es auch 1 oder 2 mA getan. Es ging dabei ganz klar um die Versorgung der Geräte, um eben mit 2 Leitungen auszukommen.
@crazyhorse Ich kenne es nur als Leitungsunterbrechungdetektion. Möchte aber nicht ausschließen, dass es auch zur Energieversorgung dient, hab ich halt noch nicht gesehen was aber, wie immer, nichts aussagt.
Na, dann hast du was dazugelernt. Was meinst du denn, womit die Elektronik in einem Transmitter arbeitet? Licht? Oder Luft und Liebe?
>Ach, Leute, ich mache das schon ein paar Jahre... Das beeindruckt mich gerade recht wenig ;) >Es ging dabei ganz klar um die Versorgung der Geräte, um eben mit 2 >Leitungen auszukommen. Dann verklicker mir mal wie die Auswerteeinheit bei 2 Leitungen zwischen Nutz- und Störstrom unterscheiden kann.
Was dich beeindruckt oder nicht, ist mir völlig wurscht... Willst du jetzt die Existenz der 2-Leiter-Sromschnittstelle in Zweifel ziehen oder was? Die gibts auf unserer kleinen Erde viele Millionen Male, und die funktionieren, ohne dich gefragt zu haben... Ich kann die gerne ein paar weiterführende links zukommen lassen.
@Holger: Soweit ich weiß sind bei einem Strombus die ganzen Teilnehmer in Reihe geschaltet. Das bedeutet, dass man natürlich auch Verbraucher in diese Reihe schalten kann. Der Strom durch jeden Teilnehmer (bzw. Verbraucher) bleibt dabei aber gleich, weshalb der Bus nicht gestört wird. Das einzige Problem ist, dass der Verbraucher einen Spannungsfall hervorruft und deswegen die Einspeisespannung (oder wie man das nennt) groß genug sein muss, damit eben die Gesamtspannung damit der Strom nicht einbricht. So habe ich das jedenfalls verstanden, aus dem was crazyhorse erzählt hat.
>Was dich beeindruckt oder nicht, ist mir völlig wurscht... Mir auch. >Willst du jetzt die Existenz der 2-Leiter-Sromschnittstelle in Zweifel >ziehen oder was? Die gibts auf unserer kleinen Erde viele Millionen >Male, und die funktionieren, ohne dich gefragt zu haben... Das ist keine Antwort auf meine Frage. Beantworte sie präzise. Oder kannst du das nicht?
>Der Strom durch jeden Teilnehmer (bzw. >Verbraucher) bleibt dabei aber gleich, weshalb der Bus nicht gestört >wird. Dann bräuchte man die 4-20mA nicht. 4mA oder 20mA wäre dann wohl besser.
>Das einzige Problem ist, dass der Verbraucher einen Spannungsfall >hervorruft und deswegen die Einspeisespannung (oder wie man das nennt) >groß genug sein muss, damit eben die Gesamtspannung damit der Strom >nicht einbricht. Nennt sich 'Bürde' und ist der maximale Schleifenwiderstand. 24V/4mA=6kOhm
holger wrote: >>Der Strom durch jeden Teilnehmer (bzw. >>Verbraucher) bleibt dabei aber gleich, weshalb der Bus nicht gestört >>wird. > > Dann bräuchte man die 4-20mA nicht. > 4mA oder 20mA wäre dann wohl besser. Das Nutzsignal sind ja auch die 16mA zwischen den 4 und den 20mA.
Holger, du hast echt Null Ahnung von dem Thema. Ich wüsste nicht, wo ich jetzt anfangen soll, dir was zu erklären... Es gibt exakt einen Stromgeber in dieser ganzen Reihe (man kann beliebig Empfänger hineinsetzen, solange die zul. Gesamtbürde nicht überschritten wird), alle anderen sind passiv. Üblich ist z.B. folgende Konstellation: 1. Speisung 2. Transmitter (irgendeine phys. Grösse wird auf den Bereich 4...20mA abgebildet, was das eigentlich bedeutet, muss interpretiert werden) 3. Anzeige vor Ort 4. Grenzwertschalter (Hardware-Überwachung des Istwerts) 5. Regler oder heutzutage SPS. Die Reihenfolge dieser Geräte ist beliebig
Hallo Alexander Wie H.joachim Seifert schon erwähnt hat, fließt der Strom durch den Messwiderstand des Empfängers. Dieser Widerstand hat in der Praxis zwischen wenigen Ohm und 500 Ohm. Hast Du einen Einfluss auf den Widerstand? Falls nicht und falls dieser schon 500 Ohm hätte, würden Dir schon 10 Volt verloren gehen. Dann hättest Du ein Problem. Gruss
Ach, schön, ein paar sind dabei, die das kennen und verstehen :-) @Thilo: wieviele gibts bei euch im Kraftwerk?
@Simon: exakt so ist es. Schöner Nebeneffekt: Kabellängen und Klemmwiderstände spielen so gut wie keine Rolle.
H.joachim Seifert wrote: > Ach, schön, ein paar sind dabei, die das kennen und verstehen :-) > @Thilo: wieviele gibts bei euch im Kraftwerk? Kommt grade erst als Ersatz, wir sind noch bei 0..20mA und extra Speisung. Wir sind noch etwas 'von Gestern'. ;)
Tja, extra Versorgung, das hat gekostet :-) Die 4..20mA wurden schon so oft totgesagt/durch diverse Bussysteme ersetzt - ich glaube eher, die werden auch in 20 Jahren noch in industriellen Neubauten eingesetzt werden.
Naja, die 0..20mA kosten eben 2 Adern mehr im Kabel. ;) Die 4..20mA gibt's ja schon seit Ewigkeiten, wird's auch immer geben, da kaum anfällig gegen Störungen und kostengünstige Installation. Auch Programmierung digitaler Messumformer über HART-Protokoll vom Schaltschrank aus ist meist kein Problem.
>Holger, du hast echt Null Ahnung von dem Thema. Ich wüsste nicht, wo ich >jetzt anfangen soll, dir was zu erklären... Das befürchte ich auch. >Es gibt exakt einen Stromgeber in dieser ganzen Reihe (man kann beliebig >Empfänger hineinsetzen, solange die zul. Gesamtbürde nicht überschritten >wird), alle anderen sind passiv. In Reihe oder parallel auf jeweils einen Strommesseingang? Ich denke man kann eine gewisse Anzahl Stromsensoren parallel an den Stromgeber anschliessen bis dessen Stromgrenze erreicht ist. Ein Sensor liefert 4mA bei 0°C ein anderer 20mA bei 100°C. Wenn sie in Reihe geschaltet wären kann da nichts gutes bei rauskommen. Wenn man einem Sensor parallel parasitär Strom klaut wird der Messwert verfälscht. Oder nicht?
Ich finde das Vorhaben des TE hochinteressant und bin sicher, dass es auch realisierbar ist. Wenn man dem Sensorsignal konstant 4mA abzieht, bleibt ein Signal von 0..16mA. Das Messignal verliert dabei keine Genauigkeit. Es ändert lediglich seinen Offset. Die abgezweigten 4mA müssen für das Vorhaben aureichen. Was zuviel ist, wird einfach verbraten.
An einen Messeingang kommt auch nur ein Geber. In diese Reihe kann man aber noch andere Geräte einschleifen, und alle werden vom exakt gleichen Strom durchflossen, das hat ne Reihenschaltung nun mal so an sich. Lös dich von dem Gedanken, alles mit Massebezug zu sehen, und all deine Bedenken lösen sich in Luft auf.
@flätz: das Prinzip auch nicht verstanden, sorry.
Holger, der Sensor, der 4...20mA ausgibt ist sozusagen eine Stromquelle. Solange die Spannung zur Verfügung gestellt werden kann, kann man da hundert Widerstände in Reihe dazuschalten ohne das Messsignal zu verfälschen.
>der Sensor, der 4...20mA ausgibt ist sozusagen eine Stromquelle.
Nein, er ist eine Stromsenke , die den Strom entsprechend des
Messignales regelt.
>An einen Messeingang kommt auch nur ein Geber. Dann sind die Messeingänge aber auch in Reihe geschaltet? Und wie du unten sagst nicht Massebezogen. >In diese Reihe kann man >aber noch andere Geräte einschleifen, und alle werden vom exakt gleichen >Strom durchflossen, das hat ne Reihenschaltung nun mal so an sich. Da muss der Stromgeber aber ganz schön viel Spannung liefern können. >Lös dich von dem Gedanken, alles mit Massebezug zu sehen, und all deine >Bedenken lösen sich in Luft auf. Das fällt mir im Moment noch etwas schwer :( Und weshalb eine parallele Last zu einem Sensor den Messwert nicht verfälscht ist mir immer noch nicht klar.
@Holger - nur weil du inzwischen Bereitschaft zum Nachdenken zeigst...:-) http://wapedia.mobi/de/Stromschnittstelle Kapitel 1, analoge Stromschnittstelle. Du kannst in jede rote oder oder blaue Linie weitere Geräte hängen. Alle werden vom gleichen Strom durchflossen und produzieren, je nach Bürde, einen Spannungsabfall. Einzig und allein der Transmitter (im link Umformer) stellt den Strom der geamten Schleife.
> @flätz: das Prinzip auch nicht verstanden, sorry.
Welches Prinzip auch immer Du jetzt meinst. Ich sehe keinen Grund,
weshalb mein Vorschlag nicht realisierbar sein sollte.
>@Holger - nur weil du inzwischen Bereitschaft zum Nachdenken >zeigst...:-) Danke für die Geduld! Ich denke jetzt hab ichs. Alle Sensoren werden in Reihe geschaltet. Parallel zum Sensor liegt ein Meßwertumformer in Form eines Shunts. Die Spannung am Shunt wird erdfrei gemessen. Strom durch den Shunt+Sensor ist immer 20mA. Die Spannung am Shunt dann eben proportional zu 20mA-Messtrom.
na, fast. Pro Kreis gibt es auch nur einen Sensor. Dessen gewünschter phys. Messbereiche wird auf 4-20mA abgebildet. Um beim Beispiel Temperatur zu bleiben: 0° -> 4mA, 100°-> 20mA. Ergo, 50°->12mA, andere Temperaturen dementsprechend. Die Auswerteeinheit muss also wissen, was das Signal zu bedeuten hat. Es könnte genausogut 0°K...57,6°K bedeuten (was keiner machen würde) oder eine Gewichtsmessung von 100kg...1000kg, völlig egal. Und nun die Auswertung: an einem 125Ohm Widerstand würde dieser Strom 0,5V...2,5V Spannungsabfall hervorrufen, kann also gemessen werden, falls man das will. Dabei ist völlig egal, wo dieser Messwiderstand in der Schleife sitzt. Und der Schleife ist es auch egal, wenn dieser Widerstand sich ändert, es kann also auch eine Schaltung sein, die sich einfach nur Energie klaut. Die muss nur gewährleisten, dass der Strom immer fliessen kann. Z-Dioden parallel sind eine gute Möglichkeit. Nimmt die Schaltung weniger Energie auf, steigt die Spannung an den Klemmen, irgendwann ist die Z-Spannung erreicht, der Strom oder ein Teil davon fliesst jetzt durch die Z-Dioden. Nennt sich Bürdenerhalt und gibts als fertige Module. Jetzt kann man das Gerät sogar abstecken oder anklemmen, ohne dass sich der Schleifenstrom ändert.
Was eingangs gesagt wurde.. 4mA bei 24V ist ein Schmarrn. In dieser Konstantstromumgebung hast du die Chance hoechstens 24V minus der am Messeingang des in der Schleife haengenden Geraetes abfallende Spannung minus einer geringen Sicherheit zu nutzen. Sobald der Konstantstrom Richtung 20mA tendiert reduziert sich die ''Nutzspg.''Je hochohmiger das Geraet desto schlechter sieht es fuer dich aus. 2R5 Buerdewiderstand waere vorteilhaft gegenueber den traditionellen 250 Ohm oder gar 500 !
flätz wrote: >> @flätz: das Prinzip auch nicht verstanden, sorry. > > Welches Prinzip auch immer Du jetzt meinst. Ich sehe keinen Grund, > weshalb mein Vorschlag nicht realisierbar sein sollte. Es ist einfach Quatsch was du sagst. Genau deswegen, weil es eine Reihenschaltung ist und da gilt für alle (in Reihe liegenden) "Verbraucher", dass der gleiche Strom durchfließt. Da wird nicht aus den 4-20mA plötzlich 0-16mA. Auch für dich gilt der Link oben.
> Es ist einfach Quatsch was du sagst. Genau deswegen, weil es eine > Reihenschaltung ist und da gilt für alle (in Reihe liegenden) > "Verbraucher", dass der gleiche Strom durchfließt. Da wird nicht aus den > 4-20mA plötzlich 0-16mA. Auch für dich gilt der Link oben. Warum soll es nicht möglich sein, einen Strom von einem anderen Strom abzuziehen? Ob das eine Reihenschaltung oder sonstwas ist, ist völlig belanglos. 4..20mA - 4mA = 0..16mA Jetz klar?
flätz wrote:
> Jetz klar?
War es auch vorher schon, aber deine geniale Gleichung gilt nun mal
nicht bei einer reinen Reihenschaltung wie sie hier vorliegt.
H.joachim Seifert wrote: > na, fast. > Pro Kreis gibt es auch nur einen Sensor. > Dessen gewünschter phys. Messbereiche wird auf 4-20mA abgebildet. > Um beim Beispiel Temperatur zu bleiben: 0° -> 4mA, 100°-> 20mA. Ergo, > 50°->12mA, andere Temperaturen dementsprechend.... Um mal ein Beispiel für real kaufbare Geräte zu geben: Knick Digital-Anzeiger 803S1 ist ein Beispiel für "so ein Ding das den Prozessor aus der Schnittstelle versorgt". hth, Andrew
So langsam lichtet sich hoffentlich der Verständnisdschungel :-)
Mal zurück zum eigentlichen Problem: Wäre es nicht sinnvoller, die Stromaufnahme der Schaltung zu senken, zum Beispiel durch einen anderen Encoder? Oder den Encoder gepulst zu betreiben und aus einem Elko zu puffern: Puls / Pause = 1 / 9 macht aus 9mA etwas um 1mA. Wie oft muss denn der Encoder abgefragt werden?
steht oben schon, Stromsparen ist in solch einem Fall immer das beste. Ich war schon auf der Jagd nach wenigen µA. Mir erscheinen die 10mA auch recht viel, zu viel. Aber Alexander meldet sich ja vorerst nicht.
AbraKadabra....brauche 10 habe aber nur 4 ;-( Wenn man so etwas 'kritisches' selbst machen moechte, dann sollte man schon etwas mehr Durchblick mitbringen. Das Wissen ueber Konstantstromkreis muss 'sitzen'...sonst wird da nie etwas daraus. Erfahrung ist in der Hinsicht Gold wert ;-) Habe 4 brauche aber 10.... AbraKadabra !
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