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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik 4-20mA Messung mit Mircrocontroller


Autor: Joachim Dietel (Gast)
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Hi Leute!
Ich habe ein Problem und ich hoffe, dass ich hier Hilfe finde.

Mit meinen Mircrocontroller kann ich eine Analogspannungen von 0V-5V 
messen.
Mein Sensor liefert mir einen Analogstrom von 4-20mA. Diesen Strom 
wandel ich mit einen Widerstand (250ohm) in Spannung um.
Nun zu meine Problem. Der Sensor und mein Mirrocontroller werden mit 
untschiedlichen Spannungaquellen betrieben. Somit hab ich 2 
untschiedliche GND´s. Um dies zu vermeiden müsste ich die GND´s 
galvanisch von einander trennen. Dies könnte ich mit einem 
Trennverstärker realisieren. Das ist mir leider zu teuer. Es gibt es 
eine Möglichkeit mit einen Optokoppler? Wenn ja,wie müsste die 
Beschaltung aussehen und welcher Optokoppler gibt mir eine sehr gut 
Linearisierung?

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Joachim Dietel (Gast)

>Nun zu meine Problem. Der Sensor und mein Mirrocontroller werden mit
>untschiedlichen Spannungaquellen betrieben.

Ist das ZWINGEND notwendig? Wenn nein, dann schalte beide Massen 
zusammen, Problem gelöst.

>Trennverstärker realisieren. Das ist mir leider zu teuer. Es gibt es
>eine Möglichkeit mit einen Optokoppler?

Mehr oder weniger.

> Wenn ja,wie müsste die
>Beschaltung aussehen und welcher Optokoppler gibt mir eine sehr gut
>Linearisierung?

Das bedeutet, einen Trennverstärker nachbauen. Selten sinnvoll und noch 
seltener billiger.

MFG
Falk

Autor: Joachim Dietel (Gast)
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Wenn beide Massen zusammen geschaltet werden, bekommt ich kein sauberen 
Messwert(er springt). Das hab ich schon versucht.

@Helmut Lenzen
Kann leider den Link über IL300 nicht einsehen.

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Joachim Dietel (Gast)

>Wenn beide Massen zusammen geschaltet werden, bekommt ich kein sauberen
>Messwert(er springt). Das hab ich schon versucht.

Dann ist deine Schaltung falsch. Der Witz der 4-20mA Stromschleife ist 
u.a, dass sie recht leicht ausgewertet werden kann. Siehe Anhang.

MfG
Falk

Autor: Peter R. (pnu)
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Dann baue einen Kontroller (Attiny13 oder atmega8) mit der 
4-mA-Schnitttstelle zusammen, bilde mit seinem DA-Wandler ein 
numerisches Signal und übertrage dieses per Optokoppler. Mit geschicktem 
Entwurf lässt sich der Kontroller aus den 4...20 mA der Schnittstelle 
versorgen.

Autor: Peter R. (pnu)
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In der Anlage ein Schaltungsvorschlag, wie's gehen müsste.

Tippfehler: TL431 auf 5,0 V einstellen.

Autor: Joachim Dietel (Gast)
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Danke für eure Hilfe!
Ich werd mich für die Variante von Herr Peter R. entscheiden.
Bin aber für weitere Vorschlage immer zu haben.

Mfg Joachim

Autor: Peter R. (pnu)
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Gut, die Variante ist aber schnell mal hingehauen, da muss man noch 
Einiges genau durchdenken. Der atiny hat z.B. nur RC-Oszillator, das 
wird für serielle Schnittstelle, RS232, zu ungenau sein.

Ansonsten, anmelden, dann kann man per PN  und email die Schaltung genau 
durchsprechen.

Autor: Entwickler (Gast)
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>Der atiny hat z.B. nur RC-Oszillator, das
>wird für serielle Schnittstelle, RS232, zu ungenau sein.

Je nach geforderter Auflösung könnte der ATtiny ein PWM-Signal ausgeben, 
das dann entweder per ICP+Timer oder Integrator+ADC gewandelt wird.
Beim Optokoppler muß man aber darauf achten, welche Geschwindigkeit mit 
3mA Steuerstrom zu erreichen ist.

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Peter R. schrieb:
> Der atiny hat z.B. nur RC-Oszillator, das
> wird für serielle Schnittstelle, RS232, zu ungenau sein.

Man muss ja nicht ein RS232 Format waehlen sondern kann auch ein 
selbsttaktendes Verfahren waehlen.

http://de.wikipedia.org/wiki/Manchester-Code

Autor: Michael (Gast)
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Joachim Dietel schrieb:
> Wenn beide Massen zusammen geschaltet werden, bekommt ich kein sauberen
> Messwert(er springt). Das hab ich schon versucht.

Dann ist irgendwas an deiner Schaltung faul und dieser Ursache solltest 
du auf den Grund gehen. Was springt denn genau?

Autor: Anton (Gast)
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Für die Galvanische Trennung, wenn es schon kein
"analoger" Optokoppler sein soll:

Es gibt (zumindest gab es das mal) von NS einen Baustein,
der die Eingangsspannung in eine Frequenz umsetzte, und
einen weiteren (oder war es sogar der selbe?) diese Frequenz
zurück in eine Spannung wandelte.
Das Frequenzsignal läßt sich leicht über einen Optokoppler
übertragen. Empfangsseitig kann natürlich auch der µC
die Frequenz auswerten.
Ich habe vor einigen Jahren mal ein Projekt mit dieser
Technik realisiert, funktionierte bestens.

Autor: Entwickler (Gast)
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>Es gibt (zumindest gab es das mal) von NS einen Baustein,


Es war einmal vor langer Zeit ...

Dann würde ich dem Tiny lieber einen Quarz spendieren oder eine 
frequenztolerante Modulationsart wählen.

Autor: Peter R. (pnu)
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dem tiny reicht ein Quarz nicht, er hat keinen Oszillator, an den man 
den anschließen könnte. Man hat nur die Option exteral clock, nicht 
external crystal.

Autor: Entwickler (Gast)
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Na gut, ich biete ATtiny25 :-)

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