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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik 0-20mA >wie mit AVR auswerten ?


Autor: Holger (Gast)
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Hallo beisammen!

Ich habe einen Sensor der mir ein 0-20 mA Signal ausgibt.

Nun wollte ich dazu sowohl Grundlagen als auch Lösungen finden um dieses 
Signal z.B. mit einem ATmega auszuwerten.

Könnt Ihr mir diesbezüglich weiterhelfen?

Vielen Dank in voraus!

Autor: Kirk (Gast)
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Widerstand => Spannung messen?

Autor: Holger (Gast)
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Prima Grundlage.

Bitte nur Fachkräfte melden, Danke !!

Autor: Flo S. (sdbfloyd)
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Aber genau so musst Du es machen. Die paar mA über einen Widerstand 
schicken und den Spannungsabfall kannst Du dann mit Deinem AVR 
aufnehmen.

Autor: Ron (Gast)
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R = U / I

Widerstand => Spannung messen!

Autor: Bernd N (Gast)
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Die gegebene Antwort war korrekt. Dein Sensor mag ja ein Stromsignal 
ausgeben aber der ADC kann nur Spannungen messen und daher U=R*I wobei 
die Bezeichnung des Widerstandes auch Bürde genannt wird.

Wie wäre es wenn du den Sensor mal beschreibst ? Drucksensor ? Temp. 
Sensor ? etc.etc.

Im Moment liegt dein Problem in der von dir formulierten Frage... diese 
ist einfach schlecht formuliert.

Autor: Fachkraft (Gast)
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Holger schrieb:
> Bitte nur Fachkräfte melden, Danke !!

Gerne. Du mußt einen IDC benutzen, mit einem passenden Referenzstrom 
kriegst Du dann auch eine recht passable Auflösung hin. Schau mal bei 
Maxim, die haben sowas im Angebot.

Autor: Holger (Gast)
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Danke für diese Antwort.
Sorry wenn ich vorher so kurz angebunden war, aber wenn ich einige 
andere Beiträge lese, dann stellts sich mir mehr als einmal die Frage, 
wer eigentlch mehr weiß: der Fragende oder derjenige, der Geantwortet 
hat...

Nun zu meinen Fragen.
Unklarheiten räume ich gerne aus.

1. Ich suche Grundlagen zu dieser Art Signal.
also zB Normung, Aufbau, Spannung etc. Das sollte soweit klar sein, 
meine ich.

2. Will ich das Signal mittels Atmel (ADC) auswerten.
Die Idee mit dem Widerstand ist naheliegend, aber an sich nicht die 
Lösung.
Denn: der ADC vom Atmel verträgt max. die Versorgungsspannung plus ein 
Paar Prozent Toleranz. Eine Höhere Spannung seitens des Sensors wäre 
also schlecht.
Welchen Wert sollte der Widerstand haben? >Für dessen Dimensionierung 
wäre der Aufbau der Quelle vorteilhaft, also sind wir wieder bei den 
Grundlagen...

Der Sensor ist ein Drucksensor hinter dem Expansionsventil einer 
Wämepumpe.

grüße
Holger

Autor: Mine Fields (Gast)
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Holger schrieb:
> Denn: der ADC vom Atmel verträgt max. die Versorgungsspannung plus ein
> Paar Prozent Toleranz. Eine Höhere Spannung seitens des Sensors wäre
> also schlecht.
> Welchen Wert sollte der Widerstand haben? >Für dessen Dimensionierung
> wäre der Aufbau der Quelle vorteilhaft, also sind wir wieder bei den
> Grundlagen...

Wenn man das Ohmsche Gesetz versteht, ist das kein Problem.

R = U / I

I ist bekannt, U auch. Wo ist das Problem?

Autor: Holger (Gast)
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@fachkraft

leider bin ich nicht so fachlich wie Du und muß maxim über google 
suchen, da mir das nix sagt. Leider gibt es da wie immer alles, außer 
IC´s

Ich wäre daher für eine Type dankbar.

Wobei mich das andererseits von einer Auswertung mit dem Atmel 
entfernt?!

Also den Aufbau und die Auswertung komplizierter gestaltet.

Autor: Michael Steinbauer (Firma: Steinbauer Electronics GmbH) (captain-stone)
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Lieber Holger,

das ist eine schon öfters gestellte Frage und es gibt einige Beiträge 
dazu. Wenn Du unter Suche "0-20mA" eingibst, dann kannst Du Dich dort 
einmal einlesen.

Du benötigst dafür die Grundlagen U=I*R, da haben die Leute schon recht. 
Und ein kleiner Tipp am Rande. Vielleicht kann der Sensor auch 4-20mA 
anstatt die 0-20mA, dann hast auch noch eine Drahtbruch Überwachung 
dabei.

Du musst vom Strom auf eine Spannung von 0-5V kommen, dann kannst Du es 
mit dem ADC einlesen,

Michael

Autor: Holger (Gast)
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@minefields

Danke. Ohmsches Gesetz ist bekannt. Grundlagen zum Signal sind Dir auch 
nicht bekannt, oder was soll das dann?
Ich schreibe hier nicht, um zu erfahren das ich nix drauf habe!

Ich freue mich sehr über Fachliche Hilfe!

Danke

Autor: Lukas K. (carrotindustries)
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Wo ist das Problem?
R = U/I
für U setzen wir 5V, für I 20mA ein, macht 250 Ohm, war das so schwer?
Was Maxim anbetrifft: Klar sind die ersten paar Ergebnisse unpassend, 
aber schon auf der ersten Bildschirmseite (bei mir 3. Ergebnis) findet 
sich der gesuchte Hersteller.

Autor: Holger (Gast)
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Vielen Dank für die Antwort.

Das Forum hatte ich schon durchsucht und einiges gelesen, jedoch nichts 
Grundlegendes (zum Funktionsverständnis)gefunden.

Wenn ich von der Spannung des Sensors ausgehen will, wäre es zB wichtig 
zu wissen, ob die Ausgangsspannung konstant bleibt über den Messbereich.

R=u/i >nehme ich als Strom die 20mA an oder meheme ich einen höheren 
Wert an, als Reserve. Wenn der elektr. Innenaufbau der Quelle bekannt 
wäre >>da kommen wieder die Grundlagen ins Spiel und ich bräuchte keinen 
mehr zu nerven... ;-) <<
wäre klar ob ein kleinerer Gesamtwiderstand dem Sensor egal ist oder ob 
er "abraucht"...

Fragen über Fragen

Autor: Paul H. (powl)
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Du willst wissen wie man einen Strom von 4-20mA messen kann. Die Antwort 
lautet: Mit einem Widerstand. Je nachdem welche Spannung er bei 20mA 
haben soll kannst du ihn dir mit U = R * I wunderbar berechnen. Dann 
kann der AVR mit seinem ADC das auch schön messen.

Frage beantwortet.

> Ich suche Grundlagen zu dieser Art Signal.
> also zB Normung, Aufbau, Spannung etc.

Normung, ich weiß nicht ob es für die 4-20mA Stromschnittstelle eine 
DIN, ISO oder sonstwas Norm gibt. Da hilft Google oder ein anderer 
Forenmember.

Aufbau, ja eben ein konstanter Strom der von 4 bis 20mA einen 
entsprechenden Messwert repräsentiert.

Spannung? 4-20mA ist ein Strom. Wie ein Strom mit der Spannung 
zusammenhängt sagt dir wiedermal das ohmsche Gesetz. Wenn von deinem 
Sensor ein Strom von 4-20mA kommt, dann sorgt der Sensor schon von ganz 
alleine dafür, dass an seinem Ausgang die Spannung anliegt, die nötig 
ist, um den Strom aus dem Ausgang raus (in diesem falle durch 
Kabelwiderstand und Messwiderstand hindurch)zu bekommen, sofern er seine 
maximale Ausgangsspannung noch nicht erreicht hat.

Gruß, PoWl

Autor: Mine Fields (Gast)
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Holger schrieb:
> Wenn ich von der Spannung des Sensors ausgehen will, wäre es zB wichtig
> zu wissen, ob die Ausgangsspannung konstant bleibt über den Messbereich.

Was glaubst du, wieso das ein Stromausgang ist...

Es gibt allenfalls Probleme, wenn die maximal mögliche Ausgangsspannung 
überschritten wird. Das kann man aber im Datenblatt nachlesen.

Autor: Lukas K. (carrotindustries)
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Holger schrieb:
> wäre klar ob ein kleinerer Gesamtwiderstand dem Sensor egal ist oder ob
> er "abraucht"...

Stromquellen sind prinzipiell kurzschlussfest.

Autor: Paul H. (powl)
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Holger,

irgendwie klingt dein Geschreibsel etwas abgespaced und dass du hier 
"fachliche Hilfe" suchst klingt langsam etwas arrogant. Wir sind hier 
sicherlich nicht alles "Fachkräfte", hier tummeln sich auch 
Hobbybastler, die ihr Hobby sehr wohl beherrschen. Das Ohmsche Gesetz 
sei dir ja so bekannt, dennoch weiß du wohl noch nicht so richtig wie 
das mit Spannung und Strom so richtig funktioniert. Was du brauchst sind 
Grundlagen in Elektrotechnik. Keine Normen, keine 
Signalformbeschreibungen und sonstiges, was irgendwie ganz besonders 
kompliziert und hochtrabend klingt.

Gruß, PoWl

Autor: Holger (Gast)
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Danke
Erste Grundlageninfo!

Vielleicht gibts noch mehr davon?

Ist die Spannung des Sensors Festgelegt oder von mir "einzustellen"?

Autor: Mine Fields (Gast)
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Holger schrieb:
> Ist die Spannung des Sensors Festgelegt oder von mir "einzustellen"?

Das ist ein Stromausgang! Das Ohmsche Gesetz besagt, dass sich die 
Spannung von selbst einstellt.

Autor: Michael Steinbauer (Firma: Steinbauer Electronics GmbH) (captain-stone)
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Holger,

> 2. Will ich das Signal mittels Atmel (ADC) auswerten.
> Die Idee mit dem Widerstand ist naheliegend, aber an sich nicht die
> Lösung.

Warum? Du misst einfach den Spannungsabfall 0-5V über einen Widerstand.

> Denn: der ADC vom Atmel verträgt max. die Versorgungsspannung plus ein
> Paar Prozent Toleranz. Eine Höhere Spannung seitens des Sensors wäre
> also schlecht.

Warum? Wenn Du einen 250R verwendest, bekommst Du bei 0-20mA 0-5V raus, 
den kannst Du über den ADC auswerten. Aber wir sprachen schon die ganze 
Zeit über R=I*U.

Michael

Autor: Karl Heinz (kbuchegg) (Moderator)
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Holger schrieb:
> Danke
> Erste Grundlageninfo!
>
> Vielleicht gibts noch mehr davon?
>
> Ist die Spannung des Sensors Festgelegt oder von mir "einzustellen"?

Grr.
Den Sensor interessiert die Spannung nicht (solange er sie erzeugen 
kann).
Du hängst einen Widerstand drann, und der Sensor stellt seine Spannung 
so einh, dass da 20mA durch den Widerstand durchrauschen.

Strom und Spannung hängen zusammen!   U = R * I

Je nachdem welchen Widerstand du wählst, stellt der Sensor eine andere 
Spannung an, damit an diesem Widerstand genau die 20mA durchrauschen, 
die der Sensor als seinen Messwert mitteilen möchte.


Daher: Du wählst den Widerstand und damit implizit die Spannung, die du 
bei 20mA (also Vollausschalg) haben möchtest.

Es liegt jetzt in deinem Geschick dass
* der Sensor diese Spannung überhaupt erzeugen kann
* du mit dieser Spannung etwas anfangen kannst


Aber: Es ist alles nur   U = R * I


> Wenn ich von der Spannung des Sensors ausgehen will, wäre es zB
> wichtig zu wissen, ob die Ausgangsspannung konstant bleibt über den
> Messbereich.

Wie soll denn die konstant bleiben können.

Wenn du in  U = R * I  einen konstanten Term hast (nämlich den Wert des 
Widerstandes) und das I sich verändert, dann muss sich auch das U 
verändern, damit die Gleichung wieder aufgeht.

Man kann nicht, bei ansonsten alles gleich, einfach nur das I variieren 
wie man lustig ist. Einen Strom kann man nur dann in einer betimmten 
Höhe durch einen Widerstand jagen, wenn man die Spannung variiert. Und 
zwar so variiert wie es das Ohmsche Gesetz bei einem fixen Widerstand 
fordert.

Autor: Paul H. (powl)
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Holger schrieb:
> Ist die Spannung des Sensors Festgelegt oder von mir "einzustellen"?

Dein Sensor ist eine Stromquelle.

Und eine Stromquelle ist eine Spannungsquelle, die ihre Spannung selbst 
so einstellt, je nachdem mit welchem Widerstand sie belastet ist, durch 
sie ein bestimmter Strom fließt.

-> Die Spannung des Sensors stellt sich je nach Ausgangsstrom und 
Messwiederstand entsprechen U = R * I ein. Die Spannung kann natürlich 
ein gewisses Limit (z.b. höchstens die Versorgungsspannung des Sensors 
nicht überscheiten).

Die Spannung des Sensors kann dir aber völlig egal sein weil dich nur 
der Ausgangsstrom interessiert und welche Spannung er am Messwiderstand 
erzeugt. Rechenbeispiele hast du nun ja schon.

Autor: Paul H. (powl)
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So Karl Heinz, jetzt hat er 2 mal das gleiche mit anderen Worten.. das 
wird schon fruchten :D

Autor: Spess53 (Gast)
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Hi

>Danke
>Erste Grundlageninfo!
>Vielleicht gibts noch mehr davon?

Machst du jetzt auf Supertroll. Wenn du es besser weisst, warum fragst 
du hier?

>Ist die Spannung des Sensors Festgelegt oder von mir "einzustellen"?

Dann lies das Datenblatt von deinem Sensor.

MfG Spess

Autor: Walter (Gast)
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Holger schrieb:
> Danke für diese Antwort.
> Sorry wenn ich vorher so kurz angebunden war, aber wenn ich einige
> andere Beiträge lese, dann stellts sich mir mehr als einmal die Frage,
> wer eigentlch mehr weiß: der Fragende oder derjenige, der Geantwortet
> hat...

Sorry Holger,
aber wenn ich deine Fragen lese kenne ich die Antwort auf die Frage die 
du dir stellst.

Autor: H.Joachim Seifert (crazyhorse)
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Jo:-)
Und dann noch vom hohen Ross aus, ich hatte nach dem dritten Beitrag 
keine Lust mehr, was zu schreiben.

Autor: Karl Heinz (kbuchegg) (Moderator)
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Paul Hamacher schrieb:
> So Karl Heinz, jetzt hat er 2 mal das gleiche mit anderen Worten.. das
> wird schon fruchten :D

Vielleicht sollte ich noch eine Analogie zur Sicherheit nachschicken :-)

Irgendwas mit Wasser und Röhren.

Wenn ich durch eine Röhre mit einem bestimmten Durchmesser eine 
bestimmte Menge Wasser durchjage, dann ergibt sich daraus die 
Fliessgeschwindigkeit des Wassers.
Diese 3 Dinge hängen untrennbar miteinander zusammen.
Will ich mehr Wasser durch das Rohr jagen, dann muss ich an einem der 
beiden anderen Parameter drehen. Entweder ich vergrößere den Durchmesser 
oder ich erhöhe die Fliessgeschwindigkeit. Aber eines der beiden Dinge 
muss ich tun. Einfach eine größere Wassermenge bei ansonsten gleichem 
Durchmesser und Geschwindigkeit geht nicht.
Und natürlich auch umgekehrt: Erhöhe ich die Geschwindigkeit erhöht sich 
auch ganz automatisch die Wassermenge bei gleichem Durchmesser.
Vergrößere ich den Durchmesser, verringert sich die Geschwindigkeit bei 
gleicher Wassermenge oder aber ich erhöhe damit die Wassermenge bei 
gleichbleibender Geschwindigkeit.

Aber was ich auch tue: Die 3 Größen - Durchmesser, Geschwindigkeit, 
Wassermenge sind untrennbar miteinander verbunden

(
 Durchmesser  entspricht   1/R    größerer Durchmesser -> weniger
                                  Widerstand, den das Rohr dem Wasser
                                  leistet
 Geschwindigkeit  entspricht U
 Wassermenge      entspricht I

 Und der Zusammenhang, der hier mit dem Wasser so blumig beschrieben 
wurde, ist in der Elektronik das Ohmsche Gesetz.
)


Also wenn's jetzt nicht reicht, dann weiß ich auch nicht.

Autor: Spess53 (Gast)
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Hi

>...ist in der Elektronik das Ohmsche Gesetz.

Holger scheint in dieser Beziehung ein Outlow zu sein.

MfG Spess

Autor: Paul H. (powl)
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:D

Gruß, PoWl

Autor: Spess53 (Gast)
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Hi

Es ist natürlich 'Outlaw' gemeint

MfG Spess

Autor: Bernd N (Gast)
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Wie dir schon von anderen hier gesagt wurde, bemühe mal die 
Suchfunktion.

Beitrag "Wägezellen mit 4-20mA an AVR NET IO"

Hier haben wir uns auch reichlich mühe gemacht und einem anderen 
Kollegen bei den Grundüberlegungen geholfen, les es dir durch. Da ist 
ebenso ein Code incl. Widerstandsberechnung und ADC Beispiel dabei.

Die Grundlagen nach denen du suchst heißen ohmsches Gesetz, AD Wandler, 
C Programmierung, Industrieschnittstellen, Skalierung usw.

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