Hallo Leute, mich würde mal eure Meinung zu folgendem Problem interessieren: Ein Lieferant von thermischen Massendurchflusszellen bringt mich schon seit vielen Jahren zur Verzweiflung weil er seinem 4-20 mA Ausgang keinerlei Strombegrenzung "spendiert" hat. Bei offenem Luftausgang kommen aus dem Teil bis zu 60mA was dann natürlich zur völligen Übersteuerung meines A/D-Wandlereingangs führt. Ich kenne zwei Lösungsmöglichkeiten für das Problem: 1.) JFet mit Widerstand (Konstantstromquelle) 2.) LM317LZ mit Widerstand Beide Lösungen funktionieren und liegen auch preislich relativ gleich. Eine dritte Lösung wäre eine "Current-Limiter-Diode" z.B. von Diotec die Streuen allerdings zu weit nach unten. Was denkt ihr, was ist besser?
>Bei offenem Luftausgang kommen aus dem Teil bis zu 60mA was dann >natürlich zur völligen Übersteuerung meines A/D-Wandlereingangs führt. Wir haben hinter dem Burden-Widerstand einen simplen Begrenzer mit Widerstand und Diodenpaar, bevor es auf den Pufferverstäker geht. Der AD-Wandler liegt hinter dem Pufferverstäkrker und sieht daher gar nicht den Überstrom. Wie willst du denn den Strombegrenzer einsetzen? Schaltplan?
@Ina
Nun, ganz einfach in Reihe zur Bürde.
Messzelle (4-20 mA, max 60mA)
+----+
| |---------+
+----+ |
|
+---+
| | Strombegrenzer auf 21 mA (BF245C oder LM317LZ)
+---+
|
|
+----------------> zum A/D-Wandler 0.8-4 Volt (MCP3553)
|
|
+-+
| | Widerstand 200 Ohm
| |
+-+
|
|
|
0V
Würde ein 200R Strombegrenzungswiderstand helfen? Was ist das Ziel der Strombegrenzung? Verlustleistungsbegrenzung am Shunt oder Vermeidung der Übersteuerung des ADC?
Holger Bettenbühl schrieb: > Ich kenne zwei Lösungsmöglichkeiten für das Problem: > > 1.) JFet mit Widerstand (Konstantstromquelle) > 2.) LM317LZ mit Widerstand Vielleicht bin ich auch wieder vollkommen zu müde oder gar bescheuert, aber beide Lösungen sind doch nicht gut, weil thermisch und driftmässig nicht beherschbar. Der Doktor URI sagt mir, dass du an deinem 200 Ohm bei 4 mA 0,8 Volt haben wirst. Dann sagt der Doktor, dass du bei 20mA 4 Volt haben wirst. Dein Bereich ist also 0,8V bis 4 V. Nun stört dich bei 60mA die 12 Volt bei 60mA ? Natürlich, das könnte die nächste Stufe übersteuern. Nimm doch einfach einen Reihenwiderstand 1k bis 10k in Reihe zum ADC. Dann nimmste noch ne BAT48 o.ä. vom ADC gegen VCC. (clamp-Diode) DEnk bitte nochmal nach, da ich nicht glaube dass deine Ideen in Reihe zu einer Messeinrichtung sinnvoll wären. k.
Der Jfet wär mir thermisch zu unsicher, aber der 317 würde gehen. Wieviel Spannung wird denn die Quelle liefern? Wenn der 317 auf 25mA begrenzt, muss er bei 24V etwa 0.5W verbraten. Andererseits muss der 200ohm-R bei 12V und 60mA 0.7W verbraten. Wenn der Spannungsabfall über dem 317 zu groß ist, kannst Du auch einen Konstantstrom-Zweipol mit 2 Transistoren und paar Widerständen, oder mit 2 Transistoren und 2 LEDs und paar Widerständen bauen. Letzterer ist recht temperaturstabil. Eingangsschutzbeschaltung des ADC ist trotzdem Pflicht.
Hi, meistens sind die Ausgänge ja limitiert was die Bürde angeht. Wenn der Ausgang intern mit 10V arbeitet und die Bürde 500 Ohm beträgt, kann der Ausgang nicht mehr als 20mA liefern. Ich würde den Hersteller nach der maximalen Bürde fragen und dann diesen Wert durch eine zusätzlichen Reihenwiderstand herstellen. Beispiel: max Bürde 500 Ohm (10V), Bei 200 Ohm Bürde können immerhin 50mA fliessen. Durch einen zusätzlchen Reihenwiderstand von 300 Ohm ist der Wert dann auf 20mA begrenzt. Gruß Jürgen
> 1.) JFet mit Widerstand (Konstantstromquelle) > 2.) LM317LZ mit Widerstand Zu ungenau. LM334 auf 21mA eingstellt ist genauer. Aber einfacher ist es, von deinen 200 Ohm | Sensor | | 1N4148 (keine Schottky, die hat zu hohen Leckstrom) +--|>|-- +4V (oder auch +5V wenn der A/D-Wandler die +5.7V abkann) | +------- A/D (wahlweise mit 10k Vorwiderstand) | 200R | GND
> +4V (oder auch +5V wenn der A/D-Wandler die +5.7V abkann)
Wobei man dringend beachten muß, dass die +4/+5V nicht durch die
eingespeisten max. 60mA "hochgezogen" werden dürfen.
D.h. die +4/+5V müssen genug Strom nach GND ziehen
(können).
> Wobei man dringend beachten muß, dass die +4/+5V nicht durch die > eingespeisten max. 60mA "hochgezogen" werden dürfen. Ja, guter Hinweis.
Die Bedenken bezüglich der Stabilität kann ich nicht nachvollziehen denn das was aus dem Geber herauskommt ist doch "eingeprägter Strom". @MaWin LM334 kann nur maximal 10 mA und ist daher unbrauchbar.
Angehängte Dateien:
-
ADC-Klemmung.png
1,4 KB
@ Holger Bettenbühl (daffy0815) >Die Bedenken bezüglich der Stabilität kann ich nicht nachvollziehen denn >das was aus dem Geber herauskommt ist doch "eingeprägter Strom". Ja, aber deine 2. Konstantastromquelle muss auch halbwegs stabil sein und darf nicht nennenswert von den 21mA weglaufen, weder hoch noch runter. Der LM317 ist stabil, der JFET nicht so sehr. Die Klemmschaltung mit Diode ist einfacher. Siehe Anhang. Dei Spannung der Z-Diode ggf. auf 4V7 erhöhen. MFG Falk
Angehängte Dateien:
-
20ma.png
3 KB
Oder mit Schutz des Messwiderstandes. Die Dioden begrenzen die maximale Spannung am Messwiderstand. Damit die auch noch geschuetzt werden liegt im Eingang ein PTC der den Strom begrenzt.
@Falk Bei deiner Klemmschaltung gibt es leider zwei Probleme: 1.) Ich habe außerhalb des Gerätes keine 5V 2.) Die Schaltung beeinflusst (wenn auch geringfügig) den Messwert je näher sich der Strom dem Endwert nähert.
> LM334 kann nur maximal 10 mA und ist daher unbrauchbar
Stimmt, hätte ich vorher in's Datenblatt gucken sollen
Holger Bettenbühl schrieb: > Was denkt ihr, was ist besser? Ich weiß ja nicht wie viel Spannung Du nach oben "Luft" hast und was der A/D-Wandler noch verträgt. Ich würde einen kleinen N-Kanal-FET (der die Verlustleistung aushält) zwischen Eingang (Drain) und 200 Ohm (Source) schalten. Das Gate dann auf eine feste Spannung z.B. 7 V so daß über die Pinch-Off-Spannung das Nutzsignal noch durchkommt aber das Fehlersignal limitiert wird. Wenn Du exakt limitieren willst kannst Du ja das Gate über einen OP regeln. Gruß Anja
Ich verstehe das ganze Problem nicht. Dein Eingang muß doch sowieso den direkten Anschluß der für 4...20mA-Systeme üblichen 24V Speisung verkraften können. Deswegen haben unsere Systeme am Eingang zwei parallelgeschaltete 1k Widerstände (für eine 500R Bürde) und direkt im Anschluß daran folgt besagte Widerstands-Dioden-Schutzschaltung.
Holger Bettenbühl schrieb: > Bei offenem Luftausgang kommen aus dem Teil bis zu 60mA was dann > natürlich zur völligen Übersteuerung meines A/D-Wandlereingangs führt. Wenn der AD-Wandler übersteuert, dann passe deinen Messbereich an :). Alternativ begrenze die AD-Spannung über der Bürde mit einer Diode (Z-Diode, Transil in Vcc) und den maximalen Strom mit einem Vorwiderstand in Reihe zwischen Sensor und Bürde. Im Prinzip so ähnlich wie Helmut es gezeichnet hat nur mit einem Widerstand statt einem PTC.
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