Hallo,
ich habe versucht einen 4-20mA Stromausgang in meine Schaltung mit
einzupflegen.
Rechnerisch funktioniert diese auch, jedoch habe ich Probleme mit der
Genauigkeit.
Die Ausgangsspannung des ADC stimmt immer, aber der ausgegebene Strom
ist zu hoch.
Wenn ich mit der Meßspitze an den Pin3 des OP's gehe steigt der Strom
und der angezeigte Wert ist ca 10% über dem vorherigem ohne Meßspitze.
Daß ich mit einem digitalem Messgerät (Fluke 8060A) an dieser Stelle so
viel verursachen kann kommt mir komisch vor.
Was meint Ihr?
Hallodrius
> IC105-1 sollte der Regler sein. Der arbeitet aber Open-Loop
Nein, das tut er nicht. Der Fet und der INA liegen in der
Rückkoppelschleife des OPV. Die durch diese Anordnung verursachte
Phasendrehung führt zum Schwingen des OPV.
Bist du dir da sicher?
Tritt eine Spannungsdifferenz an den Eingängen des OP auf, wird der
Ausgang so lange verändert bis sich die Spannungsdifferenz 0 ist (bei
einem idealen OP)
Ist also die Eingangsspannung am nicht invertierenden Eingang zu gering,
so senkt er die Ausgangsspannung und damit öffnet der den MOSFET etwas
mehr. Dies geschieht so lange bis der der durch das öffnunen des MOSFET
fließende Strom an R214 und somit am nicht invertierenden Eingang
ausreichen groß ist.
Ich sehe dies als einen analogen Regelkreis ....
@ Hallodrius (Gast)
>ich habe versucht einen 4-20mA Stromausgang in meine Schaltung mit>einzupflegen.
Hmm, kann man so machen, ist aber eher ungewöhnlich, sowas mit einer
Strommessung nahe VCC.
>Die Ausgangsspannung des ADC stimmt immer, aber der ausgegebene Strom>ist zu hoch.
Wieviel zu hoch? Bei 4mA oder 20mA? Offset oder Verstärkung?
>Wenn ich mit der Meßspitze an den Pin3 des OP's gehe steigt der Strom>und der angezeigte Wert ist ca 10% über dem vorherigem ohne Meßspitze.
Nur während du dort dran bist oder auch, wenn du die Messpitze wieder
entfernst? Klingt nach schwingender Regelschleife.
>Was meint Ihr?
Prüfe deinen Regelkreis, ob er schwingt, mit dem Oszilloskop.
OPV-Ausgang, Ist-Wert. Es fehlt eigentlich noch ein
Kompensationskondnesator, 1nF zwischen OPV-Ausgang und Minus-Eingang.
> Es fehlt eigentlich noch ein> Kompensationskondnesator, 1nF zwischen OPV-Ausgang und Minus-Eingang.
Nee nee, so einfach ist die Sache hier nicht. In der Rückkoppelschleife
tritt nämlich neben der Phasendrehung auch noch eine Verstärkung auf,
die selbst ohne Phasendrehung zum Schwingen führt. Und das kann durch so
einen Kondensator eben nicht korrigiert werden.
@ ArnoR (Gast)
>tritt nämlich neben der Phasendrehung auch noch eine Verstärkung auf,>die selbst ohne Phasendrehung zum Schwingen führt. Und das kann durch so>einen Kondensator eben nicht korrigiert werden.
Jain. Alles in allem ist es eine relativ klassische Konstantstromquelle
mit MOSFET un OPV, nur halt mit P-Kanal.
http://www.mikrocontroller.net/articles/Konstantstromquelle#Konstantstromquelle_mit_Operationsverst.C3.A4rker_und_Transistor
Nur das hier + und - am OPV verdreht sein müssen, wegen der 180°
Phasendrehung am P-Kanal MOSFET (mehr Spannung am OPV-> weniger Strom).
Der Rest ist nahezu gleich. Ist-Wert wird auf Soll-Wert ausgeregelt.
Klar, der INA hat auch noch einen Frequenzgang und muss berücksichtigt
werden, aber er macht am Ende nicht mehr Verstärkung als ein normaler
Shunt.
@ Zwei von Drei (Firma: grad nicht anonym) (hacky)
>Ich wuerd den quasi Openloop Komparator durch einen PI Regler ersetzen.
Wo siehst du den? IC105 ist ein OPV, und die loop ist sehr wohl geclost
;-)
ArnoR schrieb:> Nee nee, so einfach ist die Sache hier nicht. In der Rückkoppelschleife> tritt nämlich neben der Phasendrehung auch noch eine Verstärkung auf,> die selbst ohne Phasendrehung zum Schwingen führt. Und das kann durch so> einen Kondensator eben nicht korrigiert werden.
Du glaubst also das man mit einen I-Regler keine Regelstrecke mit
Verstärkung regeln kann... Da liegst du falsch.
Hallodrius schrieb:> Ich sehe dies als einen analogen Regelkreis ....
Ich sehe das als Oszillator:
Die Gatekapazität von Q101 wird über die Z-Diode schnell aufgeladen aber
über den 10 K Widerstand nur langsam entladen außerdem ergibt sich durch
die Diode eine Totzeit -> die Regelstrecke ist weder linear noch
zeitlich konstant.
Gruß Anja
> Du glaubst also das man mit einen I-Regler keine Regelstrecke mit> Verstärkung regeln kann... Da liegst du falsch.
Durch den von Falk vorgeschlagenen "Kompensationskondensator" wird aus
der Anordnung kein I-Regler! Lies dir einfach mal einen der hunderte
Beiträge zu OPV-Konstantstromquellen durch.
> Ich sehe das als Oszillator:
Genau so ist das. Und es braucht noch nicht mal die von dir genannten
Effekte zum Schwingen, weil in der Schleife eine zusätzliche Verstärkung
auftritt (durch den Mosfet und den INA, allein der INA verstärkt schon
40-fach), die die Schleifenverstärkung soweit anhebt, dass die
Frequenzgangkorrektur des OPV das nicht abfangen kann.
ArnoR schrieb:>> Du glaubst also das man mit einen I-Regler keine Regelstrecke mit>> Verstärkung regeln kann... Da liegst du falsch.>> Durch den von Falk vorgeschlagenen "Kompensationskondensator" wird aus> der Anordnung kein I-Regler! Lies dir einfach mal einen der hunderte> Beiträge zu OPV-Konstantstromquellen durch.
Dann sieh dir du einmal an wie man einen I-Regler baut ;-)
Du hast auch keinen Widerstand vor dem invertierenden Eingang gesetzt.
Mach das und erhöhe solange die Kapazität bis es stabil ist. Kanst auch
erweitern zu einen PI-Regler indem du einen Widerstand in Reihe zum
Kondensator gibst.
>Du hast auch keinen Widerstand vor dem invertierenden Eingang gesetzt.>Mach das und erhöhe solange die Kapazität bis es stabil ist.
Hatte ich schon ausprobiert. Stabiler als im Anhang wird es nicht...
>Kanst auch erweitern zu einen PI-Regler indem du einen Widerstand in>Reihe zum Kondensator gibst.
Nö, bin ja nicht der TE. Ich mache das sowieso mit dem AD5410...
Ihr habt alle Recht,
das Ding schwingt ohne Ende, ich sehe auch keine einfache Möglochkeit
dies zu unterbinden.
Der Plan wurde nun geändert auf den AD5410.
Gruß Hallodrius
p.S.: Eine Frage habe ich noch: Wie findet man so ein IC?
Ich habe es über die Suche bei TI versucht und auch bei Farnell alles
ausprobiert, ausser über Direkteingabe des Namens wurde ich nicht
fündig.
Ich habe auch probiert bei Microchip nach vergleichbarem zu suchen,
leider erfolglos....
@ Hallodrius (Gast)
>das Ding schwingt ohne Ende, ich sehe auch keine einfache Möglochkeit>dies zu unterbinden.
Hast du den C getestet? 1nF? 10nF? 100nF?
Naja, es ist ja eine Art Low Drop Spannungsregler von der Stuktur her,
die haben auch ja immer ihre Probleme. MUSS es unbedingt diese Stuktur
sein? Warum nicht der Klassiker?
http://www.mikrocontroller.net/articles/Konstantstromquelle#Konstantstromquelle_mit_Operationsverst.C3.A4rker_und_Transistor
Für 4-20 mA Anwendungen tut es diese Schaltung auch.
Als Griff nach dem Strohhalm könnte man den Regler mit einem C am
Ausgang versuchen zu dämpfen, 1n-100uF sollte man mal fix prüfen. Bei
LDOs klappt das auch ;-)
> könnte man den Regler mit einem C am> Ausgang versuchen zu dämpfen, 1n-100uF sollte man mal fix prüfen. Bei> LDOs klappt das auch ;-)
Nee nee, bei LDOs funktioniert das so einfach nicht. Da dient der C zur
Reduktion der Schleifenverstärkung durch einen Pol und muss unbedingt
rechtzeitig mit einem passenden Serien-R, dem ESR des Kondensators,
wieder "neutralisiert" werden, sonst schwingt die Schaltung.
Viel besser wäre es, die Verstärkung des INA durch Wahl kleinerer
Ausgangswiderstände zu reduzieren und den Fet durch einen Source-R
gegenzukoppeln.
Mit verschiedenen Kondensatoren an verschiedenen Stelle habe ich es auch
probiert.
So richtig Stabil habe ich es aber nicht geschafft.
Der AD5410 wird mir gute Dienste leisten.
Ich kannte bisher nur den AD421 der mir einfach viel zu teuer war.
Gruß Hallodrius
Stromausgang.PNG
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