Hallo,
ich habe in einer Schaltung einen 4-20mA Ausgang für eine externe
Anzeige entworfen. Nun ist es so das durch Eigenerwärmung
(vermutlich der Transistoren) der Anzeigewert wandert. Die maximale
Abweichung ist zwar gering (1,5%), jedoch irritiert dieses Rauf-
und Runterwandern.
Die Frage ist nun was man machen kann.
Joe
Joe schrieb:> Die Frage ist nun was man machen kann.
Eine anderes Schaltung verwenden. Diskrete Transistoren ergeben keine
gute Temperaturunabhängigkeit, und es gibt auch weit bessere Opamps.
Gruss Reinhard
>Die Frage ist nun was man machen kann.
Für solche Anwendungen gibt es aus gutem Grund fertige Chips wie den
AD694. Gerade wenn längere Leitungen getrieben werden müssen, ist der
AD694 wegen seiner Stabilität und Präzision unschlagbar. Er kann die
Bürde auch in einen negativen Bezugspunkt treiben, was bei langen
Leitungen ganz schnell passieren kann, wenn über der Leitung der
Signalmasse ein relevanter Spannungsabfall auftritt. Ein absolut
geniales Teil dieser AD694, dessen enorme Vorteile oft erst im rauhen
Industriealltag in Erscheinung treten.
Drift in dieser Schaltung kann hauptsächlich durch mangelnde thermische
Kopplung der beiden Transistoren Q8-Q9 entstehen. Also die beiden
irgendwie thermisch koppeln - aber elektrisch isoliert.
Joe schrieb:> Nun ist es so das durch Eigenerwärmung> (vermutlich der Transistoren) der Anzeigewert wandert.
So ist es. Die beiden Transistoren sind darüber hinaus eh nie gleich. Je
größer R52/R53 sind, desto geringer ist der Fehler durch
Basis-Emitter-Unterschiede.
> Die Frage ist nun was man machen kann.
Du könntest nochmals zwei Transistoren spendieren und einen
Kaskode-Stromspiegel bauen. Dann sind die beiden Spiegel-bestimmende
Transistoren thermisch praktisch gleich belastet und der Stromspiegel
ist auch nicht mehr so stark von der Ausgangsspannung (Basis-Kollektor)
abhängig.
>Also die beiden irgendwie thermisch koppeln - aber elektrisch isoliert.
Wenn schon so, dann mit einem "gematchtem" Doppeltransistor, wie dem
LM394, o.ä..
Was völlig fehlt, sind irgendwelche Schutzbauteile gegen ESD, Burst,
Surge und Verpolung. Ohne diese Schutzelemente ist das höchstens eine
Prinzipschaltung, aber keine alltagstaugliche Schaltung.
Laß den ganzen Selbermachmurks und hol dir einen AD694. Der läßt sich am
Ausgang auch mit Schutzbauteilen beschalten, ohne daß er schwingt.
Verträgt deine Schaltung denn einen 10n-Cap nach Masse?
>welche denn? Ich kenn mich da leider nicht so aus.
Na ja, fast jeder andere als der LM324. Vielleicht geht ein LMP7701?
Wie groß ist eigentlich deine Bürde? Und wieviel Meter Kabel hängen am
Ausgang?
Hai!
Joe schrieb:
> ich habe in einer Schaltung einen 4-20mA Ausgang für eine> externe Anzeige entworfen. Nun ist es so das durch> Eigenerwärmung (vermutlich der Transistoren) der Anzeigewert> wandert. Die maximale Abweichung ist zwar gering (1,5%),> jedoch irritiert dieses Rauf- und Runterwandern.>> Die Frage ist nun was man machen kann.
Im Prinzip ist die Loesung ganz einfach: Du ersetzt Q8 durch
einen Operationsverstaerker. Die Idee dabei: Die erste Strom-
quelle, bestehend aus IC6C, Q7, R51 und R52 transformiert
Deine massebezogene Steuerspannung in eine auf +12V bezogene.
Die zweite Stromquelle aus dem neu eingefuegten Operations-
verstaerker, Q9 und R53 erzeugt den Ausgangsstrom. Praezision
haengt nur von der Uebereinstimmung der Widerstaende und den
Offsetgroeszen der OPV ab.
Die praktische Loesung ist weit weniger einfach. Man wird eine
positive Hilfsspannung benoetigen, weil der OPV direkt in der
Naehe von +Ub nicht mehr vernuenftig arbeiten wird.
Grusz,
Rainer
in der Schaltung von Rainer kann man auf die positive Hilfsspannung
verzihten, wenn die Spannung für die ausgangsstromquelle (Q9; R53) und
den Spannungsspiegel (R52) mit einer Z-Diode um 3 bis 5 V gegenüber der
24V abgesenkt wird.
Niemand zwignt einem bei einem Stromausgang die Leerlaufspannung bis 24V
ansteigen zu lassen.
Hai!
Martin B. aus E. schrieb:
> in der Schaltung von Rainer kann man auf die positive> Hilfsspannung verzihten, wenn die Spannung für die> ausgangsstromquelle (Q9; R53) und den Spannungsspiegel> (R52) mit einer Z-Diode um 3 bis 5 V gegenüber der 24V> abgesenkt wird.
Huebsch :^)
> Niemand zwignt einem bei einem Stromausgang die> Leerlaufspannung bis 24V ansteigen zu lassen.
Ja, in der Tat.
Grusz,
Rainer
Vielen Dank für die Resonanz und die vielen Tipps!
Ich habe mir provisorisch damit geholfen: Das Anzeigeinstrument ist
direkt in Reihe zu R52 eingeschleift, R53 aufgetrennt. Das funktioniert
da dieses kein Massepotential benötigt.
Joe
>Ich habe mir provisorisch damit geholfen: Das Anzeigeinstrument ist>direkt in Reihe zu R52 eingeschleift, R53 aufgetrennt. Das funktioniert>da dieses kein Massepotential benötigt.
Dann kannst du die anderen Bauteile auch gleich weglassen.
Es gibt trotzdem noch zwei Baustellen:
1. Deine Schaltung hat kein Schutzschaltung, wird also nur befriedigend
funktionieren, wenn über das Kabel und das Anzeigeinstrument keinerlei
Störungen wie ESD, Surge, Burst eingekoppelt werden können.
2. Außerdem zeigt deine Schaltung einen zu kleinen Strom an, weil vom
Spannungsstromwandler nicht der gesamte Strom durch dein
Anzeigeinstrument fließt, sondern der Basistsrom durch Q7 fehlt.
Kai Klaas schrieb:> Dann kannst du die anderen Bauteile auch gleich weglassen.
leider nicht, da soll später mal eine SPS ran
> 1. Deine Schaltung hat kein Schutzschaltung, wird also nur befriedigend> funktionieren, wenn über das Kabel und das Anzeigeinstrument keinerlei> Störungen wie ESD, Surge, Burst eingekoppelt werden können.
hast Du einen Vorschlag? reichen Dioden (im Signal und gegen + und GND)?
Die Leitung wird geschirmt ausgeführt werden (sogar mit
EMV-Verschraubungen). Länge vermutlich 10m.
> 2. Außerdem zeigt deine Schaltung einen zu kleinen Strom an, weil vom> Spannungsstromwandler nicht der gesamte Strom durch dein> Anzeigeinstrument fließt, sondern der Basistsrom durch Q7 fehlt.
stimmt, da hätte ich direkt nach dem Emitter von Q7 rein müssen.
>hast Du einen Vorschlag? reichen Dioden (im Signal und gegen + und GND)?>Die Leitung wird geschirmt ausgeführt werden (sogar mit>EMV-Verschraubungen). Länge vermutlich 10m.
Am Ausgang der Schaltung, also dort, wo das Kabel angeschlossen wird,
würde ich eine unidirektionale 30V-Transzorb und einen 10...100n-Cap
nach Masse schalten. Zwischen dieser Anordnung und dem Ausgang deiner
Schaltung würde ich eine Seriendiode einfügen. R55 würde ich auf 22R
vergrößern. Den Kabelschirm würde ich einseitig auf Erde legen und nicht
als Masserückleiter für den Stromausgang mißbrauchen. Ob deine Schaltung
damit aber stabil arbeitet, kann ich dir nicht beantworten.
Auch wenn ich mich wiederhole: Ich würde den AD694 dafür nehmen.
Hallo KK,
vielen Dank für deine Schutzschaltung, das werde ich beherzigen.
Aber wie kommst du gerade auf 22 Ohm?
> Auch wenn ich mich wiederhole: Ich würde den AD694 dafür nehmen.
sehe ich aus so, vor allem hätte ich weniger Aufwand mit der
vorgeschalteten Signalaufbereitung.
>Aber wie kommst du gerade auf 22 Ohm?
Einfach ein Gefühlswert...
>sehe ich aus so, vor allem hätte ich weniger Aufwand mit der>vorgeschalteten Signalaufbereitung.
Früher haben wir auch diskrete Schaltungen genommen, beispielsweise die
unsägliche Howland-Stromquelle. Wir haben schmerzhaft lernen müssen, daß
diese Schaltung sich kaum für stark variierende komplexe Lasten
kompensieren läßt. Der AD694 hat dann alle Problem auf einen Schlag
gelöst. Gut, er ist recht teuer, aber ein verlorener Kunde ist noch
teurer...
Hai!
Kai Klaas schrieb:
> Früher haben wir auch diskrete Schaltungen genommen,> beispielsweise die unsägliche Howland-Stromquelle. Wir> haben schmerzhaft lernen müssen, daß diese Schaltung> sich kaum für stark variierende komplexe Lasten> kompensieren läßt.
Das liegt aber nicht daran, das diskrete Schaltungen
Scheisse waeren, sondern daran, das die Howland-Schaltung
Scheisse ist!
> Der AD694 hat dann alle Problem auf einen Schlag gelöst.
Und der arbeitet intern mit einer Howland-Schaltung?
Wenn nicht, dann ist der Vergleich reichlich witzlos.
> Gut, er ist recht teuer, aber ein verlorener Kunde ist> noch teurer...
Natuerlich. Mich stoeren ja auch nicht Deine Ratschlaege,
sondern ihr Anspruch auf Absolutheit. Ich finde es nicht
sinnvoll, Aepfel mit Birnen zu vergleichen und dann auf
der Empfehlung "Iss Kartoffelmus!" zu beharren, wenn Du
verstehst, was ich damit sagen will...
Grusz,
Rainer
>Das liegt aber nicht daran, das diskrete Schaltungen>Scheisse waeren, sondern daran, das die Howland-Schaltung>Scheisse ist!
Ah, endlich mal jemand, der meine Meinung zur Howland-Schaltung teilt...
>Und der arbeitet intern mit einer Howland-Schaltung?
Natürlich nicht!
Der AD694 kann die Bürde sogar in eine negative Senke treiben. Ich kenne
keinen einzigen anderen 4-20mA-Treiber, der das kann.
>Natuerlich. Mich stoeren ja auch nicht Deine Ratschlaege,>sondern ihr Anspruch auf Absolutheit.
Wo siehst du diesen Anspruch?? Ich finde es besser, einem Anfänger klipp
und klar zu sagen, daß es besser ist, einen speziellen Chip zu
verwenden, als ihn in seiner unbrauchbaren Bastellösung zu unterstützen
und ihm das Gefühl zu geben, daß alles ok ist. Wenn ich dich beleidigt
haben sollte, tut es mir leid und ich entschuldige mich.
Hai!
Kai Klaas schrieb:
>>Das liegt aber nicht daran, das diskrete Schaltungen>>Scheisse waeren, sondern daran, das die Howland-Schaltung>>Scheisse ist!>> Ah, endlich mal jemand, der meine Meinung zur> Howland-Schaltung teilt...
Ach so? Verblüffung Ich dachte, diese Ansicht sei
hier Konsens?
Ich hatte mal einen Chef, der hat erzwungen, dass eine
Art Howland-Schaltung (mit 2 OPVs und fuer Wechsel-
spannung) in einem Seriengeraet verbaut wird. Es war
zum Kotzen...
Wir hatten, abhaengig von der Verkabelung(!) der
Sensoren, systematische Fehler, die nie aufgeklaert
werden konnten. Ich kann nicht beweisen, dass es an
der Stromquelle lag, aber ich vermute es.
>>Natuerlich. Mich stoeren ja auch nicht Deine>>Ratschlaege, sondern ihr Anspruch auf Absolutheit.>> Wo siehst du diesen Anspruch??
Ach, das war nur so ein Gefuehl... :^)
> Ich finde es besser, einem Anfänger klipp und klar zu> sagen, daß es besser ist, einen speziellen Chip zu> verwenden,
In vielen Faellen ist das tatsaechlich besser, ja.
Zustimmung.
> als ihn in seiner unbrauchbaren Bastellösung zu> unterstützen
Genau das sehe ich im konkreten Falle anders. Die
spannungsgesteuerte Stromquelle mit OPV in Eingang
und BipTrans im Ausgang halte ich fuer eine sehr gute
Grundschaltung.
Der BipTrans hat ausgangsseitig sowieso schon
Stromquellencharakteristik; diese wird durch
Emittergegenkopplung nochmal deutlich verbessert,
und fuer die Praezision der U/I-Umsetzung wird der OPV
als Spannungsversterker eingesetzt. Deine Kritikpunkte
(Fehler durch Basisstrom, Schutzbeschaltung im Ausgang)
sind berechtigt, aber loesbar.
Deswegen fand ich den Ansatz des Ursprungsautors recht
zielfuehrend.
Im Gegensatz dazu ist die Howland-Schaltung schon in der
Grundstruktur Scheisse, denn es wird ein ausgesprochener
Spannungsverstaerker (!) - ein OPV mit Spannungs-
eingang und Spannungsausgang - mittels einer Mitkopplung (!!)
gezwungen, als Stromquelle zu arbeiten.
Hallo?! Geht's denn noch daemlicher? Natuerlich kann man
Erdbeerquark in der Geschmacksvariante "Fisch mit Dillsoße"
herausbringen - aber ist das sinnvoll?
> Wenn ich dich beleidigt haben sollte, tut es mir leid> und ich entschuldige mich.
Ach Quatsch... nicht notwendig.
Grusz,
Rainer
