Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik 4 bis 20mA mit µC erfassen


von Christian Z. (Gast)


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Hallo,
ich würde gerne ein Signal 4...20mA mit nem Controller erfassen.
Was benötige ich dafür ?

ADC,
Transimpedanzwandler
etc.?

also z.B. den hier

http://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/2485fd.pdf
plus einen OP für Ström Spannungswandlung

gibt es da zufällig schon ICs, die das alles drin haben?.....
schließlich ist das ja ziemlich "Standard" arrgh

Ganz Viele Grüße

Chris

von H.Joachim S. (crazyhorse)


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RCV420 z.B.
Normalerweise reicht aber ein popeliger Widerstand.

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Spassig wirds nur, wenn die Bürde erdfrei sein soll. Ansonsten Bürde 
(das ist ein Widerstand) in den Stromkreis und die Spannung über ihm 
messen.

von Joachim B. (jar)


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Matthias S. schrieb:
> Spassig wirds nur, wenn die Bürde erdfrei sein soll.

auch nicht wild, passenden µC oder ADC, potenzialgetrennt per DC/DC Sim1 
und per Optokoppler digital austakten, SPI, seriell o.ä. unter 10,-

: Bearbeitet durch User
von rene (Gast)


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H.Joachim S. schrieb:
> Normalerweise reicht aber ein popeliger Widerstand.

Schau mal hier (unten rechts):
http://www.manutecheurope.de/uploads/products/files/split-core-ac-current-sensor-s-39.pdf

Dort siehst du den Bürde-Widerstand. Der mach, wenn man so will, aus 
Strom Spannung.


Ich vermute, du möchtest mit deinem uC eine Gleichspannung messen!?

von HildeK (Gast)


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H.Joachim S. schrieb:
> Normalerweise reicht aber ein popeliger Widerstand.

Naja, wenn er mit 24Bit Auflösung (sein Link auf den ADC) messen will, 
dann darf der Widerstand nicht mehr popelig sein ...

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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HildeK schrieb:
> dann darf der Widerstand nicht mehr popelig sein ...

Naja, popelig darf er schon sein, nur seinen Wert sollte er genau 
einhalten. Das die Referenz dann mindestens so genau sein sollte, 
versteht sich. Allerdings erschliesst sich mir gerade nicht, wieso man 
eine Stromschleife mit 24bit Auflösung messen sollte. Das tun nicht mal 
die Jungs im Atomkraftwerk.

von georg (Gast)


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H.Joachim S. schrieb:
> Normalerweise reicht aber ein popeliger Widerstand.

Normalerweise nicht, weil: üblich ist, dass die Controllerseite die 
Stromversorgung liefert, der Sensor ist passiv und versorgt sich aus der 
Stromschleife, also aus den mindestens 4 mA.

Ein Widerstand genügt nur, wenn der Sensor eine eigene Stromversorgung 
hat, was bei Sensoren eher unüblich ist, z.B. weil man dann nicht nur 
die 4..20mA verlegen muss, sondern auch eine Netzsteckdose.

Das geht mit dem RCV420 natürlich auch, man braucht zusätzlich nur z.B. 
+12 V.

Georg

von H.Joachim S. (crazyhorse)


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georg schrieb:
> Normalerweise nicht, weil: üblich ist, dass die Controllerseite die
> Stromversorgung liefert, der Sensor ist passiv und versorgt sich aus der
> Stromschleife, also aus den mindestens 4 mA.

Ups - da habe ich ja die ganzen Jahre alles falsch gemacht. Zum Glück 
funktioniert es trotzdem.

von Olaf (Gast)


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> Naja, wenn er mit 24Bit Auflösung (sein Link auf den ADC) messen will,
> dann darf der Widerstand nicht mehr popelig sein ...

Dann zeigt mir mal ein Device das so eine Aufloesung liefert und es 
schafft sie in industrieller Umgebung analog zu uebertragen.
Als ADC sollten in den meisten Faellen 12 oder 16Bit reichen.

Die Probleme liegen eher in der Stromversorgung (hier schon genannt) und 
den notwendigen EMV-Schutz. Fuer gewoehnlich liegen ja ein paar hundert 
Meter Kabel zwischen Sensor und Mikrocontroller.

Olaf

von georg (Gast)


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H.Joachim S. schrieb:
> Ups - da habe ich ja die ganzen Jahre alles falsch gemacht.

Wozu glaubst du eigentlich sind es 4..20 mA und nicht 0..20?

Georg

von Jobst Q. (joquis)


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georg schrieb:
>> Normalerweise reicht aber ein popeliger Widerstand.
>
> Normalerweise nicht, weil: üblich ist, dass die Controllerseite die
> Stromversorgung liefert, der Sensor ist passiv und versorgt sich aus der
> Stromschleife, also aus den mindestens 4 mA.

Die Stromversorgung oder besser gesagt Spannungsversorgung ist aber 
völlig unabhängig vom Einlesen des Wertes.

Üblich sind beide Arten der Spannungsversorgung, hängt von der 
Komplexität des Sensors ab. Für beide reicht ein Widerstand zur Wandlung 
des Stroms in Spannung.

: Bearbeitet durch User
von Florian P. (ol1cr0n)


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georg schrieb:
> Wozu glaubst du eigentlich sind es 4..20 mA und nicht 0..20?

Um Drahtbrüche erkennen zu können.

von H.Joachim S. (crazyhorse)


Angehängte Dateien:

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georg schrieb:
> H.Joachim S. schrieb:
>> Ups - da habe ich ja die ganzen Jahre alles falsch gemacht.
>
> Wozu glaubst du eigentlich sind es 4..20 mA und nicht 0..20?
>
> Georg

Die 4-20mA haben den Vorteil, dass das Feldgerät über eine 
2-Drahtleitung angeschlossen werden kann (also auch bei 4mA noch aktiv 
funktioniert), ausserdem ist die Doppeldeutigkeit Istwert=0 <-> 
defekt/Kabelbruch (live zero) eliminiert.
Mit der Auswertung hat das nichts zu tun. Kleiner Nachteil (spielt aber 
heute keine Rolle mehr) - der offset muss abgezogen werden.

von Jobst Q. (joquis)


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georg schrieb:
> Wozu glaubst du eigentlich sind es 4..20 mA und nicht 0..20?

Es gibt auch 0 .. 20mA Systeme. Die 4..20 mA gab es schon lange vor den 
Zweidrahtsensoren. Um eine defekte Leitung eindeutig von einem 
gemessenen Nullwert unterscheiden zu können.

von Christian Z. (Gast)


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Matthias S. schrieb:
> Spassig wirds nur, wenn die Bürde erdfrei sein soll. Ansonsten Bürde
> (das ist ein Widerstand) in den Stromkreis und die Spannung über ihm
> messen.

na dafür könnt ich mir doch gleich den Receiver von denen holen:

https://www.broadcom.com/products/optocoupler/industrial-plastic/specific-function/20ma-current-loop-tx-rx/

also den HCPL-4200............

von H.Joachim S. (crazyhorse)


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Christian Z. schrieb:
> also den HCPL-4200.

Nö. Der funktioniert nicht für analoge Übertragung, sondern ist für die 
alte TTY, also nur digital zu gebrauchen.

von Markus B. (dalotel)


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Ich hab mir dazu ein 4-20mA R clickboard von MikroElektronika bestellt,
da ist schon alles drauf.

von Christian Z. (Gast)


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H.Joachim S. schrieb:
> Nö. Der funktioniert nicht für analoge Übertragung, sondern ist für die
> alte TTY, also nur digital zu gebrauchen.

Bitte um nähere Erläuterung...........

von Joachim B. (jar)


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georg schrieb:
> H.Joachim S. schrieb:
>> Ups - da habe ich ja die ganzen Jahre alles falsch gemacht.
>
> Wozu glaubst du eigentlich sind es 4..20 mA und nicht 0..20?
>
> Georg

ich glaube weil man am Skalenanfang nie misst, der Meßfehler wird zu 
groß, ich glaube das deswegen der Bereich 0-4mA nicht genutzt werden 
soll.

von m.n. (Gast)


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Olaf schrieb:
> Fuer gewoehnlich liegen ja ein paar hundert
> Meter Kabel zwischen Sensor und Mikrocontroller.

Bei mir waren es immer nur 0,5 m. Was habe ich falsch gemacht?

georg schrieb:
> Ein Widerstand genügt nur, wenn der Sensor eine eigene Stromversorgung
> hat, was bei Sensoren eher unüblich ist

Da kommt ja gleich mein 2. Fehler, da ich dem Sensor 18 V von der 
Controllerplatine geliefert habe. Warum hat es dann überhaupt 
funktioniert?

Christian Z. schrieb:
> na dafür könnt ich mir doch gleich den Receiver von denen holen:
>
> 
https://www.broadcom.com/products/optocoupler/industrial-plastic/specific-function/20ma-current-loop-tx-rx/

Dann muß Dein Sensor seine Daten aber morsen ;-)

Christian Z. schrieb:
> Was benötige ich dafür ?

Einen Widerstand mit 200 Ohm. Damit kann auch Überlast > 20 mA vom µC 
erkannt werden.

von H.Joachim S. (crazyhorse)


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Christian Z. schrieb:
> Bitte um nähere Erläuterung...........

Was willl man da erläutern? Der kann unterscheiden, ob ca. 20mA fliessen 
oder deutlich weniger (mark/space).
Wo die Grenzen genau liegen weiss ich nicht mehr, kann man googlen. 
Einen 4..20mA-Analogwert kann man damit jedenfalls nicht auswerten.

von Olaf (Gast)


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> ich glaube das deswegen der Bereich 0-4mA nicht genutzt werden
> soll.

Ist in der Praxis noch komplizierter. 3.8mA (und 21.5mA) werden z.B 
gerne genutzt um einen Fehler anzuzeigen.


> Bei mir waren es immer nur 0,5 m. Was habe ich falsch gemacht?

Du befindest dich also in einem Bereich wo die Moeglichkeiten von 4-20mA 
noch nicht so richtige nutzt werden. Sei dankbar. :-)

> Da kommt ja gleich mein 2. Fehler, da ich dem Sensor 18 V von der
> Controllerplatine geliefert habe. Warum hat es dann überhaupt
> funktioniert?

Weil der Sensor selber potentialfrei ist und fuer ein professionelles 
Umfeld entwickelt wurde. Deshalb laeuft er auch mit 18V. Man geht davon 
aus das in der Praxis einiges an Spannung an einem langen Kabel abfallen 
kann oder an einer HART-Buerde oder einer serienschaltung von Devices. 
(Display)

Olaf

von m.n. (Gast)


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Olaf schrieb:
> Du befindest dich also in einem Bereich wo die Moeglichkeiten von 4-20mA
> noch nicht so richtige nutzt werden.

Der Vorteil eines 4 - 20 mA Sensors ist die 2-adrige Fremdversorgung 
inkl. Erkennung von Kabelbruch. Das nutze ich aus.


> Deshalb laeuft er auch mit 18V. Man geht davon
> aus das in der Praxis einiges an Spannung an einem langen Kabel abfallen
> kann

Er läuft mit 18 V, weil er zumeist mit 24 V STeuerungen verwendet wird.
Mal überschlägig gerechnet haben 100 m 0,14 mm² einen Gesamtwiderstand 
von rund 25 Ohm. Bei 20 mA fallen dort max. 0,5 V ab. Geschenkt!
Meine Sensoren vertragen 10 - 30 V. Da ist genug Spielraum - auch bei 
langen Leitungen.

von Wolfgang (Gast)


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Olaf schrieb:
> Die Probleme liegen eher in der Stromversorgung (hier schon genannt) und
> den notwendigen EMV-Schutz.

Vor EMV braucht man solche Messschaltungen normalerweise nicht zu 
schützen. Sobald EMV vorhanden ist, sind gewöhnlich alle zufrieden.

von Christian Z. (Gast)


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H.Joachim S. schrieb:
> Was willl man da erläutern? Der kann unterscheiden, ob ca. 20mA fliessen
> oder deutlich weniger (mark/space).
> Wo die Grenzen genau liegen weiss ich nicht mehr, kann man googlen.
> Einen 4..20mA-Analogwert kann man damit jedenfalls nicht auswerten.

Hallo,

ich bin mittleierweile auf diesen ADC gestoßen:

http://www.ti.com/lit/ds/symlink/ads1247.pdf

da steht was von current excitation?
Was genau ist damit gemeint...
kann ich so u.a. an IEXC1 direkt einen Strom erfassen?

VG

von H.Joachim S. (crazyhorse)


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Was hast du nur immer mit deinen vielen Bits? Braucht in dem 
Zusammenhang kein Mensch, macht auch keinen Sinn und bekommst du auch 
nicht annähernd gebaut. Es steckt mehr dahinter, als den 
Beispielschaltplan des Wandlers auf Steckbrett oder Platine 
zusammenzufädeln. Selbst 16Bit sind schon sehr sportlich. Bekommst du 
verlässliche 12bit zusammen - das sind rund 0,02% - kannst du froh sein.
Ansonsten scheinst du nicht in der Lage zu sein, ein Datenblatt zu 
lesen. IXCE sind Ausgänge,damit kannst du nichts messen. Back kleinere 
Brötchen für den Anfang!

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