Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik 0 - 20mA Schaltung kommt nicht auf 0mA ( 0.2mA)


von Jakob (Gast)


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Guten Tag, ich habe eine Schaltung gefunden und auch aufgebaut um mir 
0-24mA zu generieren. Die Schaltung ist als LTspice Schaltung in Bild zu 
sehen. Dort funktioniert sie natürlich, weil ich ideale Bauteile 
genommen habe.
Ich gehe mit einem DAC Signal rein und wasdie Schaltung macht ist auch 
gut, allerdings bin ich bei 0.2mA bei 0V Input. Der Rest sieht soweit 
gut aus wie liniear das ganze ist konnte ich noch nicht messen, aber die 
groben Schritte stimmten alle. Mein Probelm sind die 0.2mA die 1% 
Abweichung sind, und weil das der Ausgang ist kann ich das nicht mit 
meinen PIC ausgleichen.

Ich glaube es liegt an der Verstärkung des OPs (LM324 oder auch LM358), 
bzw. bei 0V Eingang generiren diese ja einen kleinen Output. Schalte ich 
ein Impedenazwandler vorm Eingang zusätzlich kommen 0.3mA raus. Daher 
denke ich, dass dies der Grund ist.
Gibt es eine möglichkeit mit einer kleinen Zusatzbeschaltung um auf die 
0V zu kommen bei 0V Input ?

R9 ist die Last um mir 0-24mA in Ltspice anzugucken. Messen tue ich mit 
einen Multimeter oder auch kalibrierten Messgerät.

Gruß

Jakob

von M.A. S. (mse2)


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Jakob schrieb:
> Gibt es eine möglichkeit mit einer kleinen Zusatzbeschaltung um auf die
> 0V zu kommen bei 0V Input ?

Irgend etwas, an dem zwischen OP-Ausgang und Basis des Transistors etwas 
Spannung abfallen kann. Eine Diode (in Flussrichtung) in Reihe mit R8 
zum Beispiel.

Wie wäre es, wenn Du Deine Schaltung nicht nur als Bild sondern auch das 
*.asc-File posten würdest?

: Bearbeitet durch User
von Jakob (Gast)


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M.A. S. schrieb:
> Wie wäre es, wenn Du Deine Schaltung nicht nur als Bild sondern auch das
> *.asc-File posten würdest?

Gerne, hatte iwie nur im Kopf Bilder hochladen zu können ...:D

M.A. S. schrieb:
> Irgend etwas, an dem zwischen OP-Ausgang und Basis des Transistors etwas
> Spannung abfallen kann. Eine Diode (in Flussrichtung) in Reihe mit R8
> zum Beispiel.

Werde ich mal testen :)

von HildeK (Gast)


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Beim ersten Blick auf die Schaltung erkenne ich, dass R3 und V2 
wirkungslos sein werden. V4 gibt das Potential im +E vor.
Ansonsten: es könnten Eingangsoffsetströme sein, da könnte ein OPA mit 
FET-Eingang helfen.
Auch möglich: die 100k-Widerstände sind zu groß, da spielen kleinste 
Ströme schon eine Rolle und produzieren einen Spannungsabfall.
Oder die Schaltung braucht eine kleine negative Versorgung - kannst du 
ja mal testen mit einer AA-Zelle und mit der denGND-Pin des OPAs auf 
-1.5V legen.
Welchen Transistor hast du im Aufbau verwendet?

von Wolfgang (Gast)


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Jakob schrieb:
> Dort funktioniert sie natürlich, weil ich ideale Bauteile
> genommen habe.

Hältst du das nicht für etwas realitätsfremd?

> Ich glaube es liegt an der Verstärkung des OPs (LM324 oder auch LM358)

Die Ops hast du in deiner Simulation gar nicht drin - weder den einen, 
noch den anderen. Wenn es Ziel der Simulation ist, eine Schaltung für 
die reale Welt zu konzipieren, solltest du auch Modelle realer 
Bauelemente verwenden.

Welcher Spannungsbereich soll auf die 0-20mA abgebildet werden?

In der Simulation ist nur eine Festspannung von 0V zu sehen.
Wenn du gucken willst, wo etwas schief geht, empfiehlt sich als 
Eingangssignal z.B. eine linear über den Eingangssollbereich ansteigende 
Spannung.

von Jakob (Gast)


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Wolfgang schrieb:
> Jakob schrieb:
>> Dort funktioniert sie natürlich, weil ich ideale Bauteile
>> genommen habe.
>
> Hältst du das nicht für etwas realitätsfremd?

Na klar. Mir ging es darum die Schaltung in der theorie zu testen. Ich 
bin noch sehr weit am Anfang in der Hardware "Entwicklung". LTspice 
benutze ich seit kurzem und habe mich noch nicht mit realen Modellen 
beschäftig und verstand wie, deswegen habe ich das noch nciht gemacht.

Wolfgang schrieb:
> In der Simulation ist nur eine Festspannung von 0V zu sehen.
> Wenn du gucken willst, wo etwas schief geht, empfiehlt sich als
> Eingangssignal z.B. eine linear über den Eingangssollbereich ansteigende
> Spannung.

Habe jetzt eine Rampe eingestellt und das ist eine Grade ( im Idealen 
natürlich)

von Max (Gast)


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Wie sieht das denn mit einem high beta Transistor aus? Oder Darlington?

von Jakob (Gast)


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HildeK schrieb:
> dass R3 und V2
> wirkungslos sein werden

Jap, sind sie :D

HildeK schrieb:
> Welchen Transistor hast du im Aufbau verwendet?

2N3904

Max schrieb:
> Wie sieht das denn mit einem high beta Transistor aus? Oder Darlington?

Lese ich mich mal rein. Müsste ich mir aber auch erst bestellen um zu 
testen

von Jakob (Gast)


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Wolfgang schrieb:
> Welcher Spannungsbereich soll auf die 0-20mA abgebildet werden?

Die Versorgung sind 24V, Ansteuerung 5V. Oder was meinst du ?

von HildeK (Gast)


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Ich habe deine Simulation mal mit einem TL074 durchgeführt. Der kann ja 
bekanntermaßen nicht bis auf 0V am Ausgang. Mit einer negativen 
Versorgung von einigen Volt geht aber die Schaltung auch. Man kann 
jedoch sehr schön sehen, dass bei zu wenig negativer Versorgung 
(entspricht dem, dass auch ein LM358 nicht exakt auf 0V kommt) ein 
Stromoffset bleibt.
Die LM358/324 kommen nicht ideal auf 0.00V am Ausgang und das könnte 
dein Problem in der realen Schaltung erklären. Probiere doch mal meinen 
Tipp von oben mit der AA-Zelle für 1.5V negative Versorgung aus und 
berichte.

von Andrew T. (marsufant)


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Jakob schrieb:
> Ich glaube es liegt an der Verstärkung des OPs (LM324 oder auch LM358),
> bzw. bei 0V Eingang generiren diese ja einen kleinen Output.

Du hast im Datenblatt übersehen,

das der 358/324 eine LAST von < 10k nach GND benötigt, um dicht an 0V zu 
kommen.  Steht in den "spec" als Nebenbemerkung. Ist aber sehr wichtig.

diese Widerstände hast Du in Deinem realen Aufbau?
Wohl nicht.

von Wolfgang (Gast)


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Jakob schrieb:
> Lese ich mich mal rein. Müsste ich mir aber auch erst bestellen um zu
> testen

Das hat eher nichts mit dem Transistor zu tun, sondern mit der fehlenden 
negativen Versorgungsspannung. Der U2 schaffte es nicht, mit seiner 
Ausgangsspannung weit genug runter zu kommen.

Bau mal reale OPs in die Simulation ein und dann gibt ihnen eine leicht 
negative Versorgungsspannung, z.B. die oben schon genannten 1.5V.

von Andrew T. (marsufant)


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Wolfgang schrieb:
> Bau mal reale OPs in die Simulation ein und dann gibt ihnen eine leicht
> negative Versorgungsspannung, z.B. die oben schon genannten 1.5V.

s.o mein Posting.
-1.5V sind zwar eine Möglichkeit,
aber nicht nötig.

: Bearbeitet durch User
von Jakob (Gast)


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Andrew T. schrieb:
> Du hast im Datenblatt übersehen,
>
> das der 358/324 eine LAST von < 10k nach GND benötigt, um dicht an 0V zu
> kommen.  Steht in den "spec" als Nebenbemerkung. Ist aber sehr wichtig.
>
> diese Widerstände hast Du in Deinem realen Aufbau?
> Wohl nicht.

Danke, ja habe ich nicht gelesen

von Jakob (Gast)


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Werde es heute nicht mehr schaffen, berichte bei Erfolg oder weiteren 
Fragen demnächst. Danke für eure Tipps und schönes Wochenende :)

von Ingo Less (Gast)


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Ich tipper eher auf den Sperr-Leckstrom des Transistors der hier 200uA 
groß is.

von HildeK (Gast)


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Andrew T. schrieb:
> s.o mein Posting.
> -1.5V sind zwar eine Möglichkeit,
> aber nicht nötig.

Ja, du hast recht, ein Lastwiderstand wird es richten.
Die -1.5V hatte ich nur genannt, um dem Problem näher zu kommen, nicht 
als ultimative Dauerlösung.

von Olaf (Gast)


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Wie waer es mit einem neuen Loesungansatz? :-D

Naemlich der Frage wieso ueberhaubt 0mA? Ueblicherweise
braucht man doch nur noch 3.8 bis 21mA.

Olaf

von Alexander S. (esko) Benutzerseite


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Normal sind Stromschleifen mit 4...20 mA.

Wie soll mit 0 mA der Sensor versorgt werden?

https://de.wikipedia.org/wiki/Stromschnittstelle#Analoge_Stromschnittstelle

von Peter D. (peda)


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Wozu ist überhaupt R9 drin?
Geregelt wird doch die Spannung über (R)250.

von M.A. S. (mse2)


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Ingo Less schrieb:
> Ich tipper eher auf den Sperr-Leckstrom des Transistors der hier 200uA
> groß is.

Das wäre ein bisschen viel, meinst Du nicht?

von Gerhard (Gast)


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Ursache des Problems ist U3, er kommt nicht ganz auf 0V!
Abhilfe z.B. durch Einfügen von D1 und R7. Das Diagramm rechts oben 
zeigt den Problembereich vergrößert. LM358.lib muss im gleichen 
Verzeichnis wie 0-20mA.asc sein.

Gerhard

von Olaf (Gast)


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> Normal sind Stromschleifen mit 4...20 mA.

Kuckst du:

https://forumautomation.com/t/what-is-namur-ne-43-in-4-20ma-signal/7441

Man braucht noch etwas mehr wegen Fehlersignalisierung.

Olaf

von HildeK (Gast)


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Peter D. schrieb:
> Wozu ist überhaupt R9 drin?

Der soll die Last darstellen. Irgendwas braucht man ja an der Stelle wo 
R9 gezeichnet ist.

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