Введение сигнала 4-20 мА в микроконтроллер (ток>>напря

[Vicont]

Спасибо за совет.
Извиняюсь, что долго не отвечал на него.
[uquote="АлександрЛ",url="/forum/viewtopic.php?p=3747545#p3747545"]А вы в курсе, какое входное сопротивление входа МК?
Там что- то МЕГАОМ.. - вход/выход МК это тоже- полевые транзисторы, а вот ОУ бывают и на "биполярных", так, что- подавайте напрямую на АЦП..[/uquote]Да, посмотрел даташит на МК, и оказалось, что сопротивление его аналогового входа = 100 МОм.

[uquote="АлександрЛ",url="/forum/viewtopic.php?p=3747545#p3747545"]А резистор вы какой "точности" возьмёте?[/uquote]Думаю, что 1% мне будет достаточно.

[uquote="АлександрЛ",url="/forum/viewtopic.php?p=3747545#p3747545"]зы.. Я резистор взял 100 Ом..[/uquote]А поясните, пожалуйста, почему Вы рекомендуете именно 100 Ом?
Ведь при опорном напряжении 5В, резистор 250 Ом позволит измерять ток от 0 до 20 мА по полной шкале АЦП.
Если брать резистор 100 Ом, то насколько я понимаю, придется уменьшать опорное напряжение до 2В. А как показывает практика, чем ниже напряжение, тем сильнее влияние всяких мелких скачков и помех...
В чем же преимущество такого выбора?

[АлександрЛ]

[uquote="Vicont",url="/forum/viewtopic.php?p=3761678#p3761678"][uquote="АлександрЛ",url="/forum/viewtopic.php?p=3747545#p3747545"]зы.. Я резистор взял 100 Ом..[/uquote]А поясните, пожалуйста, почему Вы рекомендуете именно 100 Ом?
Ведь при опорном напряжении 5В, резистор 250 Ом позволит измерять ток от 0 до 20 мА по полной шкале АЦП.
Если брать резистор 100 Ом, то насколько я понимаю, придется уменьшать опорное напряжение до 2В. А как показывает практика, чем ниже напряжение, тем сильнее влияние всяких мелких скачков и помех...
В чем же преимущество такого выбора?[/uquote]
Я написал, что Я ВЗЯЛ резистор 100 Ом
Мне на моём оборудовании именно так было удобнее.. А так- 250 Ом тоже неплохой номинал..

[Vicont]

Доброго времени суток, товарищи!
Снова вернулся к теме измерений 4-20 мА, и на этот раз камнем преткновения стал вопрос защиты измерительной цепи по току на случай короткого замыкания при напряжении 24 В.
Ведь если на вход АЦП МК прилетят 24 В, то плохо будет и МК и шунтирующему резисторе (при R=240 Ом потребуется мощность более 2 Вт).

Порывшись в сети, нашел типовое решение на основе MAX14626. Сначала обрадовался, но как взглянул в даташите на тип корпуса...
... и подумал, что вряд ли смогу припаять квадратик размером 1,5x1,5мм в домашних условиях без спец оборудования...

Поразмыслив, не нашел других идей, кроме добавления дополнительного входного сопротивления, чтобы на МК сигнал приходил через делитель напряжения (например, 910 и 240 Ом), а по ГОСТ 26.011-80 оно не должно превышать 250 Ом...
Поэтому, товарищи, прошу вашего совета.

[El-Eng]

Лучше поставить последовательно с измерительным резистором ограничитель (стабилизатор) тока. Например, двухвыводный стабилизатор NSI45025AT1G не даст току подняться выше 25 мА, а падение напряжения на нем при токе 20 мА не превысит 3В (худший случай). Повышение напряжения на измерительном резисторе при 25 мА тока можно убрать диодом Шоттки от входа АЦП на питание МК. Для большей надежности можно еще и небольшой последовательный резистор добавить, чтобы уменьшить рассеиваемую на ограничителе в режиме защиты мощность.

[tonyk]

Странные, однако, рассуждения...

Промышленные источники выдают напряжение от 19 до 29В, поэтому считать нужно, что на вход прилетит 30В.

Любой АЦП (смотрите внимательно даташит) имеет "мёртвые" зоны на концах шкалы. Обычно это 5-10% от входного диапазона.

Встречал немало датчиков, которые диагностируют свои отказы, выдавая в линию ток 3мА или 22мА. Я танцую от этих значений. И не забываем, что есть диапазон 0-20мА (помните про "мёртвые" зоны?). Да, он неудобный, но "если звёзды зажигают, значит, это кому-то нужно".

Не задумывались, почему среди инструментальных усилителей, предназначенных для сопряжения с датчиками, есть допускающие подачу на вход +-40В?

Для токочувствительных резисторов важнее не точность, а ТКС. Точность резистора даёт систематическую погрешность, которая легко убирается калибровкой. У меня тут умник один на работе взял резюк с ТКС в 300 ppm. Диапазон температуры работы прибора по ТЗ от -40 до +60. Посчитали абсолютное изменение его сопротивления? Про датчик температуры, есссно, даже мыслей не было.

Измерить ток можно или задёшево, или точно. Даже за получение честных 12 бит в диапазоне 0-22мА нужно поломать голову.

ИМХО.

[Vicont]

[uquote="El-Eng",url="/forum/viewtopic.php?p=3786940#p3786940"]Лучше поставить последовательно с измерительным резистором ограничитель (стабилизатор) тока. Например, двухвыводный стабилизатор NSI45025AT1G не даст току подняться выше 25 мА, а падение напряжения на нем при токе 20 мА не превысит 3В (худший случай). Повышение напряжения на измерительном резисторе при 25 мА тока можно убрать диодом Шоттки от входа АЦП на питание МК.[/uquote]Спасибо за совет! Интересная, оказывается, штука этот светодиодный стабилизатор тока!
Только не совсем понял про диод Шоттки. Как он правильно подключается? Анодом к выводу АЦП (где снимаем напряжение с шунта), а катодом к какому питанию МК? Vcc или AVcc?
А стабилитрон на 5,1В тут, случайно не прокатит?

Я попытался съэмулировать этот процесс в Мультисиме, и получил следующие результаты:

Опыт №1 - Нормальная работа измерительной цепи
Ток от датчика 20мА, напряжение на шунте 4,8В, падение напряжения на стабилизаторе 12,6В.


Опыт №2 - Короткое замыкание на кабеле
Поскольку датчики я собираюсь использовать с пассивным выходом (2-проводное подключение), то питаться они будут от внешнего БП на 24В. Выключатель S1 имитирует короткое замыкание (надеюсь, это самое страшное, что может произойти на том конце кабеля... ).

- В итоге, ток в цепи ограничивается на уровне 25мА, а падение напряжения на стабилизаторе составило 18,7В.
Хотя это и меньше максимальных 45В, согласно даташиту на NSI45025AT1G, но максимальная рассеиваемая мощность у меня не укладывается в допустимый диапазон.
Получается P = 18,7В * 25мА = 468 мВт, а по даташиту от 208 до 463 мВт при 25°C.
Кстати, что это за примечания Note5...Note10, при которых дана рассеиваем мощность? Что это за площадь меди на стеклотекстолите? Это относится к контактным площадка, куда этот стабилизатор припаивается на плату?
- На шунте вышло 5.04 В. Стабилитрон сбросил часть лишнего напряжения.
Согласно даташиту на МК ATmega64A, напряжение на входе АЦП не должно превышать опорное AREF. Если получается, что у нас оно немножко превышает, то является ли это допустимым для МК?

Опыт №3 - Короткое замыкание с диодом Шоттки
Поставил диод Шоттки от входа АЦП на питание МК (источник напряжение +5В).
В итоге, при имитации КЗ, напряжение на АЦП составило 5,16В, что оказалось даже больше, чем в варианте со стабилитроном...


[uquote="El-Eng",url="/forum/viewtopic.php?p=3786940#p3786940"]Для большей надежности можно еще и небольшой последовательный резистор добавить, чтобы уменьшить рассеиваемую на ограничителе в режиме защиты мощность.[/uquote]Поскольку у меня по проекту изначально предусматривался шунт на 240 Ом, а по ГОСТ 26.011-80 я ограничен 250 Омами, то последовательно поставил резюк на 10 Ом
хотя вряд ли он "сделает погоду"... Похоже, что придется уменьшать сопротивление шунта, а следовательно и опорное напряжение АЦП...

Как мне лучше поступить в итоге?

[El-Eng]

Только не совсем понял про диод Шоттки. Как он правильно подключается? Анодом к выводу АЦП (где снимаем напряжение с шунта), а катодом к какому питанию МК?

К Vcc. Идея в том, что когда напряжение на аноде диода Шоттки станет выше Vcc примерно на 0.4В, диод откроется, ток потечет в Vcc а напряжение на входе перестанет расти. Микросхемы, как правило, допускают на входах превышение Vcc на 0.4В. Можно поставить и стабилитрон, только нужно учесть разброс напряжения стабилизации.

Кстати, что это за примечания Note5...Note10, при которых дана рассеиваем мощность? Что это за площадь меди на стеклотекстолите? Это относится к контактным площадка, куда этот стабилизатор припаивается на плату?

Да.

Поскольку у меня по проекту изначально предусматривался шунт на 240 Ом, а по ГОСТ 26.011-80 я ограничен 250 Омами ... Похоже, что придется уменьшать сопротивление шунта, а следовательно и опорное напряжение АЦП... Как мне лучше поступить в итоге?

ГОСТ создает проблему... Стабилизатор, ведь, тоже сопротивление имеет, да еще и нелинейное. Если исходить из того, что 20 мА на 250 ом дает 5 В падения напряжения, а на стабилизаторе падает, в худшем случае, три, то можно поставить измерительный резистор в 100 Ом, это как-то примирит с ГОСТом. Здесь не нужно бояться увеличения шумов, два вольта вполне себе нормальная величина входного напряжения для 10-разрядного преобразования, особенно с усреднением. Кстати, переход на 100 Ом избавит от необходимости ставить диод Шоттки или стабилитрон. Осталась мощность... Тут решением может быть установка вместо одного 25-мА стабилизатора двух 15-мА стабилизаторов в параллель. Ну и всегда есть альтернатива сделать стабилизатор по-другому, например, на TL431A с полевым транзистором.