Hejsan,
Jag försöker komma fram till hur man bygger en strömbegränsare för att simulera en 4-20 mA givare med två terminaler. Är inte ute efter superprecision men ändå en lösning som är hyffsat bra och oberoende av matningsspänning.
Är inne på att använda en N-kanal JFET ihop med en potentiometer och en zener. Zenern sitter nedströms JFET:en så att jag kan stänga av den om gate kopplas till 0V. Med potentiometern som sitter parallellt med zenern kan jag GS-spänningen mellan 0 och -X volt (X=zener spänningen) och därmed reglera strömmen.
Jag fipplade ihop något på http://falstad.com (följ länk http://tinyurl.com/y5c64c4m) som tycks funka briljant. Vidare har jag försökt simulera med diverse spice-modeller men då funkar det inte alls.
Borde principen med JFET funka? Alla tips välkomna!
Simulera 4-20 mA givare
-
Swech
- EF Sponsor
- Inlägg: 4694
- Blev medlem: 6 november 2006, 21:43:35
- Ort: Munkedal, Sverige (Sweden)
- Kontakt:
Re: Simulera 4-20 mA givare
Såhär
Swech
Swech
Du har inte behörighet att öppna de filer som bifogats till detta inlägg.
Re: Simulera 4-20 mA givare
Hmmmm - en 7805 har ett egetförbruk på typisk 7mA så den kan knappast pålitligt gå ner till 4mA.
Och en potentiometer klara sällan mycket ström genom mittkontakten om inte man offrar ett ganska dyrt potentiometer.
Man kan göra en simpel lösning som är stabil men som kan driva lite med temperaturen. Funktionen är att Q1 vill slå på och dra ström när det finns spänning nog mellan + och -.
Den ström dras igenom 180Ω motståndet och ger en basspänning på Q2 som då börjar leda.
När Q2 leder tas det bort basström från Q1 och det blir stabilt.
Då referensen är Q2 bas-emitterdioden är den exakta ström beroende på temperaturen i Q2.
Och en potentiometer klara sällan mycket ström genom mittkontakten om inte man offrar ett ganska dyrt potentiometer.
Man kan göra en simpel lösning som är stabil men som kan driva lite med temperaturen. Funktionen är att Q1 vill slå på och dra ström när det finns spänning nog mellan + och -.
Den ström dras igenom 180Ω motståndet och ger en basspänning på Q2 som då börjar leda.
När Q2 leder tas det bort basström från Q1 och det blir stabilt.
Då referensen är Q2 bas-emitterdioden är den exakta ström beroende på temperaturen i Q2.
Du har inte behörighet att öppna de filer som bifogats till detta inlägg.
Senast redigerad av Icecap 11 februari 2019, 12:51:27, redigerad totalt 1 gång.
Re: Simulera 4-20 mA givare
Också att tänka på, man bör nog mata med hyffsad hög spänning, åtminstone 12V, gärna 20V.
Re: Simulera 4-20 mA givare
Oj oj! Mycket bra tips där. 
@grym
Jag gissar att varianten med OP-förstärkare är mest precis. Lite mer komplicerad så måste studera schemat och klia lite i huvudet för att hänga med där bara.
@Swech
Spänningsregulatorn är ju också intressant. Och enkel. Nu kanske 7805 inte är bästa valet men borde finns andra regulatorer med lägre egenförbrukning. Man skulle väl också kunna tänka sig att ha ett fast shunt-motstånd men sätta potentiometern till regulatorns GND/ref och för att justera spänningen snarare än shunten s.a.s?
@icecap
Varianten med 2st npn transistorer har jag också sett. Jag tror inte temp.stabilitet är så väldigt noga. Men har undrat över en grej. Är det bättre att använda en Q2 npn transistor istället för en zener för att skapa en "referensspänning"? Gjorden en liten modell med båda varianter. Zener-varianten tycks lite mindre känslig för variation på ingångsspänning men jag gissar att simuleringsmodellen är enklast möjliga så det kanske inte är så i praktiken. Kretsen finns här http://tinyurl.com/y5yjbtxx
TACK alla för bra input! Får se hur det går det här. Lite att fundera på
@grym
Jag gissar att varianten med OP-förstärkare är mest precis. Lite mer komplicerad så måste studera schemat och klia lite i huvudet för att hänga med där bara.
@Swech
Spänningsregulatorn är ju också intressant. Och enkel. Nu kanske 7805 inte är bästa valet men borde finns andra regulatorer med lägre egenförbrukning. Man skulle väl också kunna tänka sig att ha ett fast shunt-motstånd men sätta potentiometern till regulatorns GND/ref och för att justera spänningen snarare än shunten s.a.s?
@icecap
Varianten med 2st npn transistorer har jag också sett. Jag tror inte temp.stabilitet är så väldigt noga. Men har undrat över en grej. Är det bättre att använda en Q2 npn transistor istället för en zener för att skapa en "referensspänning"? Gjorden en liten modell med båda varianter. Zener-varianten tycks lite mindre känslig för variation på ingångsspänning men jag gissar att simuleringsmodellen är enklast möjliga så det kanske inte är så i praktiken. Kretsen finns här http://tinyurl.com/y5yjbtxx
TACK alla för bra input! Får se hur det går det här. Lite att fundera på
Du har inte behörighet att öppna de filer som bifogats till detta inlägg.
Re: Simulera 4-20 mA givare
Det är klart att man kan göra en riktig bra lösning med t.ex. en op-amp med tillbehör.
Jag har inte testat kopplingen som sådan men jag gissar på att den är ganska stabil för tester men söker du "riktiga" grejer kan den förfinas en hel del.
Jag har inte testat kopplingen som sådan men jag gissar på att den är ganska stabil för tester men söker du "riktiga" grejer kan den förfinas en hel del.
Re: Simulera 4-20 mA givare
titta på strömspeglar - current mirror
med BJT kan man göra strömgeneratorlösningar och med en enkle OP-amp-koppling och några motstånd gör man enkelt en inspänningsssignal till en bestämd ström som är rätt oberoende av resistansen (upptill ett visst värde beroende på matningsspänning) på lastslingan.
Q1 och Q2 bör placeras nära varandra (buntas ihop om möjligt) för att följa i temperatur hyffsat (noggrannare ju lägre R1 och R2 är i värde) och för upp till 20 mA duger vanliga BC548 och BC558 och motsvarande i familjen.
med BJT kan man göra strömgeneratorlösningar och med en enkle OP-amp-koppling och några motstånd gör man enkelt en inspänningsssignal till en bestämd ström som är rätt oberoende av resistansen (upptill ett visst värde beroende på matningsspänning) på lastslingan.
Q1 och Q2 bör placeras nära varandra (buntas ihop om möjligt) för att följa i temperatur hyffsat (noggrannare ju lägre R1 och R2 är i värde) och för upp till 20 mA duger vanliga BC548 och BC558 och motsvarande i familjen.
Du har inte behörighet att öppna de filer som bifogats till detta inlägg.
Re: Simulera 4-20 mA givare
Hmmmm - funderade lite och kom fram till att det kanske borde specificeras lite mer exakt vad du vill ha.
Jag antar att det redan finns matningsspänning och att kopplingen ska dra mellan 4mA och 20mA och som är frikopplat från andra saker som strömmatning osv.
Och är så fallet ska man se till att hela kopplingen inte drar mer än 4mA i förbrukningsström.
I "min" koppling kan man ersätta R2 med en 100k och Q1 med en N-MOSFET, man släpper dock inte förbi att den referens man har är B-E-dioden som har en temperaturkänslighet.
Såklart går det att lösa med en riktig spänningsreferens - men den ska vara stabil vid kanske 1mA eller mindre.
En TL431 ska vara stabil vid 1mA men data anges vid 10mA.
Är det för en enkel test hemma eller för att ha färdiga dosor som kan användas i jobbet?
Jag antar att det redan finns matningsspänning och att kopplingen ska dra mellan 4mA och 20mA och som är frikopplat från andra saker som strömmatning osv.
Och är så fallet ska man se till att hela kopplingen inte drar mer än 4mA i förbrukningsström.
I "min" koppling kan man ersätta R2 med en 100k och Q1 med en N-MOSFET, man släpper dock inte förbi att den referens man har är B-E-dioden som har en temperaturkänslighet.
Såklart går det att lösa med en riktig spänningsreferens - men den ska vara stabil vid kanske 1mA eller mindre.
En TL431 ska vara stabil vid 1mA men data anges vid 10mA.
Är det för en enkel test hemma eller för att ha färdiga dosor som kan användas i jobbet?
-
Bjaellerud
- Inlägg: 1438
- Blev medlem: 28 februari 2016, 16:01:33
Re: Simulera 4-20 mA givare
Att googla DIY 4 - 20 mA generator ger en väldig massa svar och exempel på pryglar och scheman.
https://www.google.se/search?q=DIY+4+-+ ... 54&bih=923
Andra svar får man genom att skriva ihop belopp och enhet som många gör.
Roy
https://www.google.se/search?q=DIY+4+-+ ... 54&bih=923
Andra svar får man genom att skriva ihop belopp och enhet som många gör.
Roy
Re: Simulera 4-20 mA givare
@Icecap
Ja, specen var inte så precis kanske, och inte helt och hållet för mig själv heller skall sägas. Sonderar möjligheterna lite.
Iden uppkom på jobbet. Bakgrunden är att jag har en del ECU:er (mobilindustri) där 4-20mA och 0,5-4,5V givare är vanliga absolut vanligast. Tror nästan alla 4-20mA givare har 2-terminaler, dvs ej ingen separat matning, så därför såg jag framför mig samma inkoppling. Men egentligen, om separat matning underlättar, så varför inte.
Tanken var att rita upp X antal sådana på ett kretskort för att sedan ha en smidig bänklösning med rattar att ställa. (Spinner man loss lite i tanken skulle man även kunna tänka sig att ha digitalt styrda utgångar via ngn microprocessor och kanske t.o.m. köra hardware in the loop via simuleringsprogram vi har. Men är man realist så tror jag vi börjar med något enklare
@Bjaellerud
Tyckte jag Googlat runt en hel del. Men tydligen uppenbarligen inte med rätt terminologi för dina sökresultat var betydligt bättre. Tack för det!
@xxargs
Det där är också en intressant ide ju! Inte så många komponenter så borde gå att få rätt kompakt/billig.
1000 tack alla! Har absolut tillräckligt med spår att kolla upp och testa med.
Ja, specen var inte så precis kanske, och inte helt och hållet för mig själv heller skall sägas. Sonderar möjligheterna lite.
Iden uppkom på jobbet. Bakgrunden är att jag har en del ECU:er (mobilindustri) där 4-20mA och 0,5-4,5V givare är vanliga absolut vanligast. Tror nästan alla 4-20mA givare har 2-terminaler, dvs ej ingen separat matning, så därför såg jag framför mig samma inkoppling. Men egentligen, om separat matning underlättar, så varför inte.
Tanken var att rita upp X antal sådana på ett kretskort för att sedan ha en smidig bänklösning med rattar att ställa. (Spinner man loss lite i tanken skulle man även kunna tänka sig att ha digitalt styrda utgångar via ngn microprocessor och kanske t.o.m. köra hardware in the loop via simuleringsprogram vi har. Men är man realist så tror jag vi börjar med något enklare
@Bjaellerud
Tyckte jag Googlat runt en hel del. Men tydligen uppenbarligen inte med rätt terminologi för dina sökresultat var betydligt bättre. Tack för det!
@xxargs
Det där är också en intressant ide ju! Inte så många komponenter så borde gå att få rätt kompakt/billig.
1000 tack alla! Har absolut tillräckligt med spår att kolla upp och testa med.
Re: Simulera 4-20 mA givare
4-20mA har aldrig någon matning, eftersom allting kopplas i serie, dvs man kan ha en givare och flera instrument ihopkopplade.
Dock skall man vara medveten att varje instrument och givare har ett minsta spänningsfall, och matningsspänningen måste vara högre än det sammanlagda spänningsfallet.
Gissar att en givare ligger på typiskt 3-5 V, instrumenten kan ligga högre.
Dock skall man vara medveten att varje instrument och givare har ett minsta spänningsfall, och matningsspänningen måste vara högre än det sammanlagda spänningsfallet.
Gissar att en givare ligger på typiskt 3-5 V, instrumenten kan ligga högre.
Re: Simulera 4-20 mA givare
Nej jag hade heller inte stött på 4-20mA givare med separat matning. Men faktiskt finns de och märkligt nog blev jag varse bara häromdagen. Den (flödesgivaren) behöver extern matning på ca 15W för att drivas och 4-20mA utgången beskrivs som passiv elller aktiv. Jag tolkar passiv som den "klassiska" varianten (sinking) som kopplas mellan mätinstrumentets 24V och mätingång. Och aktiv som en sourcing utgång som kan kopplas mellan mätinstrumentets gnd och 4-20mA ingång. Just denna givare tror jag dock stammar från industrisidan. Mobilt har jag nog aldrig hört talats om 4-20mA givare med extern matning heller. Vanligt att givarna är specade ner mot 8..10 till 32..36V. Jag tänkte min "simulator" skulle funka i ungefär samma område.
(Med reservation för att jag använder fel terminologi här... rätta mig gärna!)
(Med reservation för att jag använder fel terminologi här... rätta mig gärna!)
Re: Simulera 4-20 mA givare
Jag anser att det är viktigt att du faktisk har en "riktig" simulator till detta. Det går inte att garantera att det inte blir konflikt om det ska extern spänningsmatning och den inte är isolerat från utgången.
Ritade i övrigt en ny version som borde vara ganska stabil och där driftströmmen håller sig runt 2mA. Den behöver dock ett spänningsfall runt 6-10V för att rulla bra - men det kan trimmas med en annan MOSFET för belastningen osv.
Ritade i övrigt en ny version som borde vara ganska stabil och där driftströmmen håller sig runt 2mA. Den behöver dock ett spänningsfall runt 6-10V för att rulla bra - men det kan trimmas med en annan MOSFET för belastningen osv.
Re: Simulera 4-20 mA givare
finns gott om givare med extern matning, men vanliga enkla har oftast inte det, ex temperaturgivare, men alla som kräver lite effekt för att fungera kräver separat matning
den jag lade ut bild på är mer som en batteribox för universal test, med 0.10v 0-20mA som går att ha som sink eller sorce
en sådan är vettig för att provköra saker som frekvensomformare, eller prova reglerutrustning om man ersätter en givar emed batteriboxen
man kan ha en bättre spänningsreferens
det finns för och nackdelar med det mesta, men denna funkar bra för mig för testsaker
den jag lade ut bild på är mer som en batteribox för universal test, med 0.10v 0-20mA som går att ha som sink eller sorce
en sådan är vettig för att provköra saker som frekvensomformare, eller prova reglerutrustning om man ersätter en givar emed batteriboxen
man kan ha en bättre spänningsreferens
det finns för och nackdelar med det mesta, men denna funkar bra för mig för testsaker
