Hur gör man om analog 0-10V till att trigga relän?

[Exs]

Hej!
Jag har ett problem som det säkert redan finns tusen lösningar på och jag skulle vara grymt tacksam om ni i så fall ville hjälpa mig att hitta en bra lösning.

Problem:
Jag har en avståndsgivare som matas med 18-30V DC och skickar tillbaka en analog 0-10V beroende på avläst avstånd.

Det jag behöver är en krets där jag kan få tre olika relän att dra vid tre olika spänningar från givaren. Relänas triggerspänningar ska vara helt justerbara med hjälp av en potentiometer per relä och reläkontakterna ska vara potentialfria.


Egna tankar:
Jag har själv funderat lite på vad som kan behövas men elektronikkunskaperna är begränsade. Jag gissar på att man kanske kan använda zenerdioder för att få bra och hyfsat konstanta triggernivåer. Potentiometrar för att ge zenerdioderna justerbara spänningar att relatera till och antagligen transistorer för att hjälpa diodkretsarna att dra reläspolarna.

Som sagt så är jag oerhört tacksam för all hjälp jag kan få och har ni några frågor så ska jag svara så gott jag kan.

/Erik

Tillägg:
Jag tänkte att det kanske är lättare för er att förstå problemet om jag även förklarar vad kretsen det ska vara till.
Min far har en liten vattenkraftstation hemma och styrsystemet är väldigt basic, inget PLC, bara relän. På grund av isbildning, löv, pinnar m.m så fungerar det inte något vidare med flottörer, elektroder eller något annat som fysiskt ligger i vattnet. Istället ska en optisk givare titta på vattenytan ovanifrån och den ger en analog 0-10V beroende på vad det är för nivå.

Elektronikkretsen behöver jag alltså för att kunna "översätta" den analoga signalen. De tre reläna ska sätta varsin vattennivå och vara justerbara med varsin potentiometer så att man kan bestämma vilken nivå de olika reläna ska trigga vid oberoende av varandra.

Hoppas ni förstår, annars är det bara att fråga.

/Erik

[TomasL]

Finns färdig utrustning för detta, dock vill du pula själv:
http://www.ti.com/product/lm3914

[grym]

op eller komperator
sedan en vettigare spänningsreferens än zenerdiod, ex någon 10v refens

[TomasL]

Varför krångla till det, finns färdiga kretsar för detta, till exempel den jag länkade ovan.

[Exs]

Okej. Så kretsen som länkades till mäter alltså 0-5V uppdelat på tio olika steg om jag förstått det hela rätt? Ett steg per 0,5V med andra ord.

Finns det såna kretsar som mäter 0-10V också? Eller får man använda två såna 0-5V kretsar med olika referensspänningar för att nå upp till 10V i så fall?

Och hur blir det med potentiometerinställningen om man använder en sån krets? Och om man vill ha tätare steg än 0,5V?

Jag är inte så vass på sånt här så jag ber om ursäkt för att det blir väldigt mycket frågor. Jag lade även till lite mer bakgrundsinfo om problemet i första inlägget ifall någon missade det.

/Erik

[Jan Almqvist]

Jag tycker att en bra lösning är en liten PLC, de kostar nästan ingenting nuförtiden. Kan köpas t.ex. här:

http://xlogic.se/

Monteras på DIN-skena, alla anslutningar med skruvplint.

Skippa potentiometrarna och ställ dina nivåer på telefonen.

[TomasL]

I databladet finns beskrivet hur man kopplar den för att mäta till exempel 0-10 V i stället, i princip lägger man till två/ tre motstånd.

[TomasL]

Färdiga produkter som finns på hyllan är till exempel
http://www.reginproducts.se/Images/Orig ... _1_812.pdf
Här får du lite mer att välja på:
http://www.regincontrols.com/sv-SE/Sok/ ... egkopplare

Sök på stegkopplare så hittar du en hel del färdiga produkter.

[grym]

Varför krångla till det, finns färdiga kretsar för detta, till exempel den jag länkade ovan.

individuellt justerbara?

[TomasL]

Missade den biten.

[matsadona]

En LM391x är billig, så är även potentiometrar. Ta tre av varje

[MiaM]

Värt att tänka på är risken att reläerna "klapprar" för att givaren kommer ge varierande signal när vattnet "porlar" fram. Det kan vara bra med separat ställbara nivåer för till- respektive frånslag för varje relä.

En lämplig koppling kan vara ungefär detta:
1. En stabiliserad nätdel som ger 15V stabiliserad spänning, t.ex. med en 7815-regulator eller en koppling med LM317-regulatorn. (12V kan fungera beroende på vilka komponenter som väljs)

2. Ytterligare en spänningsstabilisator som ger 10V och orkar några få milliampere.

3. Sex stycken komparatorer/op-förstärkare vars ingångar fungerar ända ned till 0V. Ena ingången på varje OP/komparator ansluts till givaren, andra ingången på respektive OP/komparator går till varsin potentiometer som matas från 10V-stabilisatorn. OP/komparatorerna kan med fördel vara av typen där flera ryms i samma IC.

4. Utgångarna från de sex OP/komparatorerna matats till en schmidt-trigger-krets t.ex.40106 för att få rena logiknivåer.

5. De renade logiknivåerna matas de tillset- respektive reset-ingångarna på tre flipflop'ar, till exempel två 4013 (där en flipflop blir över).

6. En utgång från varje flipflop matar en relädrivare, kan t.ex.byggas med en enkel transistorkoppling. Reläerna matas med fördel separat istället för från 15V-stabilisatorn men glöm inte back-emk-skyddsdioderna.

Om de 18-30V som givaren ska ha i praktiken utgörs av 24V så kan du med fördel använda "industrireläer" (eller i princip lastbilsreläer men deras utgångar är definitivt inte specade för några högre spänningar).

Genom att växla vilket som är vilket av plus- och minusingångarna på respektive OP/komparator så väljer du önskad funktion. Den som driver flipflop:ens set-ingång ska vara vänd åt "ena" hållet medan den som driver reset-ingången ska vara vänd åt "andra" hållet. Vilket som är "ena" respektive "andra" kvittar, huvudsaken är att det blir olika.

Du bör ha mätuttag för att kunna läsa av inställningen på pot'arna ifall exaktare lägen är intressant.


Tänk på att välja komponenter som tål rätt temperaturområde.

Tänk också på att mekaniska komponenter tar stryk i hårda förhållanden. Pot'ar är en risk. Socklar och kontakter är också en viss risk.

[Exs]

Tack så jättemycket för alla svaren! Helt suveränt

Särskilt tack till dig MiaM, du verkar ha fått till hela konstruktionen jag var ute efter från början till slut och du har helt rätt angående två potentiometrar för varje funktion Det hade jag inte ens tänkt på.

Eftersom kretsen ska matas från samma strömkälla som givaren innebär det mycket riktigt att det kommer vara 24VDC som gäller, vilket jag antar innebär att jag måste ha komponenter som tar ner den spänningen till något lämpligare på kretskortet.

Reläna blir sannolikt Finder industrirelän med 24VDC spole eftersom jag redan har sådana.

Nu till nästa problem; jag känner mig ganska osäker på exakt vilka komponenter jag ska köpa. Lämplig komparator/OP, motstånd på potentiometrar osv. Jag vore oerhört tacksam om någon ville göra en liten sammanfattning, så ska jag beställa hem grejorna så fort som möjligt och se om jag inte kan lyckas knåpa ihop detta. Beställningen tänkte jag lägga på elfa.

Jag har felsökt och lagat ett och annat kretskort genom åren. Vissa med uppenbara fel, andra med trial-and-error, men jag inser att det här med att konstruera en krets från grunden är betydligt svårare än när man sitter med facit i hand. Jag ser fram emot detta lilla bygget, det kommer bli (och är redan nu) väldigt lärorikt

Återigen, tack!
/Erik

[MiaM]

Captain obvious hälsar att givetvis är det avgörande om du tänker bygga med hålmonterade och/eller ytmonterade komponenter, eftersom vissa komponenter bara finns i ena respektive andra utförandet. (Vissa finns givetvis också att köpa i båda utförandena). Med ytmonterat så är du dessutom i stort sett låst till att ta fram ett eget kretskort. (Det finns små kretskort som fungerar som adaptrar för att använda enstaka ytmonterade komponenter på ett bygge som i övrigt är hålmonterat, de är väl mest användbara om man vill använda någon enstaka ytmonterad komponent). Om du istället vill bygga på experimentkort (för att slippa rita och etsa/beställa kretskort) så är väl hålmonterat i princip enda vettiga valet.

Allmänt kan väl sägas att schemat blir i princip detsamma oavsett vilken OP eller komparator du bygger med, sånär som på att det kan vara skillnad på pinout och ev. krav på någon enstaka extern komponent på vissa OP/komparatorer. Det kan alltså vara en idé att rita upp ett schema även innan du bestämt vad för op/komparator du bygger med. Med ett schema inklistrat i tråden så blir det lättare för oss andra att komma med synpunkter.

Jag har faktiskt inte så jättebra koll på vad som kan vara lämpliga komparatorer (eller OP) till detta. Å andra sidan brukar det väl gå att jämföra de olika varianterna på webbsidan hos det ställe man tänkt beställa från. Däremot kan man väl säga att det enda kravet som inte klaras av "vad som helst" är att ingångarna ska fungera ner till 0V. Så länge OP/komparator inte är av någon ren specialtyp så bör det fungera. (Det finns t.ex. OP för högfrekvenssignaler som bara är specade att fungera bra inom ett visst förstärkningsområde och/eller som har låg ingångsimpedans, undvik sådana). Någon OP/komparator med MOS-ingång (eller allmänt med hög ingångsimpedans) kan vara en bra idé eftersom du då inte behöver tänka så mycket på impedans/"ork" i kretsarna som matar OP/komparator-ingångarna.

Eftersom det rör sig om rätt så långsamma förlopp (reläerna ska ju knappast slå om flera gånger per sekund antar jag) så kan det kanske vara bra att rita in något enkelt lågpassfilter (seriemotstånd och därefter kondensator mot jord) på insignalen. Även om separata nivåer för tillslag och frånslag lär hjälpa rätt mycket så är det kanske ändå mest rätt med det ungefärliga medelvärde som ett lågpassfilter ger. Det kan också vara bra med något skydd mot överspänning på ingången, en zenerdiod på över 10 men under 15V parallellt med kondensatorn (och givetvis vänd åt rätt håll) skyddar kretsen mot felinkoppling av eller kabelskador till givaren. Likaså kan det vara bra med en skyddsdiod antingen parallellt över inkommande 24V som kortsluter om plus och minus blivit växlade, eller så kan du sätta en tillräckligt stor diod i serie som gör att strömmen bara kommer fram om plus och minus är rätt kopplat. Nu "ska" det ju inte bli fel, men det är rätt trist att behöva byta en trave elektrolyter och för säkerhets skull alla IC-kretsar för att man råkat koppla fel. (En lömsk grej är att kretsarna kan fungera trots att de tagit skada, men gå sönder i förtid, så om de tagit stryk så kan det vara värt att byta ändå när det är i en sånhär "industrimässig" applikation. Nu vet jag iofs inte vad som händer om det här bygget skulle fungera fel, det kanske bara uteblir en del elgenerering, men det är ju dumt att ta risken).

Just ja, en bra bonusfunktion kan vara att slänga på sex lysdioder med någon slags drivare, som visar signalen ut från OP/komparatorerna. Det blir kanske lite lättare att direkt se "driftläge" då. (Dessutom är det givetvis bra med tre till lysdioder som visar reläernas tillstånd, men det kräver inga extra komponenter förutom varsitt motstånd till lysdioderna om man förutsätter att relädrivarna också orkar driva lysdioderna).

När du bygger så tänk på ESD-känsligheten hos MOS-kretsarna (åtminstone 40xx-seriens logikkretsar).

[Vilhelmsson]

Finns färdig utrustning för detta, dock vill du pula själv:
http://www.ti.com/product/lm3914

En viktig anledning för att krånglatilldet... är väl just att man kan.