Hur fungerar en mer avancerad 4-20mA till 0-10V konverterare?

[DanielM]

Det är enkelt att konvertera 4-20mA till 2-10V. Det är bara köra över 4-20mA över ett litet mostånd på 500 ohm. Problemet är att man har alltid en grundspänning på 2V som jag vill bli av med.

Då såg jag denna på Aliexpress


Denna innehåller quad-op-amp, transistorer och trimpotentiometrar.
Men är det någon här som har ett schema på hur en sådan fungerar?
Jag har lust att bygga ihop en sådan =)

[AndLi]

Det har väl diskuterats i en av dina tidigare trådar?

[pi314]

De är lite enklare att göra ett spänningsaggregat som går ner till 2 volt.
Om man vill ha en regulator som går ner till noll volt så måste man nästan ha tillgång till minusspänning i regulatorn.

Här är ett exempel, där dom genererar minusspänningen med två kondensatorer, två dioder, ett motstånd och en zenerdiod.

https://freecircuitdiagram.com/112-adju ... er-supply/

/Pi

[Mindmapper]

Det är enkelt att konvertera 4-20mA till 2-10V. Det är bara köra över 4-20mA över ett litet mostånd på 500 ohm. Problemet är att man har alltid en grundspänning på 2V som jag vill bli av med.

Då såg jag denna på Aliexpress


Denna innehåller quad-op-amp, transistorer och trimpotentiometrar.
Men är det någon här som har ett schema på hur en sådan fungerar?
Jag har lust att bygga ihop en sådan =)

Har du ingen mcu eller adc involverad?

[DanielM]

Det har väl diskuterats i en av dina tidigare trådar?

Jo. Lösningen var att acceptera att det blev en grundspänning. Dessutom så kunde man använda två operationsförstärkare för att förskjuta och skala ned. Men resultatet blev att det blir inte helt perfekt då op-förstärkarna är olinjära. Detta kom vi fram till.

Men nu tänker jag göra ett försök igen på om denna kina-prylen har hittat en annan lösning än vad den vi diskuterade.

Har du ingen mcu eller adc involverad?

Jag kan ha...om jag vill.
Blir det enklare om man kör det digitalt, dvs jag accepterar ett grundspänningsfel, men analog utsignalen skickar jag ut till min OP-amp från uC och därmed så kan jag göra om skalningen till något bättre?

Är det en bättre lösning?
uC + motstånd + op-amp ?

[AndLi]

Du ser ju hälften av PCB, börja rita upp schemat så kanske du kan få en hint vilken desig de använt.

[Mindmapper]

Det har väl diskuterats i en av dina tidigare trådar?

Jo. Lösningen var att acceptera att det blev en grundspänning. Dessutom så kunde man använda två operationsförstärkare för att förskjuta och skala ned. Men resultatet blev att det blir inte helt perfekt då op-förstärkarna är olinjära. Detta kom vi fram till.

Men nu tänker jag göra ett försök igen på om denna kina-prylen har hittat en annan lösning än vad den vi diskuterade.

Har du ingen mcu eller adc involverad?

Jag kan ha...om jag vill.
Blir det enklare om man kör det digitalt, dvs jag accepterar ett grundspänningsfel, men analog utsignalen skickar jag ut till min OP-amp från uC och därmed så kan jag göra om skalningen till något bättre?

Är det en bättre lösning?
uC + motstånd + op-amp ?

Hur tror du att kortet med op förstärkare som du hänvisar till i första inlägget är konstruerat?

Har du redan en mcu/adc involverad måste det väl vara onödigt att plocka in en massa andra komponenter som inte är perfekta! Flera grejor mera som kan tillföra olinjaritet etc. Det klart du kan använda op och sedan en mcu för att linjärisera, om du vill.
Har du en adc behöver du räkna om motståndet så det passar adc. Vad tillför op'n får du förklara.
Som jag ser det använder du endera den olinjära op lösningen eller mcu.
Fast det kanske är en ännu bättre lösning att använda 0-20mA!

[H.O]

Om ADC'ns referens är 0V så kastar man bort 20% av området genom att låta spänningen vara 2-10V, 1-5V, 0.66-3.3V etc.
Kan man ansluta ADC'ns negativa referens till 2V, 1V, 0.66V så är ju det en möjlighet.

[DanielM]

Det har väl diskuterats i en av dina tidigare trådar?

Jo. Lösningen var att acceptera att det blev en grundspänning. Dessutom så kunde man använda två operationsförstärkare för att förskjuta och skala ned. Men resultatet blev att det blir inte helt perfekt då op-förstärkarna är olinjära. Detta kom vi fram till.

Men nu tänker jag göra ett försök igen på om denna kina-prylen har hittat en annan lösning än vad den vi diskuterade.

Har du ingen mcu eller adc involverad?

Jag kan ha...om jag vill.
Blir det enklare om man kör det digitalt, dvs jag accepterar ett grundspänningsfel, men analog utsignalen skickar jag ut till min OP-amp från uC och därmed så kan jag göra om skalningen till något bättre?

Är det en bättre lösning?
uC + motstånd + op-amp ?

Hur tror du att kortet med op förstärkare som du hänvisar till i första inlägget är konstruerat?

Har du redan en mcu/adc involverad måste det väl vara onödigt att plocka in en massa andra komponenter som inte är perfekta! Flera grejor mera som kan tillföra olinjaritet etc. Det klart du kan använda op och sedan en mcu för att linjärisera, om du vill.
Har du en adc behöver du räkna om motståndet så det passar adc. Vad tillför op'n får du förklara.
Som jag ser det använder du endera den olinjära op lösningen eller mcu.
Fast det kanske är en ännu bättre lösning att använda 0-20mA!

Två OP-förstärkare.
Första OP-förstärkaren förskjuter signalen så att vid 4mA in så ger den 0V ut.
Andra OP-förstärkaren förstärker bara signalen ut från den första OP-förstärkaren.
Men det känns som att det finns något mer som jag har glömt.

Jag hade löst detta med en uC och OP.
Men nu verkar det som att kretskortet ovan är dimensionerat för flera OP-förstärkare. Jag har intresset att kunna just denna teknik.

[DanielM]

Om ADC'ns referens är 0V så kastar man bort 20% av området genom att låta spänningen vara 2-10V, 1-5V, 0.66-3.3V etc.
Kan man ansluta ADC'ns negativa referens till 2V, 1V, 0.66V så är ju det en möjlighet.

Dom processorer jag har, har inte denna funktion att du kan ändra referensen.
Men om jag kan lösa detta problem igenom analog elektronik, så väljer jag göra det istället. Av rent kunskapsintresse.

[Mindmapper]

Jo. Lösningen var att acceptera att det blev en grundspänning. Dessutom så kunde man använda två operationsförstärkare för att förskjuta och skala ned. Men resultatet blev att det blir inte helt perfekt då op-förstärkarna är olinjära. Detta kom vi fram till.

Men nu tänker jag göra ett försök igen på om denna kina-prylen har hittat en annan lösning än vad den vi diskuterade.



Jag kan ha...om jag vill.
Blir det enklare om man kör det digitalt, dvs jag accepterar ett grundspänningsfel, men analog utsignalen skickar jag ut till min OP-amp från uC och därmed så kan jag göra om skalningen till något bättre?

Är det en bättre lösning?
uC + motstånd + op-amp ?

Hur tror du att kortet med op förstärkare som du hänvisar till i första inlägget är konstruerat?

Har du redan en mcu/adc involverad måste det väl vara onödigt att plocka in en massa andra komponenter som inte är perfekta! Flera grejor mera som kan tillföra olinjaritet etc. Det klart du kan använda op och sedan en mcu för att linjärisera, om du vill.
Har du en adc behöver du räkna om motståndet så det passar adc. Vad tillför op'n får du förklara.
Som jag ser det använder du endera den olinjära op lösningen eller mcu.
Fast det kanske är en ännu bättre lösning att använda 0-20mA!

Två OP-förstärkare.
Första OP-förstärkaren förskjuter signalen så att vid 4mA in så ger den 0V ut.
Andra OP-förstärkaren förstärker bara signalen ut från den första OP-förstärkaren.
Men det känns som att det finns något mer som jag har glömt.

Jag hade löst detta med en uC och OP.
Men nu verkar det som att kretskortet ovan är dimensionerat för flera OP-förstärkare. Jag har intresset att kunna just denna teknik.

De andra två op har förmodligen använts som buffers.

[Mindmapper]

Om ADC'ns referens är 0V så kastar man bort 20% av området genom att låta spänningen vara 2-10V, 1-5V, 0.66-3.3V etc.
Kan man ansluta ADC'ns negativa referens till 2V, 1V, 0.66V så är ju det en möjlighet.

Har man inte råd att kasta bort 20% kanske man skulle använt 0-20mA från början.
Får väl se vad ts kommer med för kommentarer.
Edit Fast egentligen kastar man väl inte bort något, man försämrar upplösningen.

[DanielM]

Så här skulle jag göra det.
Jag använder 2 stycken 10kOhm potentiometrar.
Ena potentiometern höjer spänningsnivån på den inverterade ingången.
Andra potentiometern förstärker bara förstärkningen.

Länk till att simulera: https://tinyurl.com/y9esc7jt
Det är dock något svårt att simulera via Falstad. Men jag tror att principen är rätt.
Om jag kan höja en grundspänning på den inverterade ingången, så kommer utsignalen från den första OP(den till vänster) att skicka ut 0 volt.

Skärmbild 2022-03-10 164330.png

[H.O]

Edit Fast egentligen kastar man väl inte bort något, man försämrar upplösningen.

Det går ju liksom hand i hand här. Du "kastar bort" 20% av A/D-omvandlarens område vilket ger dig 20% sämre upplösning. En 10 bitars ADC ger dig ett råvärde på typ 205-1023 istället för 0-1023, de nedersta 20% är "bortkastade" då det liksom är oanvänt område.

Sen, för annat än rent akademiska syften, bör man kanske inte begränsa sig till precis 4-20mA utan 3-21mA eller 2-22mA så att man har lite marginal för över- & underslag och möjlighet att detektera trådbrott och kortslutning till matningspänning på ett säkert sätt. Jag har sprungit på system som larmar för signalfel om strömmen är 3,99mA eller 20,01mA - riktigt störigt. Och när man ser det ur praktisk synvinkel så ÄR det kanske bättre att helt enkelt offra 20% (Alternativt gå upp en "storlek" på ADC om man behöver upplösningen man förlorar).

[AndLi]

Gör man om det till 0-10v kastar man bort fördelen med att börja vid 4mA med ...