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Thema: Stromschnittstelle (4-20mA) an AVR

  1. #1
    Erfahrener Benutzer Roboter Experte
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    Stromschnittstelle (4-20mA) an AVR

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    Hallo!

    Hab mir gerade Gedanken gemacht, wie ich am besten mehrere Sensoren mit 4-20mA Stromschnittstelle an den AD-Wandler eines AVRs anschliessen soll. Prinzipiell gibts da ja zwei Möglichkeiten:

    1. Einfach einen 250Ohm Widerstand in die Stromschnittstelle legen, und Spannung messen (sollte dann zw. 1-5 V liegen). Dabei ist mein Problem, dass der AD-Wandler die Messung ja zu AGND bezieht, daher muss eine Seite des Widerstands mit AGND verbunden werden. Das würde aber die Stromschnittstelle stören (vor allem, wenn mehrere Sensoren an verschiedene Kanäle des AD-Wandlers angeschlossen sind), oder?

    2. Entkopplung mit Optokoppler, wobei wenn die LED bis 20mA geht, diese ohne Probleme einfach in den Strompfad geschalten werden dürfte. Dann brauche ich aber einen Spannungsteiler an der Transistorseite, wo ich dann die Spannung abhängig vom LED-Strom messen kann. Die Frage hierbei ist nur, wie linear diese Abhängigkeit ist, bzw. wieweit eine Genauigkeit von 1% eingehalten werden kann.

    Was meint ihr, was ist besser? Bzw. gibt es andere Möglichkeiten? (Den Stromschnittstellendekoder RCV420 kenne ich, aber sowas würde ich ungern verwenden).

    Viele Grüße

    pongi

  2. #2
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    Zur not einen externen differentiellen A/D-Wandler an den 250 Ohm Widerstand anschliessen, denn der brauch nicht direkt auf GND liegen...

  3. #3
    Erfahrener Benutzer Roboter Experte
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    Ja, aber da ich wie gesagt mehrere solche Sensoren mit Stromschnittstelle habe, wäre das eine ziemlich unwirtschaftliche Lösung. Daher möchte ich den AD-Wandler des AVRs benutzen.

  4. #4
    Erfahrener Benutzer Fleißiges Mitglied
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    Warum kann der AGND nicht auch der GND der Stromschleifen sein ?

    Eine Stromschleife besteht aus einer Spannungsquelle, dem Sensor und der Messglied. Wenn man den Minus der Spannungsquellen aller Stromschleifen verbindet und diesen auch mit AGND verbindet, dann wäre das Problem gelöst.

    Der Plus der Spannunsquelle wäre mit den Sensor zu verbindern und der zweite Anschluss vom Sensor mit dem 250Ohm Widerstand und der Widerstand wäre mit AGND zu verbinden.

    hmg
    Mandi

  5. #5
    Erfahrener Benutzer Robotik Visionär
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    Über den Optokoppler wird man kaum auf 1% Genauigkeit kommen. Dafür müßte man schon die Temperatur des OK sehr stabil halten, und auch dann ist das mit der Linearität schon sehr knapp. Eher würde es da schon mit einer magnetischen Isolierung klappen: der Strom geht durch eine Spule und wird durch einen 2 ten Strom kompensiert. Das wäre dann aber nur für sehr langsame Signale.


    Der wesentliche Nachteil den man durch die Verbindung an AGND hat, ist das die Stromkreise halt da galvanisch verbunden ist. Wenn die verschiedenen Sensoren aus der gleichen Quelle gespeißt werden können, macht das noch keine Probleme die auch zum messen zusammenzuschalten.

  6. #6
    Erfahrener Benutzer Fleißiges Mitglied
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    Mit einem Standartoptokoppler wird's wohl nichts. Die haben ja riesige Schankungen in den Daten.

    Es gibt AnalogKoppler. Die Kosten aber ein Schweinegeld.

    Wenn die Stromschleifen keine gemeinsame Masse vertragen, gebe es noch die Möglichkeiten einen Messverstärker zu setzen ( Messung des Spannungsabfalls am Widerstand ) hat auch den Vorteil, dass der Widerstand kleiner gewählt werden.

    hmg
    Mandi

  7. #7
    Erfahrener Benutzer Roboter Experte
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    Die Sensoren werden von der gleichen Quelle gespeist, die Leitungslängen sind aber ziemlich groß.

    Bin mir aber trotzdem nicht sicher, dass ich AGND überhaupt in die Stromschnittstelle mit einbinden darf. Denn dann fliesst ja der Strom nicht mehr zurück zum Sensor, sondern wird nach AGND abgeleitet. Dadurch gehen aber die Sensoren in den Fehlerzustand, da Kabelbruch angenommen wird. Oder habe ich hier jetzt irgendwo einen Denkfehler?

    Das mit dem Optokoppler hab ich mir schon gedacht... Aber irgendwie muss es ja gehen, in Industrieanlagen werden (oder wurden) diese Stromschnittstellen ja sehr gern benutzt.

  8. #8
    Erfahrener Benutzer Fleißiges Mitglied
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    In Industrieanlage kann ein Trennverstärker auch Euro 100.-- kosten.
    Soviel willst Du wohl nicht ausgeben.

    Die Sctromschleife muss auch einen Minus haben
    Diese musst Du mit AGND verbinden udn schon fliesst der Strom auch wieder zurück.

    hmg
    Mandi

  9. #9
    Moderator Roboter Genie
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    Hi!
    Viele AVR's haben einen differentiellen A/D-Wandler integriert...!

    MfG
    Basti

  10. #10
    Erfahrener Benutzer Fleißiges Mitglied
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    - Spanungsquelle + ----- Sensor----- Widerstand ----- zurück zum Spannungsquelle -


    Wie lange sind die Leitungen ? Gehen die Leitungen in andere Räume oder Gebäude ? Dann würde ich sowieso Trennverstärker empfehlen. Es könnte ansonsten wegen Potentialunterschiede zu Ausgleichsströmen kommen. Dadurh gibt es sehr interessante Effekt -vom Messfehler bis zumTod der Schaltung.

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