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Robotrontechnik-Forum » Sonstiges » Zweileiter-4-20 mA-Sensor "simulieren"? » Themenansicht

Autor Thread - Seiten: -1-
000
15.12.2015, 09:27 Uhr
Xaar

Avatar von Xaar

Hallöchen!

Gibt es eine (möglichst einfache) Möglichkeit, einen Zweidraht 4-20 mA-Sensor zu simulieren? Also eine Schaltung, die unabhängig von der Versorgungsspannung einen (einstellbaren) Strom von 4...20 mA aufnimmt?

Ich habe folgendes Problem: mir liegt hier ein Funkmodul vor, was über einen 12 V-Blei-Akku gespeist wird. An diesem Funk-Modul hängt eine 4-Kanalige Eingangskarte mit 4 Analogeingängen für 0 bis 20 mA-Signale dran. In der Praxis sind an den Analogeingängen Zweidraht-Pegelsonden (hydrostatische Differenzdrucksonden; genutzt zur Wasserstandsmessung) angeschlossen, die je nach Wasserstand ein Signal von 4 bis 20 mA rausbringen. Der Messbereich der Sonde beträgt 0 bis 1 bar (also 0 bis etwa 10,19 m Wassersäule).

Für die Messung der Gesamtstromaufnahme des Moduls inkl. Erweiterungsmodul und 4 Sonden mit maximalem Signalstrom (d. h. 20 mA) möchte ich die 4 Sonden simulieren, da ich in der Praxis keine Möglichkeit habe, die Sonden alle mit ausreichend Druck zu beaufschlagen, damit sie jeweils 20 mA Signal bringen.

Meine erste Idee war eine einfache Schaltung aus einem Widerstand und einem Poti pro Analogeingang - nur leider ist da der Strom abhängig von der Versorgungsspannung, es müsste also immer händisch nachgeregelt werden.

Nun gibt es ja auch diverse Konstanstromquellen, die bspw. für die Versorgung von LEDs genutzt werden können. Leider haben die Schaltungen, die ich da bisher gefunden habe, den "Nachteil", dass die Schaltung selbst eine höhere Stromaufnahme hat als die Stromquelle liefern kann.

Gibt es hier eine einfache Möglichkeit, die Konstantstromquelle auch in Zweileitertechnik - also dass die Ganze Schaltung den Strom aufnimmt, den ich haben will - zu bauen? Oder ist es dann doch einfacher, das Ganze über die Widerstand-Poti-Kombination zu realisieren und den Strom einfach händisch einzustellen? Oder gibt es gar eine andere Möglichkeit?

Grüße, Karsten.
--
Keyes: Mit Ihrer Handlungsweise riskieren Sie den Untergang der gesamten Menschheit!
Sline: Um den "American way of life" zu erhalten, will ich sehr gerne dieses Risikio auf mich nehmen.
(Aus: Spione wie wir)

Dieser Beitrag wurde am 15.12.2015 um 09:28 Uhr von Xaar editiert.
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001
15.12.2015, 10:12 Uhr
dm



Hallo Karsten,
Vor einigen Jahren, hatte ich eine Schaltung gebaut, mit der man einen konstanten Strom bis ca. 20mA einstellen kann. Diese Schaltung wurde zur Überprüfung bsw. zum Abgleich der Geschwindigkeitsanzeige in Triebfahrzeuge der DB.
Ich müsste noch die Schaltungsskizze haben. Wenn Du Interesse hast, würde ich sie scannen und per e-mail senden.
Wenn ja, dann übermittele deine e-mail Adr.

Gruß,
Dieter
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002
15.12.2015, 10:39 Uhr
Xaar

Avatar von Xaar

Hallo Dieter,

das klingt vielversprechend - ich habe dir mal eine PN geschickt

Grüße, Karsten.
--
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(Aus: Spione wie wir)
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003
15.12.2015, 10:41 Uhr
hellas



Auch wenn dir das jetzt nicht viel hilft, aber es gibt für sowas Kalibratoren, die genau das können. Ich nutze für solche Arten von Tests gern das CC-421 von Lutron, was es auch von PeakTech und Conrad-Marke zu kaufen gibt.
Damit kann man Spannungen von 0-200mV sowie Ströme 0-20mA präzise vorgeben und somit Aktoren justieren/testen. Gut, für den Hausgebrauch ist sowas nur bei
entspr. Enthusiasmus finanziell vertretbar ;-)

Dieter, kannst du die Schaltung hier posten?
Interessiert bestimmt auch andere.

mfg,
hellas
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004
15.12.2015, 11:21 Uhr
Rolli



Hilft Dir das hier weiter?
http://www.pollin.de/shop/dt/MjY5OTgxOTk-/Bausaetze_Module/Bausaetze/LED_Konstantstromquellen_Bausatz.html
http://www.hobby-bastelecke.de/grundschaltungen/konstantstromquelle2.htm

Gruß
Rolf
--
Wer Phantasie hat, ist noch lange kein Phantast

Dieser Beitrag wurde am 15.12.2015 um 11:27 Uhr von Rolli editiert.
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005
15.12.2015, 11:57 Uhr
hjs




Zitat:
Xaar schrieb Gibt es eine (möglichst einfache) Möglichkeit, einen Zweidraht 4-20 mA-Sensor zu simulieren? Also eine Schaltung, die unabhängig von der Versorgungsspannung einen (einstellbaren) Strom von 4...20 mA aufnimmt?


Baue einfach die LM317/B3170-Mimik:
https://de.wikipedia.org/wiki/Datei:LM317_1A_ConstCurrent.svg
Der Widerstand errechnet sich R=1.25V/I. Das sind dann 62.5 Ohm
für 20mA und 312.5 Ohm für 4mA. Also grob einen 62 Ohm-Widerstand
und ein 250 Ohm-Poti.
Die Schaltung braucht etwa 3V für sich selbst.

MfG
hjs
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006
15.12.2015, 12:52 Uhr
dm



Hallo hellas,
wie gewünscht,

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007
15.12.2015, 18:26 Uhr
Gast: Schnulli



In diversen Projekten hat sich der AD694 bewährt. Unkomplizierte Außenbeschaltung, einfach durch den D/A-Wandler eines µC steuerbar. Gutes Preis-/Leistungsverhältnis.
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008
16.12.2015, 11:51 Uhr
Xaar

Avatar von Xaar

Hallöchen!

Danke für die Hinweise. Scheinbar ist es aber nicht so recht rübergekommen, was ich suche, daher hab' ich es mal aufgezeichnet, wie das ganze aussehen soll:



Die "Schaltung zur Erzeugung eines Stroms von 20 mA" soll ausschließlich durch diese Schaltung gespeist werden - nicht durch eine separate Spannungsquelle. Der Strom im System soll aber auch nicht höher als 20 mA werden.

@hellas: Ja, sowas kenne ich - wir haben auf Arbeit auch Processmeter, die auch soetwas können. Aber hier ist wichtig, dass der Strom, der durch den Messeingang fließt auch aus der Batterie gespeist wird - und nicht aus einer separaten Quelle.

Grüße, Karsten.
--
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(Aus: Spione wie wir)

Dieser Beitrag wurde am 16.12.2015 um 11:54 Uhr von Xaar editiert.
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009
16.12.2015, 12:41 Uhr
hjs




Zitat:
Xaar schrieb Die "Schaltung zur Erzeugung eines Stroms von 20 mA" soll ausschließlich durch diese Schaltung gespeist werden - nicht durch eine separate Spannungsquelle. Der Strom im System soll aber auch nicht höher als 20 mA werden.


Genau dieses tut die Schaltung mit dem LM317.
Oder funktioniert bei Dir der Link nicht?

MfG
hjs
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010
16.12.2015, 19:05 Uhr
Xaar

Avatar von Xaar

Hallo hjs,

deinen Vorschlage habe ich doch glatt überlesen :-\ Tut mir Leid. Werde ich mir mal anschauen - scheint ja genau das zu sein, was ich suche Allerdings wundere ich mich, wo da die Restspannung "verbraten" wird, wenn die ganze Schaltung rund 3V braucht? Ich werd' mir mal den LM317 anguggen.

Grüße, Karsten.
--
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011
16.12.2015, 20:55 Uhr
hellas



Ok, wenn das so ist, dann nimm einen LM317 wie hier schon mehrfach angedeutet wurde. Der macht genau das was du möchtest.

http://www.dieelektronikerseite.de/Tools/LM317.htm
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012
16.12.2015, 21:33 Uhr
Xaar

Avatar von Xaar

Hallöchen!

Wenn ich mir das so ansehe, scheint der wirklich genau das zu machen, was ich will Hab' auch eben mal in meiner Bastel-Kiste nachgeschaut: Einen LM317T hätte ich auch hier. Da werde ich mal einen kleinen Testaufbau machen.

Nur eins ist mir noch nicht ganz klar: Wenn ich den wie auf der von hellas verlinkten Seite verschalte und Uin an die Betriebsspannung und Is (also den "Ausgang") auf Masse lege, fließen nachwievor die eingestellten 20 mA? Das hieße dann, die kompletten 12 V (Nennspannung Batterie) Minus die 1,25V Referenzspannung würden über dem LM317 abfallen? Würde dann zwischen Ausgang (Is) und Masse was dazwischen geschalten werden, so müsste sich die Spannung entsprechend wieder aufteilen, richtig?

Grüße, Karsten.
--
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013
17.12.2015, 08:48 Uhr
hjs




Zitat:
Xaar schrieb Das hieße dann, die kompletten 12 V (Nennspannung Batterie) Minus die 1,25V Referenzspannung würden über dem LM317 abfallen? Würde dann zwischen Ausgang (Is) und Masse was dazwischen geschalten werden, so müsste sich die Spannung entsprechend wieder aufteilen, richtig?


Ja, richtig. Der Regler verhält sich so, dass die Referenzspannung am
Widerstand entsteht. Bei 12 V Batteriespannung, eingestellten Strom
von 20 mA und Kurzschluss am Ausgang entsteht im LM317 eine Leistung
von 215 mW. Das könntest Du sogar einem TO92-Exemplar zumuten.

Mit den 3 Volt meinte ich _mindestens_. Wenn Du z.B. eine 5 V-Versorgung
hast, dann darf der Lastwiderstand bei 20 mA nicht größer als 100 Ohm sein.
Das kommt daher, weil sich der LM317 aus der Spannungsdifferenz zwischen
seinem Eingang und Ausgang speist. Dafür habe ich kurzerhand 1.75 V
kalkuliert.

Du solltest über das komplette Gebilde einen 100 nF-Kondensator schalten.

MfG
hjs

ps. Vorsicht mit Reichelt's IL317. Der erfordert Insiderwissen.
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014
17.12.2015, 19:34 Uhr
Xaar

Avatar von Xaar

Danke für die Hinweise, hjs. Ich denke, damit kann ich durchaus was anfangen Da werde ich mir wohl am Wochenende mal den Lötkolben schnappen und mir einen kleinen Testaufbau zusammenbauen - 'n altes 250 Ohm-Poti habe ich noch gefunden und auf die 62,5 Ohm komme ich schon noch irgendwie.

Ergänzung: Wird wohl eine Kombination aus einem 220 Ohm-Poti, einem 47 Ohm- und einem 15 Ohm-Widerstand - damit sind dann zwischen 4,43 mA und 20,16 mA möglich - das dürfte locker reichen, zumal der LM317 wohl wenigstens 4 bis 5 mA braucht, um vernünftig zu laufen und mir ja eher der 20 mA-Bereich wichtig ist. Da es 4 Regler parallel sind (einer pro Eingang), werde ich wohl den Kondensator auch etwas größer dimensionieren.

Grüße, Karsten.
--
Keyes: Mit Ihrer Handlungsweise riskieren Sie den Untergang der gesamten Menschheit!
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Dieser Beitrag wurde am 17.12.2015 um 20:26 Uhr von Xaar editiert.
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015
25.12.2015, 11:36 Uhr
Xaar

Avatar von Xaar

Hallöchen!

Hat etwas länger gedauert - aber macht ja nix. Hab' heute mal die Schaltung aus den 3 Widerständen (15 Ohm, 47 Ohm, 220 Ohm Poti) und dem LM317T zusammengebaut und getestet: Funktioniert wunderbar. Lt. meinem Multimeter kann ich den Strom nun zwischen 4,5 mA und 20,1 mA einstellen - perfekt Der Strom steht auch bis auf 3 V runter.

Besten Dank nochmal an alle, die mit ihren Tipps geholfen haben - vor Allem aber hjs für den entscheidenden Tipp

Grüße, Karsten.
--
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