Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Galvanische Trennung 4-20mA Signal


von Zusel (Gast)


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Hallo,

ich habe mir einen kleinen Datenlogger für 4-20mA aufgebaut.
Das ist weniger problematisch. Es sollten jetzt aber mehr als ein Kanal 
gemessen werden. D.h. galvanisch trennen, da ich die Massen von 
verschiedenen Geräten nicht zusammenschalten will und ganz sicher nicht 
über meinen armen kleinen Logger.

Mein Problem ist, dass professionelle Geräte sehr teuer sind.
Z.B. die Klemmen von Phoenix Kontakt...

Ich hatte überlegt das ganze über einen einfachen Optokoppler zu machen 
und diesem auf Sekundärseite wieder zu linearisieren? Spricht im uC 
nichts gegen. Da hier aber die wildesten Schaltungen dazu rumschwirren, 
wollte ich fragen, ob das geht und ob das ggf. eine blöde Idee ist?

von Harald Wilhelms (Gast)


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Zusel schrieb:
> Hallo,
>
> ich habe mir einen kleinen Datenlogger für 4-20mA aufgebaut.
> Das ist weniger problematisch. Es sollten jetzt aber mehr als ein Kanal
> gemessen werden. D.h. galvanisch trennen, da ich die Massen von
> verschiedenen Geräten nicht zusammenschalten will und ganz sicher nicht
> über meinen armen kleinen Logger.
>
> Mein Problem ist, dass professionelle Geräte sehr teuer sind.
> Z.B. die Klemmen von Phoenix Kontakt...
>
> Ich hatte überlegt das ganze über einen einfachen Optokoppler zu machen
> und diesem auf Sekundärseite wieder zu linearisieren? Spricht im uC
> nichts gegen. Da hier aber die wildesten Schaltungen dazu rumschwirren,
> wollte ich fragen, ob das geht und ob das ggf. eine blöde Idee ist?

Wenn es nicht so genau sein soll, geht das schon. Du brauchst
aber einen Optokoppler mit zwei Photoempfängern, um wenigstens
die gröbsten Fehler ausregeln zu können.
Gruss
Harald

von Zusel (Gast)


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Hallo und Danke für die schnelle Antwort.
Ich hab das hier bereits gesehen.

Die Frage ist, ob ich dann nicht doch gezwungen bin, irgendwie Strom an 
die Primärseite zu kriegen um diese primärseitige Kompensation zu 
betreiben. DAs würde dann wieder einen relativ großen Aufwand mit sich 
bringen. Oder lässt sich sowas aus den 4-20mA versorgen?

von Irina (Gast)


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>ich habe mir einen kleinen Datenlogger für 4-20mA aufgebaut.
>Das ist weniger problematisch. Es sollten jetzt aber mehr als ein Kanal
>gemessen werden. D.h. galvanisch trennen, da ich die Massen von
>verschiedenen Geräten nicht zusammenschalten will und ganz sicher nicht
>über meinen armen kleinen Logger.

Der Unterdrückung der Auswirkungen von Brummschleifen sind ja eigentlich 
gerade die Stärke der 4-20mA Technik...

Diese galvanische Trennerei ist in den meisten Fällen eine völlig 
überflüssige Unart. Man handelt sich dabei nur Schwierigkeiten mit 
Störungen der dazu nötigen DC-DC-Wandler ein und auch ESD ist oft ein 
Problem. Alle HF ist über Caps zwar irgendwie quasi-geerdet, aber durch 
die Leitungen ergeben sich fast komplexe Impedanzen mit fiesen 
Resonanzen, die diese ganze galvanische Trennerei sehr unzuverlässig 
machen.

von Harald Wilhelms (Gast)


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Zusel schrieb:

> Die Frage ist, ob ich dann nicht doch gezwungen bin, irgendwie Strom an
> die Primärseite zu kriegen um diese primärseitige Kompensation zu
> betreiben.

Naja, so 5V wirst Du für den OPV schon brauchen.

> DAs würde dann wieder einen relativ großen Aufwand mit sich
> bringen. Oder lässt sich sowas aus den 4-20mA versorgen?

Kommt drauf an, welche Bürde Dein Geber zulässt. Aber irgendwoher
muss der doch auch seine Versorgung herbekommen.
Gruss
Harald

von Zusel (Gast)


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Ok,

hab grad mal nachgeschaut ca. 500Ohm.
Heißt, 10V @ 20mA oder 0,2W.
Bei 4mA wären es dann nur noch 2V und entsprechend weniger Leistung.

Die Nicht-Linearitäten sind nach meinem Verständnis ja statisch?
Sind diese Schaltungen nicht eigentlich mehr für die Leute, die eine 
vollständig lineare Übertragung benötigen?

@Irina: Du hast recht, oft sind sie nicht Zielführend. Ich habe leider 
schon schlechte Erfahrungen mit einer Masseschleife gemacht. In dem 
Moment, in dem Du einen größeren Verbraucher im System hast, kannst Du 
Dir der Masse nicht mehr sicher sein...

von Irina (Gast)


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>In dem Moment, in dem Du einen größeren Verbraucher im System hast,
>kannst Du Dir der Masse nicht mehr sicher sein...

Aber das müssen dann schon enorme Störungen sein, wenn es die 4...20mA 
Stromquelle nicht mehr ausregeln kann. Ist da vielleicht etwas anderes 
faul?

von Zusel (Gast)


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Ok,

jetzt kommt mal ein sehr einfacher Vorschlag:

Eingangseitig CNY17 mit ca. 200 Ohm in Reihe.
(Kann If von 60mA ab, sollten ja max 20mA sein.)

Ausgangsseitig CNY17 in Reihe mit 50 Ohm an 5V.

Und dann gucken, ob sich das linearisieren lässt.

Spricht da was gegen?

von Harald Wilhelms (Gast)


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Zusel schrieb:
> Ok,
>
> jetzt kommt mal ein sehr einfacher Vorschlag:
>
> Eingangseitig CNY17 mit ca. 200 Ohm in Reihe.
> (Kann If von 60mA ab, sollten ja max 20mA sein.)
>
> Ausgangsseitig CNY17 in Reihe mit 50 Ohm an 5V.
>
> Und dann gucken, ob sich das linearisieren lässt.
>
> Spricht da was gegen?

Nun, Leuchtdioden altern. Ob die Leuchtdioden von zwei
verschiedenen OKs gleich altern weiss ich nicht. Das
besondere an den analogen OKs ist ja, das beide Foto-
empfänger auf die selbe LD schauen...
Gruss
Harald

von Zusel (Gast)


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Ok,

das ist gutes Argument.
Darüber hatte ich noch nicht nachgedacht.

Danke

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