Guten Morgen zusammen,
ich habe mal eine Frage bezüglich einer Schaltungsmöglichkeit.
Es geht um Geräte in der 4-20mA-Schleife, welche z.T. ja mehrere
7-Segment-Anzeigen besitzen. Alles was LEDs, Hintergrundbeleuchtungen
von LCDs, sowie halt auch die LED-7-Segment-Anzeigen betrifft, ist mit
4-20mA ja generell schwer vereinbar.
Jetzt habe ich mal eine Anzeige aufgemacht (4 x 7-Segment), um ein wenig
über die Funktionsweise zu erfahren. Leider ist das Teil an manchen
Stellen unzugänglich durch Hartverguss. Was ich aber vermute, ist ein
DCDC-Chip - ich werde gleich mal schauen, ob ich einen erkennen kann.
Mir geht es generell um die Art der Verschaltung, die dort verwendet
wird. Die Anzeige wird zusätzlich zu einem Messgerät in die Schleife
eingebunden, also in Serie. Sie versorgt sich selbst aus dieser und
zeigt halt den Wert zwischen 4-20mA an, oder wandelt diesen in einen
entsprechenden Messwert um. Mit ihrem Einsatz erhöht sich die minimale
Versorgungsspannung.
Wie bekomme ich jetzt bei einem Schleifenstrom von 4mA einen genügend
hohen Strom für die Anzeigen. Auch wenn diese gemultiplext werden, so
kann sich das ganze niemals aus den 4mA versorgen, das eigentliche
Messgerät zehrt ja schon an diesen. Es muss daher irgendwie eine
DCDC-Umformung von höherer Spannung runter in weniger Spannung mit
höherem Strom erfolgen.
Aber wie wird das gemacht? Es muss ja intern in der Anzeige ein eigener
Stromkreis vorhanden sein, der mit mehr mA läuft, insgesamt das Ergebnis
aber nicht beeinflusst.
Weiß da jemand Bescheid? Wäre über ein paar Tipps sehr dankbar.
@Jens (Gast)
>Stellen unzugänglich durch Hartverguss. Was ich aber vermute, ist ein>DCDC-Chip - ich werde gleich mal schauen, ob ich einen erkennen kann.
Kann sein.
>entsprechenden Messwert um. Mit ihrem Einsatz erhöht sich die minimale>Versorgungsspannung.
Das ist der Knackpunkt.
>Wie bekomme ich jetzt bei einem Schleifenstrom von 4mA einen genügend>hohen Strom für die Anzeigen. Auch wenn diese gemultiplext werden, so>kann sich das ganze niemals aus den 4mA versorgen,
Doch. Ersten kann man mit Elkos puffern, zweitens gibt es Low Current
LEDs/Anzeigen und drittens hast du noch deinen DC-DC Wandler.
>DCDC-Umformung von höherer Spannung runter in weniger Spannung mit>höherem Strom erfolgen.
Eben. 4mA sind zwar der maximale Strom, den deine Schaltung ziehen darf,
aber die SPANNUNG kann "beliebig" hoch sein. Wenn du 20V Klemmenspannung
zulässt, kannst du die per DC-DC auf 3,3V/24mA wandeln. Damit lässt sich
was anfangen.
>Stromkreis vorhanden sein, der mit mehr mA läuft, insgesamt das Ergebnis>aber nicht beeinflusst.
Ganz einfach, man misst den Gesamtstrom der Schaltung über einen
Widerstand und regelt mit einem Transistor, der parallel zu deinem DC-DC
Wandler hängt den Strom aus. Siehe Bild.
MFG
Falk
Hi Falk!
Vielen Dank für deine Antwort. So wie du es beschreibst, habe ich es mir
in etwa gedacht.
Was ich nicht ganz nachvollziehen kann in dem Bild, ist die
Strommessung. R1 ist ja quasi als Shunt, über den der Strom gemessen
werden kann. R2 führt eine Spannung an den OP zurück. Da der an seinem
positiven Eingang einen Sollwert bekommt, steuert er seinen Ausgang und
damit den Transistor soweit auf, bis genug Strom fließt und der
Spannungsabfall am R und damit an seinem negativen Eingang identisch zum
positiven ist.
Aber was macht R2 in dem Bild? Müsste ich den Spannungsabfall nicht vor
R1 abgreifen? Das kann ich grad nicht nachvollziehen.
Also: entdeckt habe ich einen IC7660 von Microchip. Das ist laut
Datenblatt ein Inverter, der aus +1,5V...+10V entsprechend -1,5V...-10V
macht.
Ist jetzt nicht die Art von DCDC-Konverter, die ich erwartet hab :-\
@ Jens (Gast)
>Aber was macht R2 in dem Bild?
Er bildet mit C1 einen I-Regler, der OPV arbeitet als Integrator. R2 ist
der Spannungs-Strom Wandler, welcher aus der Spannung zwischen LOOP- und
dem negativen OPV-Eingang den passenden Strom macht.
>Müsste ich den Spannungsabfall nicht vor>R1 abgreifen?
Nein. Denn die Masse der Schaltung liegt ja am oberen Abgriff von R1.
>Also: entdeckt habe ich einen IC7660 von Microchip. Das ist laut>Ist jetzt nicht die Art von DCDC-Konverter, die ich erwartet hab :-\
Ist eine Ladungspumpe, die kann nur verdoppeln, invertieren und
halbieren. Nicht das was du brauchst.
MfG
Falk
Falk Brunner schrieb:> Er bildet mit C1 einen I-Regler
Ok danke, das werde ich erstmal genauer studieren.
Falk Brunner schrieb:> Nicht das was du brauchst.
Denke ich ja auch...die ist jedoch auf der Platine drauf, die ich hier
habe :-) Macht wohl was anderes :\ Aber sonst ist nichts zu sehen von
wegen Schaltregler. Die einzigen anderen ICs sind Transistoren und OPs,
sowie ein PIC.
Falk Brunner schrieb:> Er bildet mit C1 einen I-Regler, der OPV arbeitet als Integrator. R2 ist> der Spannungs-Strom Wandler, welcher aus der Spannung zwischen LOOP- und> dem negativen OPV-Eingang den passenden Strom macht.
Sorry Falk, aber ich muss mich nochmal melden. Das ganze geht nicht so
ganz in meinen Kopf.
LOOP- ist doch gerne mal auf Bezugspotential der Versorgungsquelle. Das
ist nicht Bezugspotential der Schaltung, das ist klar. Das ist vor R1,
das kann ich auch nachvollziehen - innerhalb der Schaltung bezieht sich
alles auf diesen Punkt.
Aber die Anbindung über R2 und den damit zusammenhängenden Integrator
mit dem C und dem OP kann ich nicht nachvollziehen.
Kann da jemand nochmal einen Denkanstoß geben?
Ich bin mal so unverschämt und hole das nochmal hoch...ich kapiere das
echt nicht mit der Rückkopplung - wenn mir einer was dazu sagen kann,
dann wäre ich echt sehr dankbar.
:\
Falk Brunner schrieb:> Er bildet mit C1 einen I-Regler, der OPV arbeitet als Integrator.
Ist hier keiner, der mir das irgendwie genauer erklären kann? Ich habe
jetzt auch schon lang im Netz gesucht und das ganze auch mal simuliert,
aber so ganz klar wird es dadurch auch nicht, weil ich auch keine
sinnvollen Werte für die Bauteile weiß, sondern nur irgendwas eintragen
kann.
Auch im Tietze-Schenk finde ich nichts dazu :-\
Zumindest einen Hinweis, damit ich weiter recherchieren kann...
Hilfe Jungs, bitte
Jens
@ Jens (Gast)
>Hilfe Jungs, bitte
Ok, ich hab da wohl die Schaltung ein wenig zu sehr vereinfacht. Update
im Anhang. Das sollte dann auch besser funktionieren.
IC1B ist ein einfacher invertierender Verstärker, der die negative
Messpannung über R1 in eine positive wandelt. IC1A ist ein
invertierender Integrator, welcher die Sollspannung am + Eingang mit der
Istspannung von IC1B vergleicht und entsprechend integriert. Sind beide
gleich, bleibt die Ausgangsspannung konstant. Ist der Sollwert größer
als der Istwert, steigt die Ausgangsspannung langsam bis zur Gleichheit
von Soll- und Istwert. Dito umgekehrt. Q1 ist eine
Konstantstromquelle, mit welcher der Gesamtstrom geregelt wird
(Shuntregler, Parallelregler). Hier könnte man auch eine einfache
Emitterschaltung nehmen (R5 weg, dafür ein Basiswiderstand), aber
eine Kollektorschaltung ist mir hier sympatischer und hat auch bessere
dynamische Eigenschaften.
MfG
Falk
Hi Falk!
Vielen Dank! Das kann ich jetzt wirklich nachvollziehen ;-)
Aber eine Frage noch zur Abzweigung LOOP- und dem Widerstand R4 zurück
zum OP. Der Strom wird ja über R1 gemessen und der Spannungsabfall an
diesem ist Grundlage für die Regelung. Nach dem Widerstand geht es ja
zurück zur Versorgung, in dessen Schleife auch der Strom von z.b. einer
SPS gemessen wird.
Wird das Signal denn nicht jetzt verändert durch den Strom, welcher
zurück in R4 fließt? Der geht ja quasi erstmal nicht zurück nach LOOP-
(...klar, irgendwie geht alles zurück dahin, aber...)?
