Hallo suche Info zu 0-20mA Anwendung und Funktion. Habe das Netz durchsucht. Leider sind korrekte Erklärungen zu dem Thema sehr selten oder zur Anwendung mit dem XTR115 oder AD694. Besonders geht es mir um die Anwendung, Netzteil und Auswertung dazu. Vielleicht auch ein gutes Tut dazu Klaus
Hallo, eigentlich 4-20mA, das ist eine schon ziemlich alte Standardschnittstelle und dazu soll nichts zu finden sein? Dss bezweifele ich doch etwas. Ziemlich der erste Google-Treffer: ftp://ftp.beckhoff.de/Document/Application_Notes/DK9221-1111-0059.pdf Gruß aus Berlin Michael
Dieses Blatt habe ich auch als erstes gefunden. Es wird dort über den Anschluss von 2 oder 3 Draht und HART berichtet. Auch die Unterschiede von 0-20mA oder 4-20mA. (Live Zero). Leider nichts weiter über das Prinzip. Auch wenn es ein recht altes Prinzip ist, funktioniert es besonders heute recht gut, z.B. Störunanfälligkeit. Leider wird über die Quelle der 20mA sehr wenig gesagt. In den meisten Treffern von Google geht es um Wandler, Trenner usw. Stellen wir mal ein paar Konkrete Fragen: Wie verhält sich die 20mA Quelle genau? - max Strom 20mA - max Spannung dabei 24V - max Spannung bei Elektonik heute 10V - max Bürde 500 Ohm Kennt jemand mehr Info dazu? Klaus
Angehängte Dateien:
-
Bild_1.png
11 KB
Habe schnell mal ein Beispiel gezeichnet. Welchen Wert kann der Sensor annehmen? Wenn die Quelle max 20mA bei 10V bringt, die Bürde konstant ist, vergrössert sich der Widerstand der Messleitung ... Sorry, verstehe ich nicht ganz. Kann pro Kreis nur ein Sensor gemessen werden? und eine Bürde?
Klausi schrieb: > Sorry, verstehe ich nicht ganz. > Kann pro Kreis nur ein Sensor gemessen werden? und eine Bürde? Die 0/4-20mA sind dein Sensorwert. Pro Stromkreis gibt es nur einen Stromfluss. Also ja: normalerweise ein Sensor pro Kreis.
Wenn die Bürde max 500Ohm sein darf, max ein Strom von 20mA möglich ist und der Sensor z.B. 500 Ohm hat. ergibt sich ein Gesamt Widerstand von Bürde und Sensor von 1Kohm. Ist damit der Strom nur noch 10mA? Wenn der Strom nur noch 10mA ist, ergibt sich an der Bürde noch die halbe Spannung? Muss die Spannung auf 10V begrenzt werden, damit der Strom nicht nach geregelt wird, wenn die Betriebsspannung z.B. 12V oder 24V beträgt? Hoffe auf euer Verständnis und Hilfe Klaus
Klausi schrieb: > Wenn die Bürde max 500Ohm sein darf, max ein Strom von 20mA möglich ist > und der Sensor z.B. 500 Ohm hat. ergibt sich ein Gesamt Widerstand von > Bürde und Sensor von 1Kohm. > Ist damit der Strom nur noch 10mA? Nö, der Sensor enthält ja keinen Widerstand, sondern eine vom Sensorwert einstellbare Stromquelle, mit theoretisch null Ohm Ausgangswiderstand. Im zugelassenen Bereich der Betriebsspannung und mit einer Bürde, die höchstens so hoch ist wie im Datenblatt angegeben, wird der Sensor 20mA liefern, die durch die Bürde fliessen. Überschreitet die Bürde den zulässigen Widerstand, kann die Stromquelle im Sensor den Strom nicht mehr bereitstellen, weil dazu die Betriebsspannung nicht ausreicht. Deswegen kann auch die max. Grösse der Bürde abhängig von der Betriebsspannung des Sensors sein, wie in manchen Datenblättern angegeben. Die Grösse der Bürde bestimmt der Anwender, der den Sensorwert auswerten will und den Strom durch sie in eine Spannung umwandeln will mit Hilfe des ohmschen Gesetzes.
:
Bearbeitet durch User
ok so weit nehmen wir ein konkretes Beispiel: Drucksensor 0-6 Bar 0-20mA bei 0 Bar 0 mA bei 6 Bar 20mA (Nach Datenblatt) Bürde 500 Ohm Stromquelle bei 0 Bar = 0 mA = Spannung an der Bürde 0V da 0 mA Stromquelle bei 6 Bar = 20 mA = Spannung an der Bürde 10V da 20 mA Sehe ich das so richtig? Das mit der Spannung versteh ich noch nicht. In den "alten Unterlagen" steht immer max Spannung 24V. Bei den elektronischen Messanlagen habe ich wiederholt 10V gefunden oder besser 12V Klaus
Klausi schrieb: > Stromquelle bei 0 Bar = 0 mA = Spannung an der Bürde 0V da 0 mA > Stromquelle bei 6 Bar = 20 mA = Spannung an der Bürde 10V da 20 mA > Sehe ich das so richtig? Ja Klausi schrieb: > Das mit der Spannung versteh ich noch nicht. > In den "alten Unterlagen" steht immer max Spannung 24V. > Bei den elektronischen Messanlagen habe ich wiederholt 10V gefunden oder > besser 12V Du hast es schon selber beantwortet. Da an einer 500 Ohm Bürde 10V stehen würden, kann der Sensor die 20mA nur dann liefern, wenn er mit mehr als 10V gespeist wird. 24V Sensoren arbeiten also oft noch mit 500 Ohm Bürden. Aber z.B. mein Güntner 10bar Drucksensor ist von 12V bis 24V spezifiziert und erlaubt nur eine Bürde von max. 250 Ohm.
:
Bearbeitet durch User
Angehängte Dateien:
-
Bild_2.png
8,2 KB
Guten Morgen Habe meine Zeichnung verändert. Wenn ich es jetzt richtig verstanden habe, sollte die Speisung der Konstantstromquelle ca. 12V betragen und max 20mA bringen. Der Sensor ist kein Widestand sondern eine Stromsenke. Er lässt nur proportionale Grösse seines Messwerte durch Also bei 0 Bar sind es 0 mA bei 6 Bar sind es 20mA. An der Bürde kommen bei 0 Bar - 0 mA - 0V an Bei 6 Bar - 20mA - rund 10V (12V) an und das ist der max. Strom der fliessen kann und gleichzeitig der max Messwert. Die ankommende Spannung (10V) kann ich messen oder den Strom durch die Bürde nutzen zur Anzeige. Dabei ist die Spannung eigentlich egal (10V oder 12V oder max 24V)da durch den Sensor der Strom geregelt wird und die Quelle auf 20mA begrenzt ist. Wenn ich also meinen Messbereich zur Auswertung von 0-10V nehme, reicht eine Spannung von 10V aus. Nehme ich 12V liegen doch bei 20mA 12V an der Bürde an? Wie verhält es sich bei 4-20mA. Die 4 mA werden zur Unterbruch dedektieren genutz und gleichzeitig für die Versorgung des Sensors. Bei einer Messung bedeutet das 0mA - Unterbruch, > 0mA bis max 4mA Strom für den Sensor, > 4mA Messwert meines Sensors. Klaus
Hallo Klausi, es geht bei 4..20mA nur um die Übermittlung des Werts, nicht um die Messung. Wenn z.B. eine Temperatur zwischen 0 und 100 Grad übermittelt werden soll, dann wird bei 0 Grad 4mA durch die Leitung gepumpt und bei 100 Grad 20mA. Und für Werte dazwischen eben irgendwas zwischen 4 und 20mA. Z.B. bei 50 Grad ((20-4)*100/50+4)mA also 12mA. Strom deswegen, weil der auch bei lagen Kabeln am Ende so rauspurzelt, wie man ihn am Anfang eingekippt hat. Nur mehr als 500Ω darf Kabel- + Empfängereingangs-Widerstand nicht haben, da sonst aus 10V keine 20mA gespeist werden können.
Das Problem bei dem ganzen 4-20mA zeug ist das es alle total alt ist. Das hat sich IMHO ueber die letzten 40-50Jahre so entwickelt. Der heutige Stand sieht in etwa so aus: Die Versorgungsspannung betraegt 24V. Der Buerdewiderstand, wenn man so will der Innenwiderstand der Spannungsquelle, kann irgendwo zwischen 250R und 1k sein. Idealerweise moeglichst gering. Er koennte sogar 1R sein wenn man daran den Spannungsabfall messen kann um auf den Strom zu kommen und man kein HART braucht. In der Praxis haben sich 250R bewaehrt. Ganz frueher hat man wohl auch mal 0-20mA uebertragen. Davon ist man heute aber weitestgehend abgekommen. Der Grund ist in der Tat das man gerne den Sensor aus der Stromschleife mit versorgen moechte. Das spart naemlich ein sehr aufwendiges Netzteil ein. Ueblich ist es also mittlerweile einen Strom von 4-20mA fuer das Messsignal zu benutzen. Aber es werden auch noch 3.8mA und 21.5mA zur Uebertragung von Fehlerzustaenden genutzt. Damit bleibt dann ein Strom kleiner 3.8mA fuer die Versorgung des Sensors selber. Jetzt benoetigen Schaltungen aber keinen Strom sondern Leistung. Aus der Leistung kann man jetzt den minimal notwendigen Spannungsverlust am Sensor ausrechen. Nimm z.B mal an das waeren 10V. Dann haette hat man 24V-10V=14V fuer den Buerdewiderstand und den Leitungswiderstand. Und wenn dann noch HART mit uebertragen wird dann wird es richtig kompliziert. :-) Olaf
Hallo Klausi, Vielleicht helfen dir meine gesammelte Unterlagen weiter... (siehe Anhang) Seinerzeit habe ich Infos über diese Schnittstelle gesucht und diese sehr hilfreiche pdf Unterlagen gefunden! Gruß!
Olaf schrieb: > ... 4-20mA ... > Der Grund ist in der Tat das man > gerne den Sensor aus der Stromschleife mit versorgen moechte. Außerdem hat man noch eine Drahtbruchüberwachung: wenn kein Strom dann Leitung kaputt. Gruß Dietrich
Olaf schrieb: > Der Grund ist in der Tat das man > gerne den Sensor aus der Stromschleife mit versorgen moechte. Das spart > naemlich ein sehr aufwendiges Netzteil ein. Der Grund ist nicht das Netzteil, das kommt ja immer noch in den 4-20mA Stromkreis. Der Grund ist, dass man nicht 3 oder 4 Adern verlegen will D:
> Der Grund ist nicht das Netzteil, das kommt ja immer noch in den 4-20mA > Stromkreis. Der Grund ist, dass man nicht 3 oder 4 Adern verlegen will > D: Das selbstverstaendlich auch! Aber du willst auch nicht in einem dicken Chemiewerk alle paar Meter Strom hinlegen damit du dort ein Netzteil betreiben kannst. Olaf
In der (Petro-)Chemie kommt es dann oft noch auf Explosionsschutz an und da ist man mit einem eigensicheren 20mA Stromkreis fein aus dem Schneider.
Danke für eure Hilfe. Ein teil der Unterlagen kenne ich schon. Einiges ist neu. Da kann ich fleissig lesen. Das mit eigensicheren Kreisen kenne ich. Das mit dem HART schein ein Problem zu sein. wieder kaum Unterlagen. Alles geheim wie es genau geht. klaus
Was fehlt denn an Wissen über HART kompatible Geräte? Der Strom wird nach Bell 202 Standard sinus- oder trapezförmig um 1mA Spitze-Spitze moduliert. Das Protokoll ist allerdings nur für Vereinsmitglieder zugänglich.
wer lesen kann, ist klar im Vorteil... http://www.matthias-trier.de/VORL_MT5_Modulation_HART.pdf Beitrag "HART - (k)einer weiß was?" http://www.romilly.co.uk/whathart.htm und insbesonders hier: http://www.et.tu-dresden.de/typo3-2009/ifa-test/uploads/media/PLT1_010_011-Prozessdatenkommunikation_01.pdf wünsche euch Allen einen guten Rutsch!
Klausi schrieb: > Wenn ich also meinen Messbereich zur Auswertung von 0-10V nehme, reicht > eine Spannung von 10V aus. Du setzt in diesem Fall aber ideale Bauteile für die Stromquelle voraus, die in der Praxis nicht gegeben sind. Die Stromquelle braucht ein wenig Spannung für sich selber (typischerweise mindestens die Sättigungsspannung eines Transistors). > Nehme ich 12V liegen doch bei 20mA 12V an der > Bürde an? Das ist immer noch abhängig vom ohmschen Gesetz. Wenn der Sensor mit 12V gespeist wird, kann er im Idealfall an einer 500 Ohm Bürde so gerade noch die 20mA liefern, was dann 10V über der Bürde entspricht. Je nach Sensor steht aber im Datenblatt die obere Grenze für die Bürde, die eingehalten werden muss, denn es kann ja auch sein, das der Sensor zwar extern 24V Speisung verträgt, die intern aber auf z.B. 12V regelt. Ein 4-20mA Sensor kann auch genauso gut auf einen Kurzschluss arbeiten, er wird durch ihn 4-20mA schicken. Ein Beispiel mit meinem Güntner Drucksensor: Die Bürde darf bei diesem Sensor max. 250 Ohm sein. Um mir die Messung mit einem AVR einfach zu machen, bekam der MC eine Referenz von 2,5V (TL431) und die gewählte Bürde wurde aus einem 100 Ohm Widerstand und 50 Ohm Trimmpoti auf genau 125 Ohm eingestellt. Bei 20mA stehen also über der Bürde genau 2,5V und nutzt damit den vollen Bereich des ADC im Controller.
:
Bearbeitet durch User
Thread beobachten
Seitenaufteilung abschaltenBitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.