Messbereichsspannung ADC

[Sven (Gast)]

Guten Morgen,

ich habe einen Analog-Digital-Wandler der ein 4-20mA Signal über einem 
Messwiderstand erfasst. (Basis sind Drucksensoren mit 0-6,0-25 und 
0-40bar)
Das war Neuland für mich und ich hatte mich im Datenblatt verlesen.
Nun habe ich den Messwiderstand auf max. 5V ausgelegt. Es sind jedoch 
10V machbar. Die Auflösung beträgt 16bit.
Welchen Einfluß auf das Messergebnis hätte es, wenn ich den 
Spannungsbereich durch Wechseln des Widerstandes auf annäherend 10V 
bringen würde?

MfG

[fop (Gast)]

Naja, Du würdest die Auflösung Deines ADC besser ausnutzen. Momentan 
bleibt ein Bit von den 16 immer null. Du hast also quasi einen 15 Bit 
ADC.
Ob man denen dann allen trauen kann ist dann noch eine andere 
Diskussion.

[THOR (Gast)]

Sven schrieb:
> Guten Morgen,
>
> ich habe einen Analog-Digital-Wandler der ein 4-20mA Signal über einem
> Messwiderstand erfasst. (Basis sind Drucksensoren mit 0-6,0-25 und
> 0-40bar)

Man kann das so direkt machen, man kann aber auch nen OPV als I/U 
Konverter dazwischenschalten. Mit nem Poti hast du dann ne einstellbare 
Verstärkung.

[ths (Gast)]

Wenn man an die Referenzspannung des ADC rankommt könnte man diese 
halbieren. Dann passt es wieder. Ansonsten vor den ADC einen OP mit 
Verstärkung zwei einsetzen. Ein IU-Wandler mit einem OP produziert 
thermische Schwierigkeiten.

Abgesehen von der Signalaufbereitung und deren möglichen Varianten ist 
es ausschlaggebend, ob der angeschlossene Sensor wirklich so gut ist, 
dass man die 16 bit auch ausnutzt, das sind immerhin ca. 0,0015 %. 
Möchte ich fast bezweifeln.

[Dietrich L. (dietrichl)]

Sven schrieb:
> Welchen Einfluß auf das Messergebnis hätte es, wenn ich den
> Spannungsbereich durch Wechseln des Widerstandes auf annäherend 10V
> bringen würde?

Unabhängig vom Einfluss auf den ADC musst Du aber auch beachten, ob der 
Sensors diese Bürde auch "verkraftet", d.h. ob der Messwiderstand nicht 
zu groß ist. Andernfalls kann es sein, dass der Sensor den 100%-Wert 
(20mA) nicht mehr erreicht.

[Sven (Gast)]

Dietrich L. schrieb:
> Sven schrieb:
> Welchen Einfluß auf das Messergebnis hätte es, wenn ich den
> Spannungsbereich durch Wechseln des Widerstandes auf annäherend 10V
> bringen würde?
>
> Unabhängig vom Einfluss auf den ADC musst Du aber auch beachten, ob der
> Sensors diese Bürde auch "verkraftet", d.h. ob der Messwiderstand nicht
> zu groß ist. Andernfalls kann es sein, dass der Sensor den 100%-Wert
> (20mA) nicht mehr erreicht.

Oh.danke an alle für die antworten. Der ADC ist ein NI 6002 USB 
Messgerät.wie rechne ich denn aus, ob der Messwiderstand dann zu gross 
ist?
Alternativ könnte ich auch Messwandler von 4-20mA auf 0-10V für die 
Tragschiene ordern.
Die Frage ist, ob es sich lohnt. Ich benötige eine kommastelle 
Genauigkeit.

[Dietrich L. (dietrichl)]

Sven schrieb:
> Oh.danke an alle für die antworten. Der ADC ist ein NI 6002 USB
> Messgerät.wie rechne ich denn aus, ob der Messwiderstand dann zu gross
> ist?

Das hat nichts mit dem ADC zu tun, der muss nur die gewünschte Spannung 
"vertragen".
Es geht hier um die Eigenschaft des Sensors. Seine maximale Bürde (Dein 
Messwiderstand) muss im Datenblatt des Sensors stehen.

Hintergrund:

Hier ist die typische Verschaltung eines 4...20mA Sensors (Beispiel: 
2-Draht-Version, d.h. ohne 0V-Anschluss):

+ U_Versorgung ---+----------------
                  |             |
           +------|------+      |
           |      |      |  U_Stromquelle
           | Stromquelle |      |
    Sensor |      |      |      V
           |      +----------+----- + U_Ausgang
           |             |   |
           |             | Bürde
           +-------------+   |
                             |
0V --------------------------+----- 0V

Die maximale Ausgangsspannung von U_Ausgang ergibt sich aus

    U_Ausgang-max = U_Versorgung - U_Stromquelle-min

wobei U_Stromquelle-min die minimale Spannung ist, bei der die Schaltung 
der Stromquelle noch funktioniert, d.h. die die Stromquelle selber 
benötigt.

Und über U_Ausgang-max ergibt sich dann die max. Bürde:

    R_Bürde-max = U_ausgang-max / 20mA

Ich hoffe das beantwortet Deine Frage.

[Dietrich L. (dietrichl)]

Sven schrieb:
> Alternativ könnte ich auch Messwandler von 4-20mA auf 0-10V für die
> Tragschiene ordern.
> Die Frage ist, ob es sich lohnt. Ich benötige eine kommastelle
> Genauigkeit.

Die 4-20mA-Version hat mehrere Vorteile:

- die Widerstände der Leitungen zum Sensor (d.h. die Spannungsabfälle an 
diesen Leitungen) verursachen keinen Fehler,
- man kann Drahtbruch erkennen (Strom << 4mA),
- man braucht nur 2 Leitungen (wenn der Sensor die 2-Draht-Fähigkeit 
hat, was bei 4-20mA im Prinzip möglich ist).