So, also mich würde mal interessieren wie die Industrie ihre analogen Sensorausgänge erzeugt. Genauer geht es mir um einen 0 - 10V Ausgang. Bitte keine Hobbybastler Ideen o.ä.
Öhm. Die Industrie macht das genau so, wie ein Hobby-Bastler das auch tun würde. DAC -> Operationsverstärker. Dazu dann vielleicht noch ein bisschen Schutzschaltung. Wenn man Bock hat, gibt's nen Texas XTR11x mit einem 500R-Widerstand, ist aber auch nur Spielerei.
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Mit einem DAC hinreichender Auflösung und Genauigkeit gepaart mit einem bipolar versorgten OP-Amp (+-12..+-15)...ggf. auch mal asymmetrisch versorgt z.b. -5...15V etc. Die 0V erreicht man unter Last nur sauber wenn man den OPV mit <0V versorgt. Einheitssignale nach DIN IEC 60381-2 ist hier dein Freund.
ok schaise, dann werd ich um eine Bipolare Spannungsversorgung nicht drum rum kommen, trotzdem danke an euch. Für den OP-Amp dann normalen Amp und externes Feedback und dann kalibrieren oder gibt es da irgendwie ICs die nen festen Gain von z.B. 2 haben?
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Sebastian R. schrieb: > Öhm. Die Industrie macht das genau so, wie ein Hobby-Bastler das auch > tun würde. > > DAC -> Operationsverstärker. > > Dazu dann vielleicht noch ein bisschen Schutzschaltung. Genau. Vor 30 Jahren hat man das bei Siemens bspw. mit einem DAC707 (16-Bit-DAC) gemacht. Das Photo zeigt die drei Wandler auf einer Servo-Karte, die so auch in unserer Sinumerik 810 verwendet wird (hier für X, Z, Spindel). Dahinter dann nur noch ein OP070-Präzisions-OpAmp und dann geht's zur Regelung/Endstufe. Falls Du damit experimentieren möchtest: diese Karten gibt es mittlerweile sehr preiswert bei ebay, oftmals mit gesockelten DACs. P.S.: die Ansteuerung läuft übrigens immer noch einwandfrei. Industrieware eben.
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save schrieb: > dann werd ich um eine Bipolare Spannungsversorgung nicht > drum rum kommen In der Industrie werden +24V gegen GND verwendet, alles andere ist unueblich. Wegen der Nachteile von0-10V Signalen (kein Drahtbruch erkennbar) wurden dann 4-20 mA Signale erfunden.
save schrieb: > und dann kalibrieren oder gibt es da irgendwie > ICs die nen festen Gain von z.B. 2 haben? Wenn du genaue Widerstände nutzt, kommst du schon genau auf 2. Aber da du ja auch deinen Sensor-Fehler, Float-Fehler, Spannungsversorungsfehler und DAC-Fehler raus haben möchtest, wirst du um's Justieren nicht umher kommen. Je nach Messbereich würde auch Single-Supply mit R2R-OP gehen. Dann ist der untere Bereich/Anschlag nur halt etwas ungenauer/nicht erreichbar. Oder mit den (eigentlich sinnvolleren, aber weniger verbreiteten) 2...10V geht dann auch Single-Supply.
Wendels B. schrieb: > In der Industrie werden +24V gegen GND verwendet, alles andere ist > unueblich. Ja. Aber du kannst dir auf deiner Sensor-Schaltung dann die Spannungen erzeugen, die du brauchst, auch negative. Dein Mikrocontroller und DAC laufen ja auch nicht mit 24V. Wendels B. schrieb: > Wegen der Nachteile von0-10V Signalen (kein Drahtbruch erkennbar) wurden > dann 4-20 mA Signale erfunden. Oder 2...10V, die etwas unüblicher, aber trotzdem von vielen Messwandlern und SPSen eingestellt werden können. 4...20mA hat den Vorteil, dass der Leitungswiderstand egal ist und man mit Stromschleife sogar auf 2-Leiter kommen kann.
Wendels B. schrieb: > In der Industrie werden +24V gegen GND verwendet, alles andere ist > unueblich. Das ist auch mein Problem, ist die Lösung dann über einen Spannungsinvertierer Bauteil oder ähnliches eine negative Spannung zu erzeugen üblich oder wie löst man das? Wendels B. schrieb: > Wegen der Nachteile von0-10V Signalen (kein Drahtbruch erkennbar) wurden > dann 4-20 mA Signale erfunden. Du sprichst mir aus der Seele, da gibt es auch wunderschöne DACs, billig, hohe Genauigkeit und Auflösung, nur Vorteile, aber Cheffe will beides, Strom und Spannung....
Das beantwortet meine Fragen, hab ich leider nicht gesehen als ich meine Frage formuliert habe, danke danke!
Ein wichtiger Faktor beim Operationsverstärker ist auch, an welcher Stelle der Feedback-Widerstand die Ausgangsspannung misst. Wenn dahinter noch Schutzwiderstände und Dioden kommen, dann können darüber noch etwas Spannung abfallen und das Ausgangsergebnis verfälschen. Idealerweise misst man natürlich direkt an der Ausgangsklemme, dann muss man den Feedback-Zweig aber auch vor ESD, EMV und ähnlichem schützen. Also ein bisschen Gehirnschmalz sollte man schon reinstecken, wenn man einen robusten und gleichzeitig genauen Ausgang will :D
Sebastian R. schrieb: > Ein wichtiger Faktor beim Operationsverstärker ist auch, an welcher > Stelle der Feedback-Widerstand die Ausgangsspannung misst. Wenn dahinter > noch Schutzwiderstände und Dioden kommen, dann können darüber noch > etwas Spannung abfallen und das Ausgangsergebnis verfälschen. > > Idealerweise misst man natürlich direkt an der Ausgangsklemme, dann muss > man den Feedback-Zweig aber auch vor ESD, EMV und ähnlichem schützen. > > Also ein bisschen Gehirnschmalz sollte man schon reinstecken, wenn man > einen robusten und gleichzeitig genauen Ausgang will :D Ehrenmann, vielen Dank, hat mir als Praktikant schon viel geholfen !
save schrieb: > Das ist auch mein Problem, ist die Lösung dann über einen > Spannungsinvertierer Bauteil oder ähnliches eine negative Spannung zu > erzeugen üblich oder wie löst man das? Ja genau so löst man das. Die 24V verwendet ja kaum einer intern. Das ist lediglich ein übliches Level für den Vorsorgungsbus. Der Rest läuft dann unter Point of Load Converter. Man erzeugt sich also auf dem Board eine entsprechende Versorgung. Das gibt es fertig als winziges THT oder SMD Modul (Traco, AD, Ti, ....) oder man macht es eben zu Fuß. Als induktiver Schaltwandler z.b. 24V auf 2x12V (geht mit einem Chip) oder mit switched capacitor Invertern. Soll es wirklich genau sein um 0 dann brauchst du es bipolar. R2R I/O Op Amps sind da auch keine Lösung, speziell wenn die Last nicht super hochohmig ist. Es gibt im Standard auch die 1....10V Schnittstelle, die entschärft das Dual Supply Problem. Die Stromschnittstellen haben natürlich auch noch andere Vorteile. Die Schleife ist sehr viel weniger anfällig gegen Störungen.
Sebastian R. schrieb: > Wenn man Bock hat, gibt's nen Texas XTR11x mit einem 500R-Widerstand, Warum einen U->I Wandler, um dann einen I->U Wandler daraus zu machen, wenn man nur eine leistungslose 0-10V braucht? 0-10V und 0-20mA sind so steinalte Schnittstellen und wer mal die DIN IEC381 Teil 1+2 dazu gelesen hat, lacht sich schlapp was da alles nicht drin steht. Potentialtrennung ist nicht vorgeschrieben. 0-10V ist GND bezogen, wenn also beide Geräte unterschiedliches GND Potential haben, geht das voll in den Wert ein. Daher nimmt man ja auf längeren Strecken 4-20mA. Oder eben Potentialgetrennt mit DCDC Wandler, high speed Koppler, PWM DAC oder auch beliebig komplizierter. Ich musste gerade ein neues Design auseinanderreissen und einen 0-5V zu 0-20mA Wandler diskret bauen, weil nur noch 0815 Massenware halbwegs verfügbar ist und die XTR11x von einem Tag auf den anderen von 6K lagernd zu 'frag gegen Ende 2023 nochmal' gewechselt sind. Also ja, 0815 OP aus der Grabbelkiste mit dual supply tut es super. R2R mit single supply packt die 0V nicht ganz. Robust wird es durch die Schutzbeschaltung. Dazu das OP DB und die anzuwendenden Tests für die Einsatzbedingungen lesen und die Zustände verhindern die Defekte verursachen. Schlimmer wirds nicht.
Sensoren, die mit 0-10V-Ausgang geliefert werden, sind meist keine hochpräzisen Teile. Deswegen spielt es auch keine Rolle, wenn der Ausgang nicht exakt die 0V erreicht, sondern noch ein paar mV übrig bleiben. Somit wird auch keine negative Versorgungsspannung benötigt. Der Anwender eines solchen Sensors muss halt wissen, dass er den Ausgang nicht oder nur gegen GND belasten sollte, wenn er auch im unteren Spannungsbereich noch gute Ergebnisse wünscht. Oft will er auch gar nicht den gesamten Messbereich nutzen, dann gibt es sowieso kein Problem.
Also die DIN IEC 381 Teil 2 ist da ganz eindeutig. Für um die 60€ bekommt man von Beuth drei Seiten. Das Deckblatt mit den nationalem Vorwort. Seite 2 mit mehr Vorwort und einer Einleitung wo man sich zum Kaffe und Kuchen getroffen hat. Aus Seite 3 steht dann was eine Potentialtrennung ist, ohne irgendeinen Bezug zur Schnittstelle. Dann steht da noch was von um und bei 0-10V und es wird absolut nichts definiert was Abweichung, Rippel, Rauschen, offset Spannung oder sonstwie irgendeine nützliche Information sein könnte. Man möge nur bitte die Spitzenwelligkeit und das Rauschen jeweils mit all seinen Frequenzen angeben wenn man den Klumpatsch dokumentiert. Ja, all seinen Fequenzen. Keinerlei Einschränkung im Wertebereich oder Auflösung. Und nein, zu Quellenimpedanz oder Innenwiderstand des Empfangskreise wird nichts gesagt ebensowenig zur Linearität. Aber kein Prob, das ganze Gelumpe ist eh nicht bindend. Es wird nur der Wunsch geäussert das doch bitte irgendjemand dieses Stück Papier ernst nehmen möge. Wenn man also einen 0-10V Ausgang baut, der statt 0V nur bis 2V runterkommt und dann mit expotentiellem Verlauf auf 15V statt 10V hoch geht, bei 1M Innenwiderstand, ist das ebenso Normkonform, wie der Eingangskreis mit 1R Innenwiderstand, der sich bei -0.001V oder +10.001V in die ewigen Jagtgründe verabschiedet und in dem Bereich dazwischen zufällige Werte annimmt. Mit anderen Worten: R2R reicht oder reicht nicht. Je nachdem wie hoch man sich die Meßlatte auflegt. Lustige Anekdote: Zum 0-10V Signal steht in der IEC381 das es sich aus dem 0-20mA Stromsignal aus IEC381-Teil 1 ableitet. In Teil 1 steht aber das das 0-20mA Signal gestrichen wird und nur noch 4-20mA genutzt werden soll. Damit gibt es eigentlich das 0-10V Signal auch nicht mehr und eigentlich müsste das dann ein 2-10V Signal sein. Also baut was ihr wollt oder wofür der Kunde Euch bezahlt. Es wird mit absoluter Sicherheit deutlich besser als die stengsten Vorgaben der IEC381 😂
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