Galvanisch getrenntes 4-20mA Interface

F

Florian Schenk

Guest
Hallo!

Ich benötige für ein Projekt eine Schaltung mit 4-20mA Ein-/Ausgängen,
die galvanisch getrennt werden müssen. Meine erste Idee war:

uC -> DAC -> Optokoppler -> 4-20mA Transmitter

Irgendwie denke ich mir, müsste es doch einen Chip geben, der ein
uC-kompatibles Interface hat und mit einer zweiten Spannung versorgt
eine galvanische Trennung gewährleistet. Meine Suche bei Maxim, Analog
& Co war bisher nicht erfolgreich. Hat jmd. eine Idee bzw. einen Tip
in die richtige Richtung?

Gruss,
Florian
 
Es gibt eine relativ einfache Schaltung mit Doppeloptokopplern. Steht
eventuell im Tieze-Schenk, wenn ich mich nicht irre.

Ein Optokoppler befindet sich vor dem Eingang, der andere Optokoppler im
Rückkopplungszweig des OP.

Gruß

Stefan
 
Irgendwie denke ich mir, müsste es doch einen Chip geben,
Wenn es ihn ( als Hybrid ) gäbe wäre er teuer und schwer
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beschaffbar. Preiswert sind Schaltungen aus Standardbauteilen.

4-20mA Ein-/Ausgängen,
a) Naheliegend sind Optokoppler und gute Genauigkeit
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erreicht man durch digitalen Betrieb a la PWM oder
U/f-Wandler. Dann muß das Meßsignal aber eher DC sein.
b) Schlechtere Genauigkeit, etwas weniger Schaltungsaufwand
haben analoge Optokoppler.
c) wie a) aber mit Pulsübertrager, kann man sich ja was auf
Ringkern wickeln. Die sind nicht so lahm wie Optokoppler,
sodaß man bei etwas Aufwand Geschwindigkeit und Genauigkeit
bekommt.
Für konkretere Vorschläge wäre gut zu wissen
* wieviele Kanäle in und out ?
* jeder Kanal eigene getrennte Speisung oder z.B.
4 Sender aus gemeinsamem Netzteil versorgt ?
* welche Genauigkeit: 8 Bit ? 12 Bit ?

MfG JRD
 
Florian Schenk wrote:

Hallo!

Ich benötige für ein Projekt eine Schaltung mit 4-20mA Ein-/Ausgängen,
die galvanisch getrennt werden müssen. Meine erste Idee war:

uC -> DAC -> Optokoppler -> 4-20mA Transmitter

Irgendwie denke ich mir, müsste es doch einen Chip geben, der ein
uC-kompatibles Interface hat und mit einer zweiten Spannung versorgt
eine galvanische Trennung gewährleistet. Meine Suche bei Maxim, Analog
& Co war bisher nicht erfolgreich. Hat jmd. eine Idee bzw. einen Tip
in die richtige Richtung?

Gruss,
Florian
Es gibt anstatt von Optokopplern neuerdings magnetisch gekoppelte Verfahren.
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Leider habe ich den Namen vergesssen, ichc meine , dass sie von AD
produziert wurden. Das ist vor Monaten mal der Hype gewesen, aber jetzt
habe ich nichcts mehr davon gehört.

Robert
 
Florian Schenk schrieb:

Ich benötige für ein Projekt eine Schaltung mit 4-20mA Ein-/Ausgängen,
die galvanisch getrennt werden müssen.
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Schau dir mal HCNR200 bzw. HCNR201 von Agilent an.


Gruß Dieter
 
Am 2004-09-08 schrieb Florian Schenk:

Ich benötige für ein Projekt eine Schaltung mit 4-20mA Ein-/Ausgängen,
die galvanisch getrennt werden müssen. Meine erste Idee war:

uC -> DAC -> Optokoppler -> 4-20mA Transmitter

Irgendwie denke ich mir, müsste es doch einen Chip geben, der ein
uC-kompatibles Interface hat und mit einer zweiten Spannung versorgt
eine galvanische Trennung gewährleistet. Meine Suche bei Maxim, Analog
& Co war bisher nicht erfolgreich. Hat jmd. eine Idee bzw. einen Tip
in die richtige Richtung?
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Suche mal ein wenig im Internet:
Trennverstärker für obiges Signal sind Standardbauteile in der
Analogmesstechnik. Wenn du solche Teile nicht unbedingt bei Phoenix
Contact suchst, sind sie auch durchaus bezahlbar.


--
Mit freundlichen Grüßen

Jürgen Bors
---
 
R.Freitag wrote:
Florian Schenk wrote:


Hallo!

Ich benötige für ein Projekt eine Schaltung mit 4-20mA Ein-/Ausgängen,
die galvanisch getrennt werden müssen. Meine erste Idee war:

uC -> DAC -> Optokoppler -> 4-20mA Transmitter

Irgendwie denke ich mir, müsste es doch einen Chip geben, der ein
uC-kompatibles Interface hat und mit einer zweiten Spannung versorgt
eine galvanische Trennung gewährleistet. Meine Suche bei Maxim, Analog
& Co war bisher nicht erfolgreich. Hat jmd. eine Idee bzw. einen Tip
in die richtige Richtung?

Gruss,
Florian

Es gibt anstatt von Optokopplern neuerdings magnetisch gekoppelte Verfahren.
Leider habe ich den Namen vergesssen, ichc meine , dass sie von AD
produziert wurden. Das ist vor Monaten mal der Hype gewesen, aber jetzt
habe ich nichcts mehr davon gehört.

Robert
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nennen sich ADUM1100 bzw ADUM1400 und sind von AD, wenn man Wert auf
niedriges Rauschen legt, nicht zu empfehlen!

Gruß Alex
 
Florian Schenk wrote:
Besser:

uC -> 2-3 Optokoppler -> DAC mit I2C oder SPI -> 4-20mA Transmitter

Brauchst Du eine Stromquelle oder geht auch eine Senke?
Wenn Senke, kannst Du DAC und Transmitter auch direkt aus der
Stromschleife versorgen, ansonsten ist ein DC/DC Wandler nötig.
Übrigens gibt es serielle DAC's mit eingebautem Transmitter,
AD421 z.B. wäre geeignet. Dank 3-Draht Interface einfach optisch
zu trennen.


> uC -> DAC -> Optokoppler -> 4-20mA Transmitter
 
On Wed, 08 Sep 2004 19:33:55 +0200, Florian Schenk
<schenk@schema2000.de> wrote:

Hallo!

Ich benötige für ein Projekt eine Schaltung mit 4-20mA Ein-/Ausgängen,
die galvanisch getrennt werden müssen. Meine erste Idee war:

uC -> DAC -> Optokoppler -> 4-20mA Transmitter

Irgendwie denke ich mir, müsste es doch einen Chip geben, der ein
uC-kompatibles Interface hat und mit einer zweiten Spannung versorgt
eine galvanische Trennung gewährleistet. Meine Suche bei Maxim, Analog
& Co war bisher nicht erfolgreich. Hat jmd. eine Idee bzw. einen Tip
in die richtige Richtung?
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Erstmal danke für alle Antworten! Ich benötige 4 Ein- und 4 Ausgänge.

Ich fasse mal zusammen:

1. Möglichkeit:

DAC -> Optokoppler (z.B. HCNR200) -> Transmitter
Gleicher Weg geht auch in die andere Richtung.

2. Möglichkeit:

SPI/I2C/?? angeschlossener Transmitter/Receiver mit getrennten
Digitalsignalen, z.B. mit ADUM14XX.

Soweit richtig?

Da ich eher im uC-Bereich angesiedelt bin, ist mir die 2. Möglichkeit
natürlich sympathischer :)

Habe ich das soweit richtig zusammengefasst?

Gruss,
Florian
 
Florian Schenk schrieb:

Soweit richtig?
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Ja.


Da ich eher im uC-Bereich angesiedelt bin, ist mir die 2. Möglichkeit
natürlich sympathischer :)
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Aber für die Erste hast du eine fix&fertige Applikation im Datenblatt
des HCNR200/201, hab ich selbst schon verwendet und irgendwo auch mal
fertige Module für TX bzw. RX zu gar nicht utopischen Preisen gesehen.
Einfach mal bei Agilent anfragen, die sollten eigentlich wissen wer
sowas herstellt.



Gruß Dieter
 
On Thu, 09 Sep 2004 12:23:09 +0200, Dieter Wiedmann
<Dieter.Wiedmann@t-online.de> wrote:

Florian Schenk schrieb:

Soweit richtig?

Ja.


Da ich eher im uC-Bereich angesiedelt bin, ist mir die 2. Möglichkeit
natürlich sympathischer :)

Aber für die Erste hast du eine fix&fertige Applikation im Datenblatt
des HCNR200/201, hab ich selbst schon verwendet und irgendwo auch mal
fertige Module für TX bzw. RX zu gar nicht utopischen Preisen gesehen.
Einfach mal bei Agilent anfragen, die sollten eigentlich wissen wer
sowas herstellt.
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Da hast Du natürlich recht. Nur wäre sich der Bauteilaufwand bei der
"Digital"-Lösung kleiner als bei der "Analog"-Lösung.

Da ich mich mit der Materie nicht wirklich auskenne, wär mir geholfen,
wenn Du sagst, dass die HCNR20X-Lösung die sinnvollere ist. Dann würde
ich das versuchen :)

Gruss,
Florian
 
Florian Schenk schrieb:

Da hast Du natürlich recht. Nur wäre sich der Bauteilaufwand bei der
"Digital"-Lösung kleiner als bei der "Analog"-Lösung.
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Nicht wirklich.


Da ich mich mit der Materie nicht wirklich auskenne, wär mir geholfen,
wenn Du sagst, dass die HCNR20X-Lösung die sinnvollere ist. Dann würde
ich das versuchen :)
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Sinnvoller? Na ja, da müsste man schon etwas mehr über die
Problemstellung wissen. Ich gehe mal davon aus, dass du fertige 4-20mA
Sensoren und Aktuatoren hast und die galvanisch getrennt an den uC
adaptieren willst. Da sehe ich die Lösung mit den OKs als zweckmäßiger
an, mit A/D und D/A am/im uC wirst du ja wohl schon Erfahrung haben.


Gruß Dieter
 
On Thu, 09 Sep 2004 12:52:38 +0200, Dieter Wiedmann
<Dieter.Wiedmann@t-online.de> wrote:

Florian Schenk schrieb:

Da hast Du natürlich recht. Nur wäre sich der Bauteilaufwand bei der
"Digital"-Lösung kleiner als bei der "Analog"-Lösung.

Nicht wirklich.


Da ich mich mit der Materie nicht wirklich auskenne, wär mir geholfen,
wenn Du sagst, dass die HCNR20X-Lösung die sinnvollere ist. Dann würde
ich das versuchen :)

Sinnvoller? Na ja, da müsste man schon etwas mehr über die
Problemstellung wissen. Ich gehe mal davon aus, dass du fertige 4-20mA
Sensoren und Aktuatoren hast und die galvanisch getrennt an den uC
adaptieren willst. Da sehe ich die Lösung mit den OKs als zweckmäßiger
an, mit A/D und D/A am/im uC wirst du ja wohl schon Erfahrung haben.
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Ok. Da hast du auch wieder Recht. Ich probiers aus.

Gruss,
Florian
 
Habe ich das soweit richtig zusammengefasst?
Völlig klar warum galvanische Trennung und woher
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die Speisung kommt nicht.
Wenn man nur den Controller und ferngespeiste,
ungeerdeneten Sensor hat, hat man nominell Stromquelle
im Controller und nicht unbedingt galvanische Trennung
( vgl die ICs von BurrBrown / TI ).
Es kann allerdings trotzdem praktisch sein im Controller
Optokoppler zu haben und Absturz des Controllers
bei Spikes zu verhindern.
Wenn der Sensor eigene Speisung und/oder eigene Erdung
hat wird Optokoppler schon zwingender wegen Erdschleifen.
Dann muß man aber festlegen welches von beiden Enden
die Speisung vornimmt.
a) das eigene Ende speist immer.
Dann muß man kleinen Trafo oder DC/DC-Wandler einbauen,
hat aber reichlich Strom, was für für kompliziertere
Schaltungen wie die A/D bzw. D/A-Wandler nützlich ist.
b) das eigene Ende ist passiv.
Dann hat man nur die 4-20mA und das Problem mit
4mA Optokoppler linear anzusteuern.
c) universell.
Man hat sowohl Netzteil eingebaut, als auch Schaltung
nach b) und der Endanwender kann beliebig konfigurieren.

MfG JRD
 
Alex wrote:
Es gibt anstatt von Optokopplern neuerdings magnetisch gekoppelte
Verfahren. Leider habe ich den Namen vergesssen, ichc meine , dass sie
von AD produziert wurden. Das ist vor Monaten mal der Hype gewesen,
aber jetzt habe ich nichcts mehr davon gehört.

nennen sich ADUM1100 bzw ADUM1400 und sind von AD, wenn man Wert auf
niedriges Rauschen legt, nicht zu empfehlen!
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Ja, die haben diese Trafos-on-chip. Allerdinx sind das doch
Digitalkoppler, wie ist das jetzt mit dem Rauschen zu verstehen?
Senden die Müll durch die Gegend?

--
mfg Rolf Bombach
 
Rolf Bombach wrote:
Alex wrote:


Es gibt anstatt von Optokopplern neuerdings magnetisch gekoppelte
Verfahren. Leider habe ich den Namen vergesssen, ichc meine , dass
sie von AD produziert wurden. Das ist vor Monaten mal der Hype
gewesen, aber jetzt habe ich nichcts mehr davon gehört.


nennen sich ADUM1100 bzw ADUM1400 und sind von AD, wenn man Wert auf
niedriges Rauschen legt, nicht zu empfehlen!


Ja, die haben diese Trafos-on-chip. Allerdinx sind das doch
Digitalkoppler, wie ist das jetzt mit dem Rauschen zu verstehen?
Senden die Müll durch die Gegend?

ja, die haben einen periodischen Refresh-Zyklus im MHz-Breich, was zu
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unangenehmen Erscheinungen führt, Modulation der Supplyspannungen,
Spikes im mV-Bereich...
 
Alex wrote:

nennen sich ADUM1100 bzw ADUM1400 und sind von AD, wenn man Wert auf
niedriges Rauschen legt, nicht zu empfehlen!

Ja, die haben diese Trafos-on-chip. Allerdinx sind das doch
Digitalkoppler, wie ist das jetzt mit dem Rauschen zu verstehen?
Senden die Müll durch die Gegend?

ja, die haben einen periodischen Refresh-Zyklus im MHz-Breich, was zu
unangenehmen Erscheinungen führt, Modulation der Supplyspannungen,
Spikes im mV-Bereich...
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Hab ich irgendwie befürchtet. Geben eine Seite lang damit
an, wie immun die Dinger gegen Magnetfelder sind...
Mit der Zeit muss man ein Auge dafür entwickeln, was
in Datenblättern "vergessen" wurde... wie schon
damals der Offsetstromdrift beim 741er :-]

--
mfg Rolf Bombach
 
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