4-20 mA Stromschleifendesign

Ich habe an einem 4-20-mA-Senderprojekt gearbeitet und bin mit einem Problem stecken geblieben. Mein Design basiert auf dem Evaluierungsboard CN0319 , aber ich habe einige davon geändert, damit es mit anderen Teilen des Designs funktioniert.

Unten ist mein Design, ich möchte, dass es 4-20 mA Strom überträgt, wenn der Eingang des Operationsverstärkers ein PWM-Tastverhältnis von 0-100% ist. Es verwendet eine 24-V-Stromversorgung und senkt sie auf 5,7 V, um den gesamten Stromkreis zu versorgen.

4-20mA_design

Mein Problem ist, wenn ich versuche, einen Ausgangsstrom von 4-20 mA mit einem Lastwiderstand von 0-500 Ohm zu treiben. Bei einer Last von etwa 400-500 Ohm erfasst die Schaltung den Ausgangsstrom wie gewünscht. aber wenn der Lastwiderstand 0-400 Ohm beträgt. Der Strom geht etwas höher als er sein sollte. Wenn ich beispielsweise 4 mA treiben möchte, kann meine Schaltung 4 mA bei etwa 420-500 Ohm treiben. Aber bei 0 Ohm misst es etwa 4,2 mA und geht langsam auf 4 mA zurück, wenn ich den Lastwiderstand auf 420 Ohm erhöhe.

Um 4–20 mA zu treiben, muss die Eingangsspannung an V- des Operationsverstärkers 0–0,6 V betragen. Also messe ich V- und V+ im Vergleich zu DGND, die Spannung V- ist bei jedem Lastwiderstand konstant, aber V+ wird niedriger, wenn der Lastwiderstand 0-400 Ohm beträgt. Was fehlt mir, wenn ich den Strom bei Last 0-500 Ohm konstant machen möchte.

Ich habe die Spannung über Rload mit einem Oszilloskop gemessen und beginne, eine Welligkeit zu sehen, wenn ich die Rload verringere. Je mehr Rload nach unten geht, desto mehr Brummspannung geht nach oben. Also habe ich die Spannung an Pin3 gemessen und die Welligkeit gesehen. Habe das aber nicht an der Eingangsspannung an Pin2 gesehen. Die Eingangsspannung an Pin2 stammt von PWM und wird durch den Tiefpassfilter geleitet, um DC zu erzeugen.

Das ist die Spannung an Pin3 bei Rload = 356 OhmGeben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Das ist die Spannung an Pin3 bei Rload = 445 OhmGeben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Ist Ihr OPA244 Rail-to-Rail am Ausgang?
@winny Vielen Dank, dass Sie sich meine Frage angesehen haben. Ich bin ziemlicher Neuling und mein Englisch ist nicht gut. Es tut mir Leid. Wie auch immer, ich habe das Datenblatt überprüft, es besagt, dass die Ausgangsspannung von 0,1 V bis (Vs +) -0,75 V gehen kann (SPEZIFIKATIONEN: VS = +2,6 V bis +36 V). Also, ich denke, es ist Rail-to-Rail.
Was Winny fragt, ist, ob die Spannung an Pin 6 des Operationsverstärkers richtig zwischen 0 V und 5 V schwingt.
0,1 V ist nicht Rail-to-Rail (aber fast) und könnte erklären, warum Sie Probleme bei niedriger Impedanz und damit niedriger Ausgangsspannung sehen. Können Sie es mit einem von R2R beworbenen versuchen? Könnten Sie einen Ballastwiderstand in Reihe vertragen?
Oh Danke. Lassen Sie mich versuchen, es durch das neue zu ersetzen.
Hast du die Ausgabe mit einem Oszilloskop überprüft?
@winny Meinten Sie R in Serie mit Rload setzen?. Ich habe bereits versucht, 500 Ohm anzulegen, und dann kann ich konstant 4-20 mA Strom mit Rload um 0-250 Ohm treiben, darüber funktioniert meine Schaltung nicht richtig (ich nahm an, dass ihre Leistung nicht ausreicht). Mein Ziel ist es, 500 Ohm bei 24 V Versorgung zu erreichen.
Die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers muss nur den Bereich von 450 mV bis 900 mV gegen Masse abdecken (siehe Basis-Emitter-Spannung als Funktion des Kollektorstroms im Datenblatt des BC847 ). Es ist der Eingangsspannungsbereich des Operationsverstärkers, um den Sie sich kümmern müssen, da die Eingangsspannung zwischen 0 mV und 600 mV liegt. Der Eingangsspannungsbereich Ihres Operationsverstärkers geht bis auf 0 herunter, also sollte es in Ordnung sein.
@SpehroPefhany Ich habe die Spannung über Rload als Ihren Rat überprüft. Bitte sehen Sie aus der Frage.
Frage, sind L4 und L5 eine Gleichtakt-Unterdrückungsdrossel oder sind sie separate Induktivitäten? Ich kann keine Informationen über die Teilenummer finden, um zu sagen, wie hoch ihre Induktivität ist, aber ich bezweifle, dass das sowieso das Problem ist.
Sieht so aus, als hättest du ein Stabilitätsproblem. Die Frequenz sieht verdächtig niedrig aus (Aliasing?). C38 könnte dazu beitragen, versuchen Sie, Ihr Oszilloskop auf Mikrosekunden und nicht auf ms im horizontalen Sweep einzustellen.
@Felthry Es handelt sich um Gleichtaktdrosseln, deren Induktivität 2,2 mH beträgt. Ich kann das Datenblatt auch nicht finden, ich habe es nur unter alten Teilen gefunden. Ich habe versucht, sie zu entfernen, dann habe ich sowohl auf Rload als auch auf Pin 3 des Operationsverstärkers keine Welligkeit mehr gesehen. Also, ich denke, das ist das Problem. Danke für den Hinweis.

Antworten (1)

Wie Feilthry betonte, könnte mein Problem die Commom-Mode-Drosseln L4 und L5 sein. Also habe ich versucht, sie durch neue zu ersetzen (neues Teil ist RL822-3R3K-RC), dann war mein Problem gelöst. Es kann jetzt konstant 4-20 mA Strom am Lastwiderstand bei 0-500 Ohm treiben.

Tut mir leid, dass ich kein Datenblatt für KV03405 finden kann, um Parameter zu vergleichen. Ich denke, das liegt daran, dass die neuen Drosseln eine höhere Eigenresonanzfrequenz haben als die letzte.

4-20 mA Stromschleifendesign
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v