Análisis del circuito de 4-20 mA

El LM317 proporciona protección contra cortocircuitos al circuito, puede asumir que el voltaje en el extremo superior del sensor de presión es más de 20 V, a menos que el sensor de presión intente suministrar más de aproximadamente 22 mA.

La resistencia de 100 ohmios reduce la disipación en el sensor de presión (puede mejorar un poco la precisión) y reduce el rango de cumplimiento en un par de voltios (no es necesariamente algo bueno, pero como veremos, no es una problema). Los sensores típicos de presión de puente son bastante sensibles a la temperatura y reducir la disipación mejora la precisión y la estabilidad (por lo general, tienen compensación de temperatura, por supuesto, pero esa compensación generalmente es estática y no se corrige también para los cambios dinámicos) .

La resistencia de 220 ohmios es la más importante para la precisión. El voltaje que entra en el ADC es de 0,88 a 4,4 V nominalmente (ignorando cualquier carga del ADC).

El sensor de presión es un instrumento alimentado por bucle, lo que significa que siempre tiene suficiente voltaje para que funcione, ajustará la caída de voltaje en sí mismo para suministrar la corriente requerida. Usted dice que el voltaje es un mínimo de 9V. Si sumas las gotas que mencioné anteriormente 20V- 2V - 4.4V, todavía tiene 13.6V. Incluso si el suministro de 24 V es un poco bajo, hay suficiente voltaje para el sensor.

Tenga en cuenta que debería haber alguna protección en el ADC (no se muestra) porque un cortocircuito directo de la entrada a +24 podría permitir que fluyan casi 200 mA (suponiendo un suministro de 5 V en el ADC), que es más que suficiente para causar mucho daño. Si hay una pinza en la entrada del ADC, la resistencia de 100 ohmios limitará la corriente, aunque probablemente se quemará a menos que sea grande (disipación de 3.6W).

Q1: con un limitador de corriente en la entrada, el sensor de voltaje verá el voltaje total de la fuente menos una pequeña caída en el limitador. Esto es hasta el límite de corriente, después de lo cual el voltaje del sensor de presión bajará a cualquier valor necesario para mantener la corriente en el límite.

Q2: especulación ya que no proporciona detalles sobre el sensor de presión, pero puede ser que haya una especificación de caída de voltaje máxima en el sensor y con solo 220 esa caída de voltaje podría excederse a bajas corrientes. También podría ser para protección contra cortocircuitos ADC, o incluso para permitir que se lea una señal sin interrumpir el bucle (¿es R2 un valor de precisión?).

P3: No tienes una corriente constante, tienes 4-20 MADC. Entonces necesitas repensar tu premisa de corriente constante. Toda la corriente que fluye a través de R3, R2 y el sensor pasa por el limitador de corriente, que es variable (nuevamente: 4-20 MADC).

En general, los transmisores de bucle de corriente suministran sus señales a través de uno o más dispositivos, como puntos de computadora, medidores, registradores de papel, etc. Dado que es un bucle, todos los dispositivos obtienen la misma señal exacta y sin tener en cuenta variables como la señal resistencia del alambre Estos transmisores son muy comunes en toda la industria,

Le sugiero que retire el LM317 y R1, y aplique 24V directamente al terminal + del transmisor de presión. Tomará tanta corriente como necesite hasta 20 mA (por lo general, una condición de rango excesivo se limita a 22 ~ 24 mA).

R2 no sirve para nada en un arreglo de fuente actual. La corriente depende de la presión y el cumplimiento del transmisor. Insertar R2 solo roba de su cumplimiento.

R3 es una resistencia de resistencia de sentido o carga. Está allí para convertir la señal actual de nuevo en un voltaje utilizable. A la izquierda en el valor actual, su A / D verá voltajes de (4ma * 220 ohms = 0.88V) a la presión más baja y (20mA * 220 ohms = 4.4V) a la presión más alta. El desplazamiento y el intervalo resultantes se pueden calibrar en el software.

Normalmente, la resistencia sensorial está dimensionada para producir 1-5V o 2-10V para su uso con A / D, por conveniencia y para maximizar el rango de A / D.