1-5V a 4-20mA problema de caída de voltaje

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Espero que alguien pueda ayudarme a solucionar este problema (o al menos encontrar una solución temporal), ya que soy un principiante en circuitos electrónicos.

El siguiente circuito muestra mi configuración. Vin es mi señal de entrada que varía de 1 a 5 V CC, y pasa por un búfer de voltaje y luego a 250Ω que convierte la señal en una salida de 4-20 mA Vout .

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

La salida de este circuito funcionó como se esperaba para la mayor parte del rango de 1 a < 5V, pero tan pronto como la señal comienza a llegar a 5V, el voltaje permanece atascado a ~ 4.79V (~ 19mA) y nunca llega a 5V (20mA). De esto, aprendí que los amplificadores operacionales tienen una impedancia de salida que asumo que causa este problema de caída de voltaje. Calculé una impedancia de salida de aproximadamente ~ 11Ω en el TSV612A que, sumada a 250Ω, hace que la tensión alcance un máximo de 4,79 V para una señal de entrada de 5 V.

Una solución que funcionó fue aumentar Vop (voltaje de suministro del amplificador operacional) a 5.5V, de modo que tuviera un poco más de voltaje para trabajar con el fin de compensar esta caída.

Mi pregunta es la siguiente: ¿existe otra solución que ayude a solucionar este problema de voltaje sin aumentar el suministro de 5 V en el amplificador operacional o cambiar la resistencia de 250Ω? ¿Hay alguna característica de un amplificador operacional que pueda estar olvidando que pueda ayudarme a solucionar este problema?

¡Gracias!

    
pregunta AvantGarde116

3 respuestas

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Creo que entiendes mal lo que es un bucle de 4-20 mA.

En su circuito, incluso si pudiera obtener una corriente de 20 mA a través de la resistencia R1, no podría conducir un Rx de bucle externo con él.
La mayoría de los bucles de 4-20 mA utilizan una fuente de alimentación externa para la alimentación del bucle y pueden tener una caída de voltaje significativa en sus circuitos Rx y cableado de conexión.

Debería estudiar dispositivos como esto que producen una corriente de bucle precisa, aunque es fuente El voltaje para el amplificador operacional es mucho mayor que 5V:

Sucircuitopodríafuncionarmejorasí,aunqueelvoltajedeentradaesde0,4a2,0Vpara4-20mA:

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

El FET tiene un VGS (th) muy bajo y el bucle de salida solo podría soportar un suministro de bucle de 12 V.

    
respondido por el Jack Creasey
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Mi pregunta es esta: ¿existe otra solución que ayude a solucionar este problema de voltaje sin aumentar el suministro de 5 V en el amplificador operacional?

No, conducir a 250 ohmios a 5 V requiere 20 mA. Todavía tengo que ver un opamp que puede suministrar 20 mA mientras tengo una caída de voltaje de 0 V entre la alimentación positiva y la salida.

Deberá tener en cuenta al menos una caída de aproximadamente 0,1 V entre el suministro y la salida positivos de un opamp. Por lo tanto, en Vop = 5 V, lo mejor que puede esperar con un buen opamp es 4.9 V.

En sin corriente , un indicador puede generar la tensión de alimentación total en la salida (por lo tanto, 5 V en su caso), pero necesita algo de corriente para que la tensión se reduzca, no hay forma de evitar eso.

    
respondido por el Bimpelrekkie
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simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

No estoy preparado para escribirlo por completo, pero creo que su solución será generar 4-20 mA a partir de un voltaje más bajo. Tal vez divida su entrada para que 5V se convierta en 4V, y use una resistencia de 200 ohmios en la salida, algo así. No hay duda de que existen formas más inteligentes o más eficientes para lograr el mismo fin, pero eso debería ponerte en la dirección correcta para llegar a ellos. Del mismo modo, puede haber dudas acerca de los valores de resistencia precisos elegidos, etc. - Simplemente voy por la idea general.

Dependiendo de su sensor, es posible que desee otro amplificador operacional para amortiguar la señal (o almacenar y "amplificar" en 0.8, o invertir y almacenar en búfer y amplificar en -0.8.)

    
respondido por el Ecnerwal

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