4-20 ma salida analógica. circuito para mayor resolución

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Tengo un dispositivo que usa la salida 4-20ma. Quiero convertir esto a un rango de 0 o 0.48V a 2.4V. Así que decidí usar una resistencia de precisión de 120 ohmios.

Mi pregunta es cómo puedo ajustar mi circuito para obtener la máxima resolución posible. Me refiero a lo que sería un buen circuito que pueda captar el cambio de 6ma a 6.2ma o 6.4ma.

¿Quizás incluso un complemento de reducción de ruido en mi circuito de 120 ohmios para ayudarme a obtener mejores resultados?

cualquier consejo bienvenido.

EDIT : no debí haber explicado bien mi situación y lamento el malentendido.

Tengo una salida de 4-20 mA y quiero convertir al rango de mi adc 0-2.4V

entonces la mejor solución es una resistencia de 120 ohmios que uso para tener un voltaje mínimo de 4ma * 120 = 0.48V en mi adc y 20ma * 120 = voltaje máximo de 2.4V en mi adc.

Mi pregunta es sobre el circuito. Ahora solo uso la resistencia de 120 ohmios conectada a los pines de salida de 4-20 m y luego conecto mi resistencia a la adc.

¿Cómo puedo ajustar mi circuito para detectar el cambio más pequeño posible en miliamperios? Quiero decir que quiero captar incluso el cambio más pequeño, por ejemplo, de 6.0 ma 6.2 ma. este cambio en los amplificadores me da un cambio de 0.2ma * 120 = 24mV en mi voltaje. ¿Cómo puedo ajustar mi circuito para que este tipo de cambios se vean mejor en mi anuncio?

Por eso hablé sobre la reducción de ruido en mi primera publicación.

buscando encontré que si mi señal de salida es lenta, puedo agregar un condensador de 100 nF paralelo a la resistencia de 120 ohmios.

Estoy buscando algo como esto pero para ayudar al adc a obtener mejores lecturas de la resistencia de 120 ohmios.

Espero haber aclarado un poco las cosas, de nuevo, cualquier consejo es bienvenido.

    
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2 respuestas

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No dices qué resolución tiene tu A / D, pero probablemente no tengas un problema para empezar. Un A / D de 12 bits (bastante común y disponible integrado en varios microcontroladores) tiene una resolución de 1/4095 de su rango de entrada completo. Si eso es 3.3 V, entonces la resolución es 810 µV.

Desea detectar una diferencia de 200 µA a través de una resistencia de 120, que equivale a 24 mV. Eso es 30 veces la resolución de los 12 bits A / D. Dicho de otra manera, verá una diferencia de 30 conteos en dos lecturas que están separadas por 200 µA. Incluso un A / D de 10 bits le daría unos 7.5 conteos.

¿Dónde está el problema?

    
respondido por el Olin Lathrop
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Yo (posiblemente incorrectamente) leí tu pregunta como

  

"Quiero tomar un subconjunto del rango actual de una salida de 4-20 mA y usarlo para crear un voltaje que cubra la totalidad de mi salida ADC.

Ejemplo: rango completo de 0-20 mA.
 Rango de interés = por ejemplo, 6.0 a 6.4 mA  Entrada máxima de ADC = 5V, por ejemplo.
 Entrada mínima de ADC = 0V decir.

Objeto:

Convierta 6.0 mA a 0V en la entrada ADC.
 Convierta 6.4 mA a 5V en la entrada ADC.  Con respuesta lineal en medio.

Un método:

  • Convierta todo el rango de corriente a un rango de voltaje.

    Suministre un amplificador diferencial que convierte el subconjunto de rango al rango de salida deseado.

    Tratar con señales fuera de rango.

Usa una resistencia para convertir I en V.
Diga usar 100 ohmios para hacer el ejemplo más fácil. Entonces:
4 mA = 0.4V 20 mA = 2.0V

Inicio objetivo = 6.0 mA = 0.6V
 Fin del objetivo = 6.4 mA = 0.64V
 Rango de interés de voltaje = 0.60 - 0.64V = 0.04V

Oscilación de salida = 0-5V
 Oscilación de entrada = 0.04V (arriba)
 Ganancia requerida = 6.0 / 0.04 = 150 x

Use amplificador diferencial.
 Ganancia del amplificador = 150
 La entrada no inversora del amplificador está configurada a 0.06V

Cuando Iin < 6 mA, Vin < 0.06V y la salida del amoplificador es negativa o ilegal. Ignorar.

Cuando Iin > 6,4 mA Vin > = 0,64 V.
 Vout del amplificador > 5V = ilegal. Ignorar.

Cuando 6 mA < = Iin < = 6.4 mA luego 0.60 < = Vin < = 0.64V y
Salida de amplificador = 0-5V.

QED

En la práctica, cuando digo "ignorar" e "ilegal", es necesario organizar los circuitos para tratar adecuadamente las señales fuera de rango. Esto es "solo una cuestión de ingeniería" (que puede ser trivialmente fácil o muy difícil pero probablemente en algún punto intermedio) pero está fuera de los principios básicos mencionados anteriormente.

    
respondido por el Russell McMahon

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