Autor Tema: Salida 4-20ma/0-10V mismo pin  (Leído 1936 veces)

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Desconectado Kid_Bengala

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Salida 4-20ma/0-10V mismo pin
« en: 01 de Agosto de 2019, 08:29:09 »
Hola

Como he indicado por algun post, hace un tiempo en la empresa que trabajaba me "dieron" la opcion a trabajar de autonomo con ellos, ya que parecia que les iba a salir mas rentable, así que por las tardes trabajo en la empresa de electronica de un amigo (asi a media jornada tengo algo mas seguro que lo de autnomo...), como ayudante y poco mas, que no estoy capacitado para diseñar ningun circuito grande.

Pues me han pasado una parte de un diseño para ver si puedo hacerlo, mientras que mi amigo se va de vacaciones de verano. Es una especie de diseño de un circuito industrial pero me han pasado la parte de los sensores, me han dicho que tengo que ver como por una salida de borna puedo sacar una señal 0-10V o 4-20ma, la parte de sacar una u otra la tengo mas o menos clara, porque me dio unas clases de amplificadores operacionales (algo muy basico, que me decia que era un mundo) y tengo algun circuito hecho para sacar una señal 0-10V y otros para 4-20ma y convertir de uno a otros (aunque no se ni donde los tengo). El problema es que por el mismo pin pueda sacar uno u otro, sin puentes ni nada, solo configurable de forma digital... y esto no me queda muy claro.

Por problema de espacio, hay muy pocas bornas de cableado y por ello se tiene que compartir el mismo para las distintas señales de salida, que nunca funcionaran a la vez, ya que por software del microcontrolador se sacara una señal u otra, nunca de forma simultanea. Hasta el momento solo se me ha ocurrido utilizar un DAC dual con un operacional para sacar una de las señales por cada una de las salidas del DAC. Pero tambien he pensado que si con el DAC podria atacar directamente la salida para generar 0-10V y cuando requiera sacar 4-20ma, pasar por la etapa del OPAMP, pero no se muy bien como desactivar esta parte; que por otro lado se me acaba de ocurrir de una de las salidas atacar directamente la borna y la otra pasar por el OPAMP y dependiendo cual active, hara una u otra.

Lo mas sencillo creo que es utilizar una etapa por cada parte, pero como el sitio en el PCB creo que va a ser muy justo, por optimizar el numero de componentes, que funcione correctamente que no por querer hacer algo para ahorrar no funcione correctamente (ya que no tengo mucha experiencia en diseño de circuitos que sean para terceros) y que sea un diseño sencillo, para entenderlo y sea facil la reparacion por si falla.

¿Se os ocurre alguna idea o camino para que pueda investigar y ver si soy capaz de hacerlo? Se podria hacer con un DAC sencillo? Los dac que mire son I2C y SPI. muchas gracias.

Saludos

Desconectado Robert76

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Re:Salida 4-20ma/0-10V mismo pin
« Respuesta #1 en: 01 de Agosto de 2019, 11:30:38 »
Hola, te doy un empujón, seleccionar entre 4/20mA y 0-10V, es prácticamente hablar de lo mismo, así que el mismo op-amp que vayas a usar puede cumplir las dos funciones.
Si se utiliza una resistencia de carga de 500ohms, cuándo por ella circulen 20mA tendrá una caída de tensión de 10V, por lo tanto los fondos de escala son compatibles, usando la misma resistencia. La diferencia radica en que el lazo de corriente 4-20mA arranca desde 4mA en cambio el de tensión lo hace desde 0V.
El tema está que del lado del receptor sepa cuál de las dos señales está ingresando.

Desconectado MGLSOFT

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Re:Salida 4-20ma/0-10V mismo pin
« Respuesta #2 en: 01 de Agosto de 2019, 14:28:27 »
Hola, yo usaria un chip especializado, tipo AD420 de Analog Devices, por ejemplo.

Saludos
Todos los dias aprendo algo nuevo, el ultimo día de mi vida aprenderé a morir....
Mi Abuelo.

Desconectado Kid_Bengala

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Re:Salida 4-20ma/0-10V mismo pin
« Respuesta #3 en: 02 de Agosto de 2019, 09:36:20 »
Hola

Le voy a dar un vistazo a lo que me habeis dicho, lo del opamp, etc; lo veo mas interesante de cara a aprender, asi que aunque voy a mirar ambas y no se cual se hara, pero esa voy a juguetear dias con ella, así aprendo que me viene muy bien tambien. Voy a ver si compro componentes o tengo alguno por aqui a mano e intento experimentar estos dias de verano. Muchas gracias.

Saludos

Desconectado Chaly29

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Re:Salida 4-20ma/0-10V mismo pin
« Respuesta #4 en: 02 de Agosto de 2019, 13:36:00 »
Hola Kid_Bengala, pues aquí te paso un circuito sencillo y bastante eficiente:

 

* 4-20mA - 0-10V.png
(17.13 kB, 1026x566 - visto 1961 veces)


No hay mucho que explicar:

IC1A, junto a R1, R2, R3 y Q1,  conforman una fuente de corriente constante, donde por su configuración la tensión presente en la entrada + (positiva) de IC1A será reflejada en R2, y como esta resistencia está en serie con R3 la caída de tensión en esta última será la misma que la presente en la entrada, por lo que con esta acción estaremos restando la tensión de entrada a la tensión de alimentación del circuito. Para así poder atacar la entrada 0 (positiva) de IC1B.

IC1B junto con R4, R5 y Q2 forman otra fuente de corriente, pero en este caso referenciada a Vcc. Como la caída de tensión presente en R3 es proporcional a la entrada y la resistencia R4 es de 250 ohms y el operacional tratará de igualar las tensiones presentes en las mismas actuando sobre Q1, pues a fondo de escala (+5Vcc en la entrada) será lo siguiente:

5Vcc / 250ohms = 20mA

Y como R4 esta en serie con Q2 y la salida, pues en la salida existirá una intensidad proporcional a la tensión de entrada.

Para el funcionamiento en modo lazo de corriente la tensión de entrada deberá estar comprendida ente 1V para 4mA y 5V para 20mA

En el caso de usarlo como salida de tensión 0-10V, el funcionamiento es similar, pero actuamos enviando 5Vcc al gate de Q3, y este pondrá a GND la resistencia R7 de 500 ohms. Por lo que con una tensión de entrada en IC1A comprendida entre 0 y 5V obtendremos una tensión de salida de entre 0 y 10V.

Por supuesto tu adaptarás el circuito a las tensiones que uses en tu micro. R2, R3, R4 y R7 sería conveniente que sean de precisión. D1, D2 y R6 forman una mínima protección para la salida.

Espero te sea de utilidad.

Dudas o inquietudes solo me consultas.

Un saludo.

Atte. CARLOS.
La teoría es cuando se sabe todo y nada funciona. La práctica es cuando todo funciona y nadie sabe por qué.

Desconectado Eduardo2

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Re:Salida 4-20ma/0-10V mismo pin
« Respuesta #5 en: 02 de Agosto de 2019, 13:41:01 »
De  cara a aprender vas a aprender mas diseñando con AOs, DAC y llaves MOS que programando un integrado que haga todo, pero a la hora de implementar el diseño te lo van a tirar por la cabeza porque va a ocupar mayor espacio físico , componentes discretos y quizás costo que usando un integrado dedicado.
El AD420 es una opción, pero dentro de Analog Devices también tenés opciones mas económicas con salida programable en tensión o corriente.
https://www.analog.com/en/products/interface-isolation/4-20-ma/4ma-to-20ma-loop-da-converters.html

Desconectado Kid_Bengala

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Re:Salida 4-20ma/0-10V mismo pin
« Respuesta #6 en: 07 de Agosto de 2019, 08:55:58 »
Hola

Voy a revisar lo que me habeis comentado e intentar comprar algunas unidades de esos componentes, porque he mirado en eBay y Aliexpress (suelo usarlos para comprar pocos componentes) y no tienen por ejemplo los de Analog Devices que he mirado. Asi que, voy a ver si los encuentro y pruebo todas las versiones que me habeis dicho. Gracias de nuevo a todos.

Saludos

Desconectado elreypic2

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Re:Salida 4-20ma/0-10V mismo pin
« Respuesta #7 en: 07 de Agosto de 2019, 09:59:48 »
Que tal kid_bengala,

La opción que te propone chaly29 es muy buena y sencilla de realizar, solo usa una fuente de voltaje de 24V. Pero obviamente usaría más área de PCON que si usaras un circuito integrado que realice las funciones como los de analog devices.
Creo recordar haber visto otro circuito parecido que usa solamente amplificadores operacionales. Lo voy a buscar y de encontrarlo te lo comparto.

Saludos,

Elreypic

Desconectado elreypic2

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Re:Salida 4-20ma/0-10V mismo pin
« Respuesta #8 en: 07 de Agosto de 2019, 11:58:44 »
Pues lo prometido es deuda. Encontré el circuito que mencioné en mi post anterior pero no en la web, lo encontré entre mis archivos. Este solo era un convertidor de 1-5V de entrada a 4-20mA de salida, así que hice la modificación basada en el circuito de chaly29 para obtener la salida de 0-10V. Pues sin más preámbulos, este es el circuito:

 

* Converter 4to20.JPG
(109.95 kB, 732x579 - visto 1488 veces)


Espero que este también pueda servirte. Cualquier pregunta no dudes en hacerla.

elreypic.

Desconectado Kid_Bengala

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Re:Salida 4-20ma/0-10V mismo pin
« Respuesta #9 en: 08 de Agosto de 2019, 08:10:35 »
Hola

Sois unos cracks ! Yo la verdad que reparar circuitos y pequeños diseños me veo capacitado, pero nada que ver a vuestro nivel, cuando empiezo a ver varios nudos o mallas, ya me vuelvo loco... Tengo pendiente estudiar algo de electronica o renovarme, porque lo que me enseñaron en su día... Pero no encuentro nada online que veo factible para aprender en serio, porque a nivel presencial no hay nada o no puedo hacerlo por tema laboral.

Voy a seguir haciendo recopilación de componentes para probar lo que me habeis pasado todos. Los circuitos de Analog Devices no los encuentro mas que en Mouser y distribuidores, y hacer un pedido con 4-5 componentes...

Muchas gracias a todos.

Saludos

Desconectado Eduardo2

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Re:Salida 4-20ma/0-10V mismo pin
« Respuesta #10 en: 08 de Agosto de 2019, 10:15:30 »
... Los circuitos de Analog Devices no los encuentro mas que en Mouser y distribuidores, y hacer un pedido con 4-5 componentes...

Fijate en Alibaba que tiene todo lo que existe ;)  , tiene la desventaja respecto a Aliexpress que no lo podés resolver de una via web, tenés que mensajear si o si al chino, pues el precio que figura es meramente indicativo y a veces ni siquiera dentro del rango especificado, tanto en mas como en menos.
Además revisar siempre bien datos/costo/dirección de envío porque el chino es de madera en geografía y lo puede mandar a cualquier parte.

Ejemplos:
https://www.alibaba.com/product-detail/PLC-Output-Driver-60V-IC-AD5751ACPZ_60765886728.html?spm=a2700.7724838.2017115.12.18427672Rlcx7V
https://www.alibaba.com/product-detail/AD5423-Current-Source-Sink-LFCSP-LEADFRM_62222973800.html?spm=a2700.7724838.2017115.1.2cca7576AgDo24

Desconectado Kid_Bengala

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Re:Salida 4-20ma/0-10V mismo pin
« Respuesta #11 en: 10 de Agosto de 2019, 10:43:19 »
Ya tengo encargado varios de los componentes y he mandado mensaje en alibaba, a ver que tal que nunca he comprado nada ahi, si los he visitado y el compi ha solido importar contenedores de cosas, pero yo ni idea.

Yo con lo que me explico este sobre amplificadores operacionales, se me ocurrio una cosa pero creo que no la comente. Hacer que por ejemplo si el DAC saca de 0-2,5v funcione el amplificador que da la tension, pero por ejemplo si funciona de 2,5- a 5v funcione tambien pero active la etapa que convierte de 0-10V, igual es un poco descabellado, me viene a la cabeza porque viendo los esquemas he visto que hay que activar un pin para que convierta a 0-10v y el dac creo que iba por I2C o SPI, ahora no lo tengo delante que estoy en casa. Por eso me he acordado, voy a seguir dandole una vueltas estos dias mientras me llegan los componentes.

Algo como que pasando de cierto voltaje active eso automaticamente, transitor o similar.

Saludos

Desconectado Geo

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Re:Salida 4-20ma/0-10V mismo pin
« Respuesta #12 en: 10 de Agosto de 2019, 12:56:25 »
Hablando de operacionales, un opamp como comparador hace precisamente lo que quieres:
https://booleanbite.com/web/el-amplificador-operacional-ii-el-comparador/

Sin embargo, para los circuitos que han compartido (gracias, por cierto :) ), ya que para ambos modos la entrada va de ~0-5V, perderías la mitad de resolución, además de que tendrías que hacer ajustes para que corresponda la entrada a toda la escala de salida que quieres.

El problema es que por el mismo pin pueda sacar uno u otro, sin puentes ni nada, solo configurable de forma digital... y esto no me queda muy claro.
Precisamente el pin que hay que activar te lo permite.
La imaginación es el límite.
Visita mi blog, en inglés o en español :).
Mini curso de introducción a VHDL en MEXCHIP :-/

Desconectado omix

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Re:Salida 4-20ma/0-10V mismo pin
« Respuesta #13 en: 11 de Agosto de 2019, 14:08:51 »
Buenas tardes a todos,
desde mi corto conocimiento en electrónica creo que hay un pequeño problema con la conversión a tensión. Se esta asumiendo que la carga conectada a la salida no consume nada de corriente y eso en muchos casos no es así, por lo que el consumo de la carga a la salida va influir en el voltaje de salida y por tanto, no saldrá exactamente lo deseado. Evidentemente, si la salida va conectada a una carga tipo AO o ADC, la corriente que fluye es muy muy pequeña y el voltaje de salida se vera poco afectado, pero si la carga consume 1mA o más, si puede haber una desviación considerable en la salida. Todo va depender de la precisión que se requiera en el voltaje de salida.

Saludos a todos.

PD: Mi mensaje no es para crear discusión, solo es una opinión nada más, pido disculpas si molesta a alguien.