Преобразование 4-20mA в 0.0008-13.6 Вольт

[Doremis]

Здравствуйте, дорогие РадиоКотики.

Такая задача:
Питание однополярное, 15 Вольт, ток 4..20 мА.
Пускаю его через шунт 100 Ом, снимаю с него напряжение U от 0.4 до 2 Вольт.
Далее строю схему дифференциального неинвертирующего усилителя на ОУ по формуле (U*8.5)-3.4.

Проблема заключается в том, что при напряжении с шунта 0.4 В, на выходе ОУ должно быть напряжение менее 1 мВ.

ОУ общего применения имеет минимально напряжение на выходе 1.2-1.4 Вольт.
Пробовал прецизионный
ОУ типа rail-to-rail около 17мВ.

Конструируется данное устройство для замены датчика давления работающего по напряжению на датчик давления работающего по току. АЦП понимает напряжения от 0 до 15 Вольт, с шагом 1 мВ, где 1 Вольт- 1 Bar.

Можете посоветовать, какой ОУ можно использовать для такой задачи или иные схемные решения.

[12943]

Что ли вы не понимаете: получить сопротивление 100005 ом невозможно?

[Doremis]

12943 писал(а):

Что ли вы не понимаете: получить сопротивление 100005 ом невозможно?

Сопротивления я могу подстроечными резисторами подогнать, а по факту - у меня претензионные резисторы 0.05%

[12943]

Последнее сообщение целиком и, особенно "претензионные", говорит о вашей некомпетентности.
Настоятельно рекомендую найти специалиста.

[Martian]

Который скажет, что этот АЦП должен стоять около датчика, а если так хочется гнать по токовой петле потом, то HART-модем в помощь

[Doremis]

Martian писал(а):

Который скажет, что этот АЦП должен стоять около датчика, а если так хочется гнать по токовой петле потом, то HART-модем в помощь

Датчик и плата с АЦП находятся в одном корпусе, прежний датчик полетел из-за хорошего удара, а таковых датчиков(необходимого диапазона измерения давления) на рынке нет. Есть только датчики (с необходимым диапазоном), которые работают по току. Поэтому и нужно преобразовать ток в напряжение.
Т.е. такая последовательность датчик->(преобразователь ток-напряжение)->АЦП.

[12943]

Признавайся, рус партизан, что за оборудование, только подробно.

[El-Eng]

Лучшее, что можно сделать - организовать отрицательное напряжение питания ОУ, хотя бы в несколько десятых вольта (ОУ, естественно, должен быть Rail-To-Rail по выходу). Есть много микросхем инверторов напряжения, в конце концов, такой инвертор можно сделать на микросхеме КМОП-логики. Существует и специально заточенная под вашу задачу микросхема, LM7705, но ей нужно питание +5В.
Можно, конечно, просто подтянуть выход ОУ к источнику имеющегося отрицательного напряжения резистором в несколько килоом, это будет работать, но хуже.
Еще можно попробовать поставить на выход ОУ эмиттерный (истоковый) повторитель (естественно, охваченный общей ООС). Смысл в том, чтобы нулю на выходе схемы соответствовало ненулевое напряжение на выходе ОУ. Но в этом случае выходное сопротивление схемы при нуле на выходе будет (практически) равно сопротивлению эмиттерного резистора, как правило, не менее килоома. Это сильно ограничивает допустимый входной ток АЦП, например, чтобы паразитное напряжение на выходе было не более 1 мВ при резисторе в 1К, входной ток АЦП должен быть менее 1 мкА. Плюс такого решения в том, что не нужен источник отрицательного напряжения. Естественно, ОУ должен быть достаточно прецизионным.

[Martian]

12943 писал(а):

Признавайся, рус партизан, что за оборудование, только подробно.

да пипец, как обычно. Почему они считают, что здесь сидят телепаты, которым не требуется предоставлять информацию? Притом, что практически для любого датчика у производителя можно запросить рекомендации по решению. Но нет, зачем? Можно, кое-как сформулировав и вооружившись прецизионными резисторами, спросить на форуме...

[Doremis]

El-Eng писал(а):

Лучшее, что можно сделать - организовать отрицательное напряжение питания ОУ, хотя бы в несколько десятых вольта (ОУ, естественно, должен быть Rail-To-Rail по выходу). Есть много микросхем инверторов напряжения, в конце концов, такой инвертор можно сделать на микросхеме КМОП-логики. Существует и специально заточенная под вашу задачу микросхема, LM7705, но ей нужно питание +5В.
Можно, конечно, просто подтянуть выход ОУ к источнику имеющегося отрицательного напряжения резистором в несколько килоом, это будет работать, но хуже.
Еще можно попробовать поставить на выход ОУ эмиттерный (истоковый) повторитель (естественно, охваченный общей ООС). Смысл в том, чтобы нулю на выходе схемы соответствовало ненулевое напряжение на выходе ОУ. Но в этом случае выходное сопротивление схемы при нуле на выходе будет (практически) равно сопротивлению эмиттерного резистора, как правило, не менее килоома. Это сильно ограничивает допустимый входной ток АЦП, например, чтобы паразитное напряжение на выходе было не более 1 мВ при резисторе в 1К, входной ток АЦП должен быть менее 1 мкА. Плюс такого решения в том, что не нужен источник отрицательного напряжения. Естественно, ОУ должен быть достаточно прецизионным.

Благодарю за совет!
Действительно, про генератор отрицательного напряжения даже мысли не было.

Признавайся, рус партизан, что за оборудование, только подробно.

Что касаемо устройства. Эти преобразователь с датчиком будут трудится в установке для заправки автокондиционеров.

12943 писал(а):

Признавайся, рус партизан, что за оборудование, только подробно.

да пипец, как обычно. Почему они считают, что здесь сидят телепаты, которым не требуется предоставлять информацию? Притом, что практически для любого датчика у производителя можно запросить рекомендации по решению. Но нет, зачем? Можно, кое-как сформулировав и вооружившись прецизионными резисторами, спросить на форуме...

А в чем собственно недостаток информации. Вопрос сформулирован и входные данные тоже, не?
А датчик этот импортный, этим всё сказано.

[AlexS4]

если без отрицательного питания - можно попробовать маленький n-mos fet какойнить ao3400 вниз, затвор на выход оу, от стока 3k3 на +15V
входы оу поменять местами, оос и выход со стока.


и, главное, нет ни малейшего смысла вытаскивать синфазное наверх делителями! это колхоз, дико ухудшающий точность и стабильность. даже без отрицательного питания у огромной кучи оу общего примения есть входы на pnp транзисторах позволяющие синфазное засадить на 0 и даж на -300mV скажем.

[Doremis]

AlexS4 писал(а):

Согласен с замечанием, что касается точности и стабильности, однако нынешние познания не позволяют понять, как можно без поднятия синфазных 400mV, сохранять выходное напряжение равным Uвых=(Uвх*8.5)-3.4 ?

Последний раз редактировалось Doremis Ср ноя 29, 2023 12:39:00, всего редактировалось 2 раз(а).

[12943]

Doremis писал(а):

А в чем собственно недостаток информации. Вопрос сформулирован и входные данные тоже, не?
А датчик этот импортный, этим всё сказано.

Пока что информации не было совсем, никакой.
Вот информация:

Добавлено after 3 minutes 12 seconds:
Вот именно такая информация и нужна. Не про фреон, а про то, как дальше используется сигнал с датчика: откл/вкл, цифровая индикация, и т.д., и т.п.

[Martian]

AD74115

[u37]

Для начала, дайте ссылку на описание (ТТХ) того датчика в который вам надо сделать эмуляцию.
Второе. Если он, этот датчик, питается от однополярного напряжения, то о каких 0.0008 и13.6 Вольт может идти речь? Это будет даже не золотой, а платиновый датчик, просто по вЫходу.
В-третих, в-принципе невозможно получить 0.0008 при однополярном питании. Желающие оспорить вспоминают о шуме и однополярном сигнале, попутно о детекторном приемнике.

Урезайте сферическую курицу до нормальных условий, тогда и решение будет нормальным.

[Doremis]

u37 писал(а):

Для начала, дайте ссылку на описание (ТТХ) того датчика в который вам надо сделать эмуляцию.
Второе. Если он, этот датчик, питается от однополярного напряжения, то о каких 0.0008 и13.6 Вольт может идти речь? Это будет даже не золотой, а платиновый датчик, просто по вЫходу.
В-третих, в-принципе невозможно получить 0.0008 при однополярном питании. Желающие оспорить вспоминают о шуме и однополярном сигнале, попутно о детекторном приемнике.

Урезайте сферическую курицу до нормальных условий, тогда и решение будет нормальным.

В чем заключается сферичность курицы?

Дано напряжение на входе 0.4-2 Вольт, задача - получить на выходе напряжение 0-13.6 Вольт, с шагом 1 мВ

Можно даже на формулу посмотреть и все (Uвх*8.5)-3.4

Зачем знать датчик и что-то ещё, если проблема не в датчике или чем-то ещё.

[12943]

Проблема, конечно, не в датчике, а в твоей некомпетентности, в силу которой ты не в состоянии понять ошибочность своих действий.

Задача решается приобретением универсального контроллера, его стоимость ок. 5 т.р.
Он предназначен для датчиков чегоугодно со стандартными выходами, в том числе 4-20
и обеспечивает индикацию и коммутацию по установленным параметрам.

[u37]

Doremis, я бы мог "подумать за вас", т.к. вы в вопросе не разбираетесь. Но и делать за вас и уговаривать сделать правильно всяко не стану.
Прислушивайтесь к тем, кто хочет вам помочь, и без гонора. Учтите на будущие темы.

[Doremis]

Задача решена. Добиться на выходе ОУ напряжения <1мВ удалось, организовав отрицательное питания с помощью инвертирующего преобразователя ICL7660SCPAZ.

Благодарю всех, принявших участие в обсуждении.

Отдельная благодарность El-Eng, за нужное направление размышления.

[El-Eng]

Отдельная благодарность El-Eng, за нужное направление размышления.

Не за что.

Если интересно, то вашу задачу можно решить так:

Conv.png

(2.42 KiB) Скачиваний: 197