Forum

Hallo.

Für einen Sensor benötige ich einen Stromausgang von
0 - 20 mA. In meiner Schaltung habe ich eine Analogspannung von 0 - 5 V zur Verfügung die ich umwandeln muss. Deshalb habe ich mir die anhängende Schaltung ausgedacht.

Mein Gedanke war folgender:
Die 250 (150 + 100) Ohm sind mein Messwiderstand. Bei 20 mA fallen über diesen 5 V ab. Diese Spannung messe ich mit einem Differenzierer und gebe die ermittelte Differenzspannung (0 - 5 V) auf den Minuseingang des 2. OP. Meine Regelspannung von 0 - 5 V gebe ich auf den Plus. Eigentlich müsste dann der Strom proportional zur Regelspannung fliessen (dachte ich). Er tut das auch in gewissen Massen. Aber eben nicht von 0 - 5 V. Im Bereich von 0 - 1,2 V fliesst erst bis ca. 0,6 V gar kein Strom. Dann springt er auf ca. 6 mA, geht runter auf 3,8 und beginnt bei 1,2 V zu steigen.

Außerdem ist der Ausgangsstrom abhängig von der Last.

Ich bin kein erfahrener Elektroniker. Vielleicht kann mir jemand von Euch helfen? Was habe ich falsch gemacht?
Jede Hilfe ist herzlich Willkommen!

Vielen Dank dafür

Für meinen Testaufbau habe ich einen LM358N und einen BC547b verwendet und nicht die in der Schaltung aufgeführten Bauteile. Alles andere ist aber gleich.

http://www.elektronik-kompendium.de/forum/upload/20140917171125.pdf

» Jede Hilfe ist herzlich Willkommen!

http://www.adamczewski.com/download/de/tv3gx.pdf

Hallo,
Deine Lösung scheint mir sehr kompliziert - ich bin da so schnell nicht durchgestiegen. Deswegen kommentiere ich das nicht weiter. Das Thema gab es hier schonmal:

http://www.elektronik-kompendium.de/forum/forum_entry.php?id=173262&page=0&category=all&order=time

Für Stromschleifenanwendungen gibt es fertige ICs, das wäre am einfachsten.

Was Du brauchst, ist eine spannungsgesteuerte Stromquelle.

Nimmst Du einen Spannungsregler und schließt den mit einer konstanten Last ab, dann wird der Regler immer seine vorgegebene Spannung (proportional der Referenzspannung)am Widerstand einstellen. Im Lastkreis des Reglers fließt jetzt der Strom I = stabilisierte Spannung / Lastwiderstand. Dadurch hat man im Lastkreis einen konstanten Strom.
Eine steuerbare Stromquelle ist also eine Spannungsquelle mit konstanter Last, deren Referenzspannung variable ist und den Strom im Ausgangskreis vorgibt. Das wäre grundsätzlich mit einem OP-Verstärker machbar. Allerdings hängt die genaue Schaltung von Deinen Anforderungen ab - also Masseverbindungen etc. Wichtig ist, das in Ausgangskreis der Strom als Spannungsabfall an einem Widerstand gemessen wird und als ist-Wert in die Regelung zurückgeführt wird.

Grüsse
Hartwig

» » Jede Hilfe ist herzlich Willkommen!
»
» http://www.adamczewski.com/download/de/tv3gx.pdf

Hallo.

Ein fertiges Gerät nützt mir leider nichts, da die Schaltung in einem Sensor sitzt. Und das das Ding nix kosten darf. Deshalb muss ich's schon selber bauen.

Jens

» Hallo.
»
» Für einen Sensor benötige ich einen Stromausgang von
» 0 - 20 mA. In meiner Schaltung habe ich eine Analogspannung von 0 - 5 V zur
» Verfügung die ich umwandeln muss. Deshalb habe ich mir die anhängende
» Schaltung ausgedacht.
»
» Mein Gedanke war folgender:
» Die 250 (150 + 100) Ohm sind mein Messwiderstand. Bei 20 mA fallen über
» diesen 5 V ab. Diese Spannung messe ich mit einem Differenzierer und gebe
» die ermittelte Differenzspannung (0 - 5 V) auf den Minuseingang des 2. OP.
» Meine Regelspannung von 0 - 5 V gebe ich auf den Plus. Eigentlich müsste
» dann der Strom proportional zur Regelspannung fliessen (dachte ich). Er tut
» das auch in gewissen Massen. Aber eben nicht von 0 - 5 V. Im Bereich von 0
» - 1,2 V fliesst erst bis ca. 0,6 V gar kein Strom. Dann springt er auf ca.
» 6 mA, geht runter auf 3,8 und beginnt bei 1,2 V zu steigen.
»
» Außerdem ist der Ausgangsstrom abhängig von der Last.
»
» Ich bin kein erfahrener Elektroniker. Vielleicht kann mir jemand von Euch
» helfen? Was habe ich falsch gemacht?
» Jede Hilfe ist herzlich Willkommen!
»
» Vielen Dank dafür
»
» Für meinen Testaufbau habe ich einen LM358N und einen BC547b verwendet und
» nicht die in der Schaltung aufgeführten Bauteile. Alles andere ist aber
» gleich.
»
» http://www.elektronik-kompendium.de/forum/upload/20140917171125.pdf

Man kann Schalt- und andere Bilder hier auch direkt hochladen. Ist wesentlich bequemer.

Gruß Andi

» Hallo,
» Deine Lösung scheint mir sehr kompliziert - ich bin da so schnell nicht
» durchgestiegen. Deswegen kommentiere ich das nicht weiter. Das Thema gab es
» hier schonmal:
»
» http://www.elektronik-kompendium.de/forum/forum_entry.php?id=173262&page=0&category=all&order=time
»
» Für Stromschleifenanwendungen gibt es fertige ICs, das wäre am
» einfachsten.
»
» Was Du brauchst, ist eine spannungsgesteuerte Stromquelle.
»
» Nimmst Du einen Spannungsregler und schließt den mit einer konstanten Last
» ab, dann wird der Regler immer seine vorgegebene Spannung (proportional der
» Referenzspannung)am Widerstand einstellen. Im Lastkreis des Reglers fließt
» jetzt der Strom I = stabilisierte Spannung / Lastwiderstand. Dadurch hat
» man im Lastkreis einen konstanten Strom.
» Eine steuerbare Stromquelle ist also eine Spannungsquelle mit konstanter
» Last, deren Referenzspannung variable ist und den Strom im Ausgangskreis
» vorgibt. Das wäre grundsätzlich mit einem OP-Verstärker machbar. Allerdings
» hängt die genaue Schaltung von Deinen Anforderungen ab - also
» Masseverbindungen etc. Wichtig ist, das in Ausgangskreis der Strom als
» Spannungsabfall an einem Widerstand gemessen wird und als ist-Wert in die
» Regelung zurückgeführt wird.

Und genau das mit dem Messen ist mein Problem. Wie messe ich in einem Stromkreis der ausserhalb meiner Schaltung liegt. Die Stromschleife geht ja aus dem Sensor raus zu einer externen Schaltung (z.B. SPS-Eingang) und von dort direkt gegen Masse. Also kann ich nur vorher messen. Deshalb die Schaltung mit dem 250 Ohm Widerstand vor dem Transistor.

Hallo,
da stellt sich zuerst die Frage, ob die Masse des Sensors mit der Masse der SPS identisch sein muss. Im Extremfall braucht man eine galvanische Trennung - die würde das Problem auch lösen.
Du kannst den Stromregler auch auch "hochlegen" und die Positive UB als Bezug nehmen - dann kann der Ausgang auf Masse wirken. Wie gut das geht, ist dan auch von der Sensorschaltung abhängig. Welche Lösung die beste ist, lässt sich ohne weitere Details zu kennen nicht sagen.
Grüsse
Hartwig
ps:
Du hast eine stromproportionale Grösse an R8/R9. soweit OK. Als Bezug für den 1. OPV hast Du dann Ub/2, die Eingangsgröße ist aber der Spannungsabfall an R8/9 bezogen auf Ub, aber eigentlich unabhängig von UB. Dadurch wirken sich - so wie ich das im Moment sehe - Versorghungsschwankungen direkt auf die Schaltung aus.
Ich halte die Schaltung für wenig geeignet. Aber hier ist ne Schaltung, die Deinen Anforderungen recht nahe kommt:
http://www.edn.com/design/power-management/4371307/Convert-1-to-5V-signal-to-4-to-20-mA-output
vo 0-5V macht die 0-20mA....

HArtwig

» Hallo,
» da stellt sich zuerst die Frage, ob die Masse des Sensors mit der Masse der
» SPS identisch sein muss. Im Extremfall braucht man eine galvanische
» Trennung - die würde das Problem auch lösen.
» Du kannst den Stromregler auch auch "hochlegen" und die Positive UB als
» Bezug nehmen - dann kann der Ausgang auf Masse wirken. Wie gut das geht,
» ist dan auch von der Sensorschaltung abhängig. Welche Lösung die beste ist,
» lässt sich ohne weitere Details zu kennen nicht sagen.
» Grüsse
» Hartwig
» ps:
» Du hast eine stromproportionale Grösse an R8/R9. soweit OK. Als Bezug für
» den 1. OPV hast Du dann Ub/2, die Eingangsgröße ist aber der
» Spannungsabfall an R8/9 bezogen auf Ub, aber eigentlich unabhängig von UB.
» Dadurch wirken sich - so wie ich das im Moment sehe -
» Versorghungsschwankungen direkt auf die Schaltung aus.
» Ich halte die Schaltung für wenig geeignet. Aber hier ist ne Schaltung, die
» Deinen Anforderungen recht nahe kommt:
» http://www.edn.com/design/power-management/4371307/Convert-1-to-5V-signal-to-4-to-20-mA-output
» vo 0-5V macht die 0-20mA....
»
» HArtwig

Hallo Hartwig.

Danke für den Link und für die Tips.

Problem: Die Bauteile in dem Link alleine kosten locker 5 - 6 Euro (Analog Devices ist immer Teuer + 2 x FET). Ich habe aktuell einen Chip im Einsatz. Der kostet ca. 4 Euro und kann das auch was die Schaltung kann. Ich suche aber eine günstigere Möglichkeit. Es muss ja keine Präzisionsschaltung sein, die mir eine Auflösung von ein paar µA und eine 100 % Temperaturstabilität liefert. Ich suche was bzw. möchte etwas bauen im Tolleranzbereich von 5 % was aber auch nur 50 Cent oder maximal einen Euro kostet.

Deshalb mein Versuch mit einem Standard OP der übrigens sogar funktioniert. Aber eben nicht so, wie ich es mir vorstellen.

Für viel Geld kann man alles kaufen. Auch Current-Loop-Driver oder ähnliches. Aber wie schaut es mit selber bauen aus?

Danke
Jens

Hallo,
ein Weg wäre, das LT-Konzept mit preiswerten Bauteilen aufzubauen. Wesebtlich an dem Konzept ist, dass die Eingangsspannung sogleich in einen Strom umgewandelt wird und damit der "hochliegende" Stromregler gesteuert wird. Im Text ist erklärt, was wichtig ist. Dementsprechend die Bauteile aussuchen. Billig zu bauen kann sehr teuer werden - vor allen Dingen musst Du ganz genau wissen, was Du machst, Du must klare Vorgaben machen und die auch dann austesten. Der Aufwand wird groß - Du sparst an Bauelementen, brauchst dann das Geld für Bier, Kaffee und Aspirin. Und nur weil es nix kosten darf, wird hier niemand seine Zeit opfern und Dir eine Schaltung entwickeln. Kostenminimierung kann kann auch eine Herausforderung sein und erfordert gute Grundlagen.
Wenn Du mit dem LT-KOnzept nicht klar kommst, dann siehe dir mal die Applikationen vom LM10 an.
Ansonsten kannst Du bei null anfangen, ich hab da mal eine Kopie aus einer alten Applikationsschrift von Exar beigelegt.
Viel Erfolg

» Hallo,
» ein Weg wäre, das LT-Konzept mit preiswerten Bauteilen aufzubauen.
» Wesebtlich an dem Konzept ist, dass die Eingangsspannung sogleich in einen
» Strom umgewandelt wird und damit der "hochliegende" Stromregler gesteuert
» wird. Im Text ist erklärt, was wichtig ist. Dementsprechend die Bauteile
» aussuchen. Billig zu bauen kann sehr teuer werden - vor allen Dingen
» musst Du ganz genau wissen, was Du machst, Du must klare Vorgaben machen
» und die auch dann austesten. Der Aufwand wird groß - Du sparst an
» Bauelementen, brauchst dann das Geld für Bier, Kaffee und Aspirin. Und nur
» weil es nix kosten darf, wird hier niemand seine Zeit opfern und Dir eine
» Schaltung entwickeln. Kostenminimierung kann kann auch eine Herausforderung
» sein und erfordert gute Grundlagen.
» Wenn Du mit dem LT-KOnzept nicht klar kommst, dann siehe dir mal die
» Applikationen vom LM10 an.
» Ansonsten kannst Du bei null anfangen, ich hab da mal eine Kopie aus einer
» alten Applikationsschrift von Exar beigelegt.
» Viel Erfolg
»
»
»
»

Hallo Hartwig.

Danke für die vielen Tips
Stimmt. Manchmal kann billig wirklich teuer werden.

Auf der anderen Seite sind viele IC's einfach deshalb viel zu teuer, weil sie viel mehr Funktionen bieten als man für die Anwendung wirklich benötigt.

Was ich suche ist im Grunde eine einfache Schaltung. Alles was ich bisher fertig gefunden habe kann 10 x mehr als ich eigentlich benötige. Ich muß einen aktuellen Messwert für eine externe Regelung ausgeben. Genauigkeit spielt dafür eine untergeordnete Rolle.

In so fern hast Du mir mit der Applikationsschrift wirklich weitergeholfen. Ich bin halt, was Elektronik betrifft, nur ein Novize.

Danke vielmals für Deine Hilfe!!!


Jens

Hallo,
schön, dass das etwas geholfen hat. Eine Anmerkung noch:
Die Schaltung 12 der Applikation kann man statt mit npn auch mit pnp Transistoren aufbauen und statt auf Masse (-Ub) auf +Ub als Bezugspotential legen. Dann arbeitet die Schaltung mit der Bürde an Masse. In dem Falle musst Du aber Deinen Sensor, dessen Ausgang wahrscheinlich auch auf Masse bezogen arbeitet, wieder anpassen, da der Stromregler "hoch" liegt. Und damit wärst Du genau bei der zuerst von mir verlinkten LT-Schaltung. Da ist also nicht viel "überflüssig". MOSFETS bieten sich in der Schaltung an, weil die keine Steuerströme habe, die zusätzliche Fehler darstellen könnten. Und die Schutzdioden am Ausgang machen auch Sinn.....In der Beschreibung sind die Fehlerquellen genannt - Du kannst also mit Metallfilmwiderständen 1% oder 0.1%, standard OPVs (FET-Eingang!) und einfachen MOSFETS anfangen und sehen, ob das so reicht....
Viel Erfolg
Hartwig

» Hallo,
» schön, dass das etwas geholfen hat. Eine Anmerkung noch:
» Die Schaltung 12 der Applikation kann man statt mit npn auch mit pnp
» Transistoren aufbauen und statt auf Masse (-Ub) auf +Ub als Bezugspotential
» legen. Dann arbeitet die Schaltung mit der Bürde an Masse. In dem Falle
» musst Du aber Deinen Sensor, dessen Ausgang wahrscheinlich auch auf Masse
» bezogen arbeitet, wieder anpassen, da der Stromregler "hoch" liegt. Und
» damit wärst Du genau bei der zuerst von mir verlinkten LT-Schaltung. Da ist
» also nicht viel "überflüssig". MOSFETS bieten sich in der Schaltung an,
» weil die keine Steuerströme habe, die zusätzliche Fehler darstellen
» könnten. Und die Schutzdioden am Ausgang machen auch Sinn.....In der
» Beschreibung sind die Fehlerquellen genannt - Du kannst also mit
» Metallfilmwiderständen 1% oder 0.1%, standard OPVs (FET-Eingang!) und
» einfachen MOSFETS anfangen und sehen, ob das so reicht....
» Viel Erfolg
» Hartwig

Hallo Hartwig.

Die in Fig.14 beschriebene Zeichnung aus der Applikationsschrift ist ideal für meine Anwendung. Wenig Bauteile und eine perfekte Funktion. Was will ich mehr!
Du hast mir sehr geholfen. Danke nochmals!!!
Gruß
Jens

» Die in Fig.14 beschriebene Zeichnung aus der Applikationsschrift ist ideal
» für meine Anwendung. Wenig Bauteile und eine perfekte Funktion. Was will
» ich mehr!
» Du hast mir sehr geholfen. Danke nochmals!!!
» Gruß
» Jens

Diese Schaltung interessierte mich. Will man sie anhand des Schaltbildes verstehen, bekommt man Kopfschmerzen! Ich baute sie einfach auf. Um bis exakt null regeln zu können verwendete ich eine symmetrische Spannungsversorgung +/- 15V. Der 15kOhm Widerstand am Eingang sorgte dafür, dass das Eingangsspannungsspeisende Netzteil auch exakt 0V lieferte. Bei 5V und 10mA lag der Fehler bei +2%. Bei 2,5V und 5mA bei +1%.

Der OPV war ein 741

Hallo Olit,
die Kopfschmerzen lassen sich deutlich reduzieren, wenn man die Schaltung zunächst mit einer Bürde von 0 Ohm, also kurzgeschlossenem Ausgang, betrachtet.
Den Nachteil der Schaltung sehe ich allerdings in der recht beschränkten Aussteuerbarkeit.
Find ich übrigens gut, dass Du das einfach mal aufgebaut hast.
Ach ja, und der 741 passt da ganz genau, die Schaltung stammt aus einem Exar-Datenbuch von 1978 - da war der 741 noch Standard...den XR5534 und den XR072 gabs aber schon....
Grüsse
Hartwig

» Hallo Olit,
» die Kopfschmerzen lassen sich deutlich reduzieren, wenn man die Schaltung
» zunächst mit einer Bürde von 0 Ohm, also kurzgeschlossenem Ausgang,
» betrachtet.
» Den Nachteil der Schaltung sehe ich allerdings in der recht beschränkten
» Aussteuerbarkeit.
» Find ich übrigens gut, dass Du das einfach mal aufgebaut hast.
» Ach ja, und der 741 passt da ganz genau, die Schaltung stammt aus einem
» Exar-Datenbuch von 1978 - da war der 741 noch Standard...den XR5534 und den
» XR072 gabs aber schon....
» Grüsse
» Hartwig

Mit dem Prinzip der Schaltung aus deinem Link, baute ich einst eine regelbare Stromquelle mit einer Genauigkeit von 0,1%. Allerdings hatte ich die drei messenden Widerstände aus 1% Widerständen ausgemessen und aussortiert.
Die Schaltung ist in einem kleinen Experimentiernetzteil integriert.

http://www.elektronik-kompendium.de/forum/forum_entry.php?id=194157&page=0&category=all&order=time