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Vorschlag - remote Sensor, Verstärker mit Phantomspeisung (Schaltungstechnik)

verfasst von geralds , Wien, AT, 11.04.2016, 11:02 Uhr
(editiert von geralds am 11.04.2016 um 16:58)

Servus Bastlerfix,

hier habe ich dir zwei Beispiele von Schleifenverstärkern zusammen gestellt.

Der Punkt:
du willst doch remote Sensoren über deine CAT5 (oder CAT6) Kabelei montieren.
Nun, mit diesen beiden Beispielen geht das.
Der eine hat einen Eingang gegen Sensor_GND (0Volt)
Der andere hat eine Sensorbrücke vorgesetzt, mit Instrumentenvestärker als Buffer.

In beiden Fällen hast den Schleifenverstärker 4-20mA mit Phantomspeisung.
Das ist genau der Grund für so eine Anordnung.
Weil, sonst brauchst auch mehr Kabeladern.
Die Schleife geht durch ein verdrilltes Adernpaar und wird am Lastwiderstand abgegriffen.
Am Lastwiderstand brauchst dann einen Transimpedanzverstäker, der den Strom zu einer Spannung umwandelt, die dann zum ADC geht.

Mit dem AD8420 hast vorne einen Spanungsteiler, ähnlich beim Voltmeter, damit zu zB 0-5V oder 0-10V dort anlegen kannst.
Der ADR02 ist eine Referenz von 5,000 Am Ausgang.
Die Spannungsversorgung kann zw. 12 und 36V sein, also sehr weitreichend.
Probiere auch zB eine 9V Blockbatterie, eventuell könnte das auch als unterstes Limit gehen; bzw. müsste man einige Widerstände anpassen.
Aber, wenn 12bis ist, ist das schon ...na.. probieren....

Mit dem ADA4091-2 - ist ein OPAMP, kannst den Schleifenamp machen und! den zweiten freien im Häubchen kannst nun fein für eine Sensorbrücke verwenden.
Auch hier hast eine Referenz notwendig.
Da hier nun aber an der Brücke sehr wenig Spannung am Abgriff anliegt, brauchst einen entsprechenden Instrumentenverstärker; mit dem AD8226 zB als solchen.
Der R3 mit 1,008kOhm stellt die Verstärkung ein, V50.
-> Hier sind nun eben 3 Funktionsmodule eingebaut.
1 - Brücke mit Stromquelle (ADA4091-2 erste Hälfte)
2 - Instrumentenamp AD8226
3 - Schleifenamp - ADA4091-2 zweite Hälfte mit Treibertransistor ZXT13N50DE6 (Zetex, bzw. Diodes)

Am Lastwiderstand - greift der OPAMP als Vorverstärker für den ADC ab.

Suche Transimpedanzverstärker...

Hier im ELKO hat Thomas eine tollen Minikurs vorgestellt, Operationsverstärker (I-U_Amp inklusive):
http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/opa1.htm

In einem deiner früheren Threads angeknüpft:
du wolltest einen LDR mit OPAMP als Lichtsensor remote durch CAT Kabel machen.
Mit der obigen Schaltung, zB der ersten, geht das.
Du kannst einen LDR_Rvor-Spannungsteiler entweder gegen GND, oder plus schalten.
Der LDR ändert bei anleuchten seinen R_Wert, der mit dem OPAMP_U_aus den Schleifenverstärker mit der Spannungsänderung entsprechend antreibt.
Dann wird diese in den Strom umgewandelt und in die Leitung geschrieben.
Am Ende wird mit dem Schunt (Load_R) eine entsprechende Spannung abgegriffen und am Ausgang zum ADC, oder sonst wo hin geführt.
So kannst nun auch mehr als deine gewünschten 10m Kabel überbrücken.
Vorteil zudem - ein CAT Kabel hat ja 4 Paare und den Schirm.
Somit kannst 4 Sensorgruppen wo anbauen, und einen µC mit 4 ADC-Kanälen bedienen; zB Atmel, oder PIC.

ZXT13N50DE6; Transistor
http://www.farnell.com/datasheets/73091.pdf
http://at.farnell.com/diodes-inc/zxt13n50de6/transistor-npn-sot23-6/dp/9525394

AD8420; Instrumentenverstärker
http://www.farnell.com/datasheets/1887448.pdf
http://at.farnell.com/analog-devices/ad8420armz/amp-instrumenten-rro-8msop/dp/2081031

AD8226;
http://www.farnell.com/datasheets/1790003.pdf
http://at.farnell.com/analog-devices/ad8226arz/ic-instr-verst-rker-r-r-lp-13ma/dp/1827360

ADR02;
http://www.farnell.com/datasheets/1536598.pdf
http://at.farnell.com/analog-devices/adr02aujz/spannungsreferenz-reihe-5v-tsot/dp/2067814

ADA4091-2;
http://www.farnell.com/datasheets/1780733.pdf
http://at.farnell.com/analog-devices/ada4091-2arz/op-amp-1-27mhz-0-46v-us-nsoic/dp/2376743

Achtung dabei:
der Schleifen_GND darf nicht mit dem Schirm zusammengeführt werden, sonst wird ein Fehlstrom eingeprägt.
Schirm ist die Erde, sonst nix. Schleifen_GND ist Signal_GND (zB. wie bei RS-232, pin 7; aber Erde auf Häubchen).

Viel Erfolg
Grüße
Gerald
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