4-20MA,0-5V,0-10V隔离变送器元器件选型
在直流变送器这一行还是新手,最近设计变送器的产品,很苦恼。输入输出无非就是4-20MA,0-5V,0-10V,要求隔离,电源隔离怎么做到的?比如我要设计一个产品,作用就是输入4-20MA,输出0-5V,要求电源隔离输入输出隔离,选用的运放LM358,LM324之类的可以满足了吗?精度是0.5%
有没有高手有相关资料的?谢谢 不知道发到这里合不合适,帖子不要沉啊{:cry:} 撸主可以搜索下,有个挺详细的资料。 zkcheng606 发表于 2013-9-9 11:39 static/image/common/back.gif
撸主可以搜索下,有个挺详细的资料。
大体也都搜索过,没个人问很难做的 两种方案:1、自己用脉冲变压器做DC/DC隔离;2、购买现成的DC/DC隔离电源模块。 同样的问题我也在弄 xiongh 发表于 2013-9-9 13:25 static/image/common/back.gif
两种方案:1、自己用脉冲变压器做DC/DC隔离;2、购买现成的DC/DC隔离电源模块。 ...
运放要求呢??普通运放 没问题吧 hongyancl 发表于 2013-9-9 13:30 static/image/common/back.gif
同样的问题我也在弄
你也是做变送器这一行的吗??有问题多讨论 关注。。。。。。 parkdom 发表于 2013-9-9 13:46 static/image/common/back.gif
关注。。。。。。
多谢关注,找到一些资料,分享一下
模拟信号的隔离是非常头疼的,有时候不得不需要隔离。大部分基于以下需要:
1.隔离干扰源;
2.分隔高电压。
隔离数字信号的办法很多,隔离模拟信号的办法却没有想象的那么多,关键是隔离的成本,比想象的都要高出许多。特别是要求精确测量的场合,模拟信号的隔离,成本高得更加是离谱的无法想象。我从事这种系统开发多年,对自己所知道的隔离方法做个小小的总结:
数字隔离方法:
1. 光耦;
2. ADI 的磁隔离芯片,ADuMXXXX(XXXX为数字代号,如 I2C的ADuM1250);
3.自己用变压器隔离。
数字隔离办法,一般实现的都是单向数字信号的隔离,对于双向数字信号,需要两个隔离单元来实现,体积非常的惊人;很难减小体积。相对于速度很成本,如果速度小于100KHz一下,个人推荐用Ps2501这样的常用光耦隔离数字信号,很好的性价比,隔离度也非常的高。一般Ps2501这样的光耦隔离度都在3000V/RMS以上。
但是如果隔离数字信号的频率在200KHz以上,用Ps2501这样的光耦就不行了,要换高速的数字光耦,价格成本也上去了,不划算了。所以可采用ADI的磁隔离芯片。最便宜的磁隔离芯片每通道的价格在$0.7,算下来人民币也才4~5块人民币,选在6N137、6N136这样的高速光耦,已经没有性价比可言,浪费大量的PCB空间用于隔离部分。成本在4块左右,甚至更高,主要看你的6N137的采购量。但ADuM系列的磁隔离芯片的尺寸小很多很多,价格相比也很有优势。唯一美中不足的是磁隔离芯片的隔离电压只能到1000V左右,这个是个很头疼的问题。如果只是隔离干扰源,自然没问题,如果是隔离高电压,那么要仔细考量一下设计了。
自己用隔离变压器来隔离的办法,一般人是用不到的,因为完全没有经济效益。它只有一点好处,就是隔离电压可做得非常高,一般只有变频器、逆变器等IGBT的驱动,需要隔离非常大的电压,超过5000V;才使用。因为一般的芯片和光耦都实现不了了。
模拟信号的隔离:
1.线性光耦;
2. 隔离放大器 ;
3.频压转换和压频转换+数字隔离;
4.飞电容;
5.采用DA/AD+数字隔离的办法实现模拟信号的采样复原,进而实现隔离的办法;
6.普通光耦实现的线性隔离。
线性光耦,做过隔离的朋友都知道。如以前的TIL300,不过好像已经不生产了。可以选择Vishy的IL300作为替代。作为一般模拟信号的线性隔离,是个不错的选择。(我就不上传图了),一般来讲,线性光耦需要两个运放和一些高精度电阻组成合适的电路才能完成信号的隔离。也只是单向隔离。 IL300的价格在十几块钱人民币左右,如果想得到比较好的温度特性,需要两个比较好的运放,所以整个隔离下来的成本在每路:30RMB/Ch, 隔离的频率在200kHz左右。线性度其实并不理想,0.1%的精度都比较难保证;但手册上写着可以到0.01%的伺服精度。实际上,因为温度的影响,线性度在+/-0.5%,所以有更高隔离线性度的童鞋们就不能选择这种办法了。但对于大多数场合都是可以的;
隔离放大器,这个是个终极的宝贝啊,有很多厂家都有, 中国小厂一堆生产这种东西的。线性度都能达到0.1%,比较上档次的是Ti和ADI的隔离放大器,这些东西的成本很高。Ti有一款号称是全球价格最低的隔离放大器,ISO124 。隔离放大器的话,性能稳定,线性度良好,大多数都能达到或远远超过0.1%,都能达到0.01%;但价格的话至少都在40RMB/Ch,ADI的就更加离谱了,大概能到40dollar/Ch,对于做一般工业产品的制造商来讲,实在是望而却步。
第三种方法和第五种方法大同小异,都是把模拟信号变为数字信号然后再隔离数字信号。数字信号再复原成模拟信号,所以,这也意味着这种电路复杂得很。但从隔离效果上讲,应该是一种比较合理的隔离方式。至少在成本和精度上,和隔离放大器最有一拼的。压频转换和频压转换都非常的贵,所以,这种器件不适合做低带宽信号的转换;压频和频压转换不需要单片机的参与,电路上更为简洁,可靠性也更高。如果使用AD/DA转换复原,需要单片机或者FPGA等控制电路的参与,从开发角度来说,需要比较多的精力。相对于频压转换的方法,比较罗嗦,复原的信号带宽和AD/DA的带宽有关。但选择合适的芯片和单片机,如cortex-M0的32位单片机,40MHz左右,几块钱人民币。配合合适的AD/DA,成本也能控制在30RMB/ch,但效果比IL300要好很多,主要是隔离的线性度可以有个非常好的保证。
飞电容,飞电容我没试过,但是飞电容也是个思路特殊的隔离方案。相对于其他的隔离方案,首先是不需要隔离电源;其次是电路简单。飞电容就是将模拟信号作为源,对一个合适的电容进行充电,充完电后,将飞电容切换到测量电路一边,与向飞电容充电的电路完全断开。电容对测量电路放电。测量电路测量出电容的电压。即实现了电压信号的隔离。这个电路的核心在于,切换电容,并控制切换时间。最好使用继电器,但普通的继电器寿命有限,这种玩法肯定就报废了。要使用湿簧继电器;湿簧继电器应该不是便宜的东西,这种方法我也没试过,但是理论上是完全可行的。只不过信号带宽是小得可怜。可能只有10Hz吧。
普通的光耦只是使用了特殊的思路,用另外一个光耦做第一个光耦的反馈和补偿,如下图。
这种方法呢,个人觉得隔离一般的信号还可以,因为没有Datasheet等保证,实际上大批量应用是很难保证一致性和稳定性的。只是应用于线性度要求非常不高的场合。成本在所有模拟信号隔离方案里应该是最低的,可以做到5块钱/ch以下。 本帖最后由 xiongh 于 2013-9-9 15:43 编辑
我不是做隔离模块的,只是用过。 线性光耦隔离,如果不考虑成本效果还是很不错的。
原来用过HCNR201。顺便附文一篇。{:sweat:} 文件上传不了。
xiongh 发表于 2013-9-9 14:16 static/image/common/back.gif
我不是做隔离模块的,只是用过。 线性光耦隔离,如果不考虑成本效果还是很不错的。
原来用过HCNR201。顺便 ...
谢谢,hcnr201我也用过,线性还是不错的,最麻烦的是DCDC隔离电源模块,不知道用那种好,网上的DCDC隔离电源模块好像都要20多元(12V电压输出) 看看金升阳的吧。 lr120363092 发表于 2013-9-9 13:49 static/image/common/back.gif
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模拟信号的隔离是非常头疼的,有时候不得不需要隔离。大部分基于以下 ...
分析透彻 顶一下!!!!! hmily241 发表于 2013-9-9 14:44 static/image/common/back.gif
看看金升阳的吧。
嗯,我查查,不知道价格怎可样 楼主数量多不,我可以定做 楼主纯模拟还是可以数字可以数字嘛采样过来pwm输出光耦出去运方加三极管放大 qwbbwdrws 发表于 2013-9-10 08:15 static/image/common/back.gif
楼主纯模拟还是可以数字可以数字嘛采样过来pwm输出光耦出去运方加三极管放大 ...
没规定方案的,不过最好还是纯模拟好点,成本上说,纯模拟也低点吧 模拟到数字到模拟简单一点 qwbbwdrws 发表于 2013-9-10 09:11 static/image/common/back.gif
模拟到数字到模拟简单一点
模拟到数字的话,用什么单片机,什么ADC和DAC?? 中间有个哥们说的没错。这个精度需要用AD,然后变压器或光耦传输数字信号,再DA输出,用这种方法隔离。 why800 发表于 2013-9-10 09:46 static/image/common/back.gif
中间有个哥们说的没错。这个精度需要用AD,然后变压器或光耦传输数字信号,再DA输出,用这种方法隔离。 ...
AD的话我用过STM32F100C8T6,自带AD和DA转换电压还是挺准确的。价格还不错,在DCDC隔离电源有什么建议吗??谢谢 lr120363092 发表于 2013-9-10 10:35 static/image/common/back.gif
AD的话我用过STM32F100C8T6,自带AD和DA转换电压还是挺准确的。价格还不错,在DCDC隔离电源有什么建议吗 ...
隔离电源买模块,高中低档都有。你需要在隔离的两侧都有单片机。用两片单片机。一个AD,一个DA。中间可用串口协议通讯。数据通道用光耦隔离。 纯模拟的话,在采样端用V-F电压频率变换芯片,再用光耦隔离,输出端用带DA的单片机也行。单片机对脉冲测频率转换为电压。这样的芯片也有很多。精度也不错。 why800 发表于 2013-9-10 10:43 static/image/common/back.gif
纯模拟的话,在采样端用V-F电压频率变换芯片,再用光耦隔离,输出端用带DA的单片机也行。单片机对脉冲测频 ...
嗯,好的,谢谢 要DAC干嘛STM8LADC采样进来TIMER PWM 输出 精度0.1%绝对没问题光耦出去的电源 用不同组别开关变压器两组就可以了前级5V-3.3V 后级12~15V 你前级输入到单片机也要隔离吗? qwbbwdrws 发表于 2013-9-10 11:37 static/image/common/back.gif
要DAC干嘛STM8LADC采样进来TIMER PWM 输出 精度0.1%绝对没问题光耦出去的电源 用不同组别开关 ...
这个方案好。 这东西,大多数都是通过变压器磁隔离的,新手很难搞的,如果你用ad,da的办法,要考虑现场干扰保护什么的,价格也不低了,况且你新手你敢用stm8l的单片机用在这种本身就有干扰的环境,还要保持一定的精度,这东西金升阳才卖70多块钱,基本上没实用价值,要是做个论文,评个职称忽悠忽悠还行 zhinengyibiao 发表于 2013-9-10 12:40 static/image/common/back.gif
这东西,大多数都是通过变压器磁隔离的,新手很难搞的,如果你用ad,da的办法,要考虑现场干扰保护什么的, ...
隔离变送器没有实用价值???是指这些所谓隔离方式没有隔离效果吗??单片机在有干扰环境确实不知道会不会死机什么的,做这个完全没经验 why800 发表于 2013-9-10 12:21 static/image/common/back.gif
这个方案好。
我担心,单片机在ADC采集电压那一端,单片机会受到干扰,出现死机什么的 lr120363092 发表于 2013-9-10 13:20 static/image/common/back.gif
我担心,单片机在ADC采集电压那一端,单片机会受到干扰,出现死机什么的 ...
选择抗干扰好一点的MCU,例如PIC,AVR等。端口加TVS,做一些防干扰的设计。不会有问题的。
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