pic ile 4....20mA çıkış üretmek

[inventor]

merhaba arkadaşlar
Ben endüstriyel elektronik ile uğraşıyorum. Sanayide entrumantasyon cihazları arasında haberleşme işlemleri ( Bir yerin sıcaklığı,basıncı,seviyesi.......v.b.) ü. standart altında gerçekleştirilir.

0...10V
0....20mA
4....20mA

Bunlardan en sık kullnılanı 4.....20mA olanıdır. Bizlerinde oldukça sık bir şekilde 4...20mA üretecine ihtiyacımız olmaktadır. 4...20mA arasında akım üretebilen bir devre yapabilirmiyiz? bu devrenin çıkrmasını istediğimiz akımın kontrolü program iinde sabit olabileceği gibi zaman zaman dışarıdan potansiyometre ilede ayarlanabilmeli. Şimdiden teşekkür ediyorum.

[ete]

inventor arkadaş,

Güzel bir konu açtın. Teşekkür ederim. Uzun zamandır kafamı kurcalayan bir konu. Önce senin konuya biraz açıklık getirdikten sonra kafama takılanları açıklayacağım ve senden bilgi bekleyeceğim.
Şimdi Ohm kanununu biliyorsun. I=V/R. İLk aklıma gelen bu kanun oldu tabiiki. Belki diğer arkadaşlar başka çözümler bulabilirler. Veya henüz konuya yeni ısınıyoruz ısındıkça yeni bir yol bulabiliriz. Ancak yenisini buluncaya kadar biraz sesli düşünelim. Normalde Pic'e voltaj ürettirmek mümkün. Yani 0-5 volt arasında bir voltajı istediğimiz şekide pic'e ürettirebiliriz. Bu formülde R değerini sabit alırsak bu durumda ürettiğimiz voltaja göre elde edeceğimiz ma seviyeside değişken olacaktır. Örnekle açıklar isek 5 volt ürettiğimiz zaman çıkış 20 ma amper olsun istiyoruz.
R=V/I formülünden R değeri 250 Ohm olarak bulunur. Bu şekilde sistemimiz devreden gelecek ikaza bağlı olarak 0 ila 20 ma lik değeri kolayca üretebilir. Program olarakda son derece kolay. Tabiiki program neye bağlı olarak bu ma değerini hesap edecek bu mantığıda içermelidir. Her neyse bu aşamadan sonra program çok zor değil.

Gelelim benim soruma neden ma kullanıllıyor. Ben ölçümler sonucunda elde edilecek değerin kullanılır hale getirilmesi gerektiğine inanıyorum. Örneğin bir sıcaklık sensöründen gelen değeri 0-20 ma olarak almaktansa 0-5 V olarak almayı tercih ederim. Elde edilen değeri veririm bir pic'e bana sıcaklık olarak hesaplar. Bu bukadar basit iken aynı değeri 0-20 ma olarak almam ve bunu okunacak hale getirmem bana ilave zorluklar yaratacaktır. Hal böyle iken endüstride neden ma bir çıkış değeri olarak kullanılıyor ne faydası var açıklarmısınız.?

Kolay Gelsin
ETE

[z]

Uzun mesafelere sinyal aktariminda kabloya binen gurultu 0-5v araligindaki sinyali cok kolay degistir.

Halbuki sabit akim kaynagindan gonderilen sinyale gurultu binse bile sabit akim kaynagi gerekli duzeltmeyi kendisi aninda yapar. Cunku taa oteki uca kadar hatta olan degisimler devreden gecen akimi degistirmeye kalksa, hattin diger ucunda hatta akim basan kaynaga etkide bulunmaktadir. (Geri besleme otomatik olarak var ve otomatik akim sabitleniyor)

4..20mA hattinda seri batarya bile baglasaniz sinyal dogru olarak gitmeye devam eder.

[inventor]

Bu arada bütün arkadaşların kurban bayramlarını kutluyorum.Unutmuşum özür dilerim. Çalıştığımız için bayram gibi gelmiyor.
Şimdi gelelim konumuza

Sevgili ETE

Sanayide sensör çıkışlarını ve bilumum controller,sıcaklık PLC,DCS v.b bütün cihazlarda 0-10 volt , 0...20mA veya direk bu sensör-cihazların çıkışlarını kulanmak istememmizin bayağe nedeni var. Bunların bir kısmına ve en önemlilerine BUNALMIS arkadaşımız değinmiş. Teşekkür ediyorum. Tercih nedenlerimizi maddeleyecek olursak:

1. 0-10 volt ( 0V TO 10V ) tercihsizlik nedeni ilk başta endüstri ortamlarında oluşan harmanik,distorsiyon,drop v.b. ani ve istek dışı olan daklgalanmalardır ki bütün bu saydıklarımı amper değil volt tarzındadır. Yani mevcut DC gerilimin üzerine binen saykıllardır ki bunları ölçü aletlerimiz ve dolayısıyla diğer cihazlarımız gerilim olarak algılar. Öneklersek: 30 metre yüksekliğinde bir su tankımız var ve 500 ton sıvı alıyor. Burada kullandığımız seviye cihazı bize 0.....30 metre arasını 0...10 volt olarak linner bir şekilde gönderiyor. 30 metre *100 = 3000 cm yapar. Buradan yoğunluk hesaplarına girmeden kabaca sonucu söyleyelim.10 volt 3000cm ise 1 volt 300cm demektir. 1 mv ise 3 mm demektir. Endüstri ortamlarında ki harmonikler genelde volt mertebesinde olur ki biz sadece 100mV olduğunu kabul edelim: 100mV = 30 cm = 50 ton hata demektir. İstediğiniz kadar filtre ve koaksiyel kablo yada faraday ağları kullanın bunu önüne geçemezsiniz. Bu yüzden giderek terk edile bir sistem olmuştur.

2. 0...20 mA tercihsizlik nedeni : İlk olarak mA olarak kullanılan data iletim sistemidir. Volt iletimine göre daha güvenlidir ama bu drop v.b. voltu etkileyen etkenler az miktarda da olsa buna etki yapmaktadır. aynı tankı düşünelim. 1 ma etkilese 25 ton değişim demektir.

3. 4..20 mA tercih nedeni : harmaniklerin min. seviyede etkilemesi (Yanında kaynak mak. vb.  kullanılırsa tabiki etkilenecektir) ve düşük seviyeli harmoniklerin 4 ma altında kalmasından dolayı tercih edilmiştir. 4 mA rakamı rastgele bulunmamış ölçümler sonucu dropların ortalama 2,5mA civarında kaldığı görülmüş ve 4 mA taban akımı olarak tercih edilmiştir. Diğer nedenlerini BUNALMIS arkadaşımız anlatmış. Nedenler bunlar.

Bu projeyi elektronik karta dönüştürür ve stabil bir çıkış almayı başarırsak endüstride çalışan bir çok arkadaşımızın işine yarayacak bir iş yapmış oluruz. Bu işi yapan cihazların fiyatları hatırı sayılır bir seviyededir.

[ete]

@Bunalmış ve İnventor,

Açıklamalarınız için teşekkürler. Şimdi olayı iyi anladım. Tabiiki deneyip kullanmadığım bir sistemde olaya tek boyuttan baktığım için bana ters geliyordu. Ancak şimdi daha iyi anlıyorum. Teşekkürler.

inventor arkadaş,
Tekrar 0-20 ma çıkış sistemine dönersek, daha derinden düşünmek için basitçe bir kullanım yerine ait örnek vererek açıklama vermeni rica ediyorum. Yani pic ne olunca 1 ma , ne değişince 5 ma ve sonunda ne olunca 20 ma çıkış verecek. Bu çıkışta voltajda önemlimidir.
Bir trimpot ile ayar koyar isek ki gerekirse alt sınır ve üst sınır için trimpot koyulabilir bunlar ana çıkışı nasıl etkilemeli.
Bu bilgiler olursa ortaya daha somut öneriler getirebilirim.

ETE

[mmengi]

Bu konu benimde ilgimi çekiyor, konu hakkında daha fazla bilgi sahibi olmak isterim sayenizde.Bu tip sistemler bende kullanıyorum sensörlerde fakat hep hazır sistemlerdi bunlar.Mesela bir ışık sens cihazı 4-20mA. ile alıcıya bilgi iletmektedir.Burada kaynak hangi cihazdadır acaba.Sensör 4-20 mA. mi oluşturur yoksa alıcı cihaz sabit bir kaynak oluşturup sensör üzerinden dönen akımımı değerlendirir.Bunu hiç otorup ölçe fırsatım olmadı konuyu birazdaha açalım çok faydalı bir mevzuya değindiniz.

[inventor]

Günaydın arkadaşlar

 Öncelikle 4....20 mA akımda kullanılan gerilime değinelim. Endüstride bir çak değişik voltajlarda gerilim kullanıyoruz. Amöa iş 4....20 mA olunca bu oranın %99.9 DC 24 Volt oluşturuyor.  %0.1 lik kısımla 17 yılllık meslek hayatımda bir kaç kez karşılaştım. Ama bu demek değildir ki başka gerilimler kullanılmaz. Üretilmekte olan hemen hemen bütün sensörler,aktüatörler v.b. 10......30 volt aralığında çalışabilecek şekilde dizayn ediliyor. Ama bizim yapacağımız devre 24 Volt DC gerilim altında 0...20 mA değil 4......20 mA akım çıkarmalı.
 Gelelim besleme gerilimi konusuna. Piyasada bulunan hemen hemen hiç bir sensör ( ki ben hiç görmedim ) gerilim kaynağı olarak kullanılmaz. Tesislerde sürekli olarak DC 24 volt gerilim kaynakları bulunur. Bu kaynaklar tesis PLC ile çalışıyorsa PLC de,DCS ile çalışıyorsa DCS te v.b şekilde konuçlandırılır. Bazı elektronik cihazlarında da kendi içlerinde 24 volt güç kaynakları mevcuttur. Sensörlerin ierisine beslemöe katı yapılması teknik açıdan mantıksızdır. 0.....10 Volt tekniğinin bir kenara bırakılma nedenlerinden bir tanesi de budur. ( Daha önce yazmayı ununtmuşum iyi oldu değindiğimiz) konuyu anlamanız için biraz hayal gücünüzü çalıştırmanızı isteyeceğim. Bir güç kaynağınız var. Bu kaynağın + ucundan bir kablo aldınız. Bu kablo bir yazıcının + ucuna gidiyor. yazıcının - ucundan çıkıp kontrolır cihazının + ucuna gidiyor. kontrolırın - ucundan çıkıp sensörün + ucuna gidiyor. Sensörün - ucundan çıkıp güç kaynağının - ucuna gidiyor. Bu oldukça basit bir bağlantı şekli. Diyelimki bizim sensörümüz seviye sensörü olsun. Seviyenin artmasına bağlı olarak çıkışındaki mA kontrol edior. Burada şunu unutmamanızı istiyorum. Akımı üreten sensör değil güç kaynağı. Sensör sadece iç direncini değiştiriyor.Böylece devreden geçen akım değişmiş oluyor.
 Seviyemiz 0 iken sensörümüz 4 mA çıkarıyor. %50 olduğunda 12 mA,%100 olduğunda 20 mA çıkarıyor. Şimdi gelelim yapacağımız aletin kullnım yerine. Bu seviye sensörünün kullanıldığı yerin bir kostik tankı olduğunu düşünün ve kapasitesi 100 ton. Sizin sensörünüzde basınç prensibine göre çalışıyor. Yani tankın en alt kısmında sıvı ile direk temas halinde. Ve siz bu sensörden şüpheleniyorsunuz. ( Seviye bilgisini yazıcıda ve kontrolırda doğru göremiyorsunuz.) elinizdede başka sensör yok. Burada bu devreyi ulara bağlayıp liner bir şekilde 4...20 mA uygulayarak yazıcı ve kontrolırda min. max. değerlerine çıkılıp çıkılamadığını görürsünüz. Kabloları ve diğer cihazları kontrol etmiş olursunuz. Diğer bir kullanım alanıda geçici olarak kurduğunuz kontrol sistemleri olu. Mesela bir yere 4....20 mA kontrollu aktuator vana kaydunuz. Bu vananın belli saatler arasında belli oranda açılması gerekiyor. bu devreyi buradada kullanmanız mümkün.
 Gelelim bu akımı nasıl ayarlayacağımıza.
1. bir potansiyometre aracalığı ile
2. bir zamanlayıcıya bağlı olarak ( ör:10 dak.aralıklarla 4mA,5mA,6mA gibi adım adım çıkış almak için)
3. programda belirtilen sabit akım değeri olarak ( 6 mA sabit gibi)


 Birde şu konu var. Tesislerde kullanılan sıcaklık sensörlerinin büyük bir kısmını PT100 denilen PTC ler oluşturur. Bunların hangi ısıda kaç ohmluk değişim gösterdiklerini tablo olarak sizlere iletebilirim. Bir kısım sıcaklık sensörleri ise termokupl dediğimiz guruptur ki bunların 5-6 türü bulunuyor. Bunlarında özelliklerini size ulaştırabilirim. Yapacağımız devrenin kullanım yerlerinden biriside bu PT100 denilen sensördeki direnç değişimini görerek 4....20 mA akım kontrolünü sağlaması olacak. ( PT100 denilen sensörler -200derece ile +850 derece arasında kullanılabilirler. 0 derecede dirençleri 100 ohm dur. İsmide buradan gelir. Değişik madenelerden yapıldığı için bir kaç çeşidi vardır. Nikel Ni100,Platin PT100 gibi. Bu metallerde çalışma sıcaklığını belirler. En çok tercih edileni PT100 dür.)

Gerekli bilgilere http://www.elimko.com.tr/trs2.htm adresinden ulaşabilirsiniz.

[inventor]

Konu ile ilgisi olmadığı için kaldırdım

[inventor]

Merhaba Arkadaşlar

Bu konuyu askıya aldık sanırım. Yazışmalar durdu :cry:  :cry:  :cry:

[cozturk]

LM317lz kullanılır(100mA max)

Bilindiği gibi  bu gerilim regülatörü "sabit akım kaynağı" olarak kullanılabiliyor. ve akım da regüleli oluyor. Hatta ni-cd şarj aleti filan yapılır.

Yine bilindiği gibi bunun ayar ucuna r-2R gibi dirençler bağlayarak 4-8 bitlik bir sayıcı veya PIC ile  çıkış gerilimi ayarlanabilmektedir.

İşte bu ayar özelliği akım regülatörü konfigürasyonuna adapte edilerek çok yararlı bir iş yapılmış olur. Hem termal kompanzasyonu da içinde olup kısadevre koruması zaten vardır. Ancak bu sınıra yaklaşılmamalıdır. Çükü koruma termal olarak 1-2 saniye içinde vuku buluyor dolayısıyla ölçüm sapıtır. Yani 130mA  çekilirse 1-2 saniye sonra akım kısılır.
buradan başlanabilir

[z]

R-2R merdiveni ile analog sinyaller üretmek mümkün ancak R ve 2R deki direnç toleranslarının oluşturacağı  hataya, pinleri süren mosların biribirinden ufak farklılıkların (on dirençleri)  getireceği hatanın ekleneceği düşünülürse, toplam dönüşüm hatası artacaktır.

Dolayısı ile bu hatanın, en düşük bit değerine karşı gelen voltaj yada akım değişimden daha küçük olması istenir.

Bu konu göz önünde bulundurulursa DAC yada R-2R seçeneklerinden uygun olanı seçilir.

4....20 mA tipi sensörlerde en büyük band genişliği ne civarda oluyor bununla ilgili bir standart varmı?

Bir diğer alternatifte PWM sinyalini filitre edip kullanmaktdır. Ancak PWM filitresi 4..20mA aralığında hızlı sinyal üretimini engeller.

Kesim frekansı düşürüldükçe tepki süresi artar, tersine kesim frekansı artırıldıkça tepki süresi kısalır. Öte yandan tepki süresi arttıkça PWM rıpılı azalırken, tepki süresi kısaltıldığında rıpıl artar.

Eğer 4...20mA uygulamasında band genişliği yüksek olabiliyorsa, frekans ve bit uzunluğuna bağlı olarak PWM tipi dönüşümde sorun çıkartacaktır.

Dolayısı ile  her türlü uygulamada sorunsuz çalışacak en iyi çözüm DAC görülüyor.

[cozturk]

Bu işi niye analog yapıyorlar anlamadım.  Hattın başına tx souna rx konacak. Yine akım gitsin  ama darbeli filan gitsin. yani dtmf bile olur. tabi hız  olayına bakmak lazım.

[z]

Sensör bilgisini değerlendirecek kontrol elemanının yada ölçüm sisteminin digital olma zorunluluğu yokki?

Telexlerin bazıları da dediğinin gibi digital bilgiyi 0.20mA'e çevirip yollarlardı. (Var yok)

4 .. 20mA in bir avatajı da hat kısa devre mi oldu açık devremi oldu vs durumlardan haberdar olabilme...

[inventor]

sadece o kadar da değil. Yeni üretilen bir çok transmitter dediğiimiz cihazlar çıkışlarını zaten kondlu bilgilerle gönderiyorlar. Böylece bir kablodan sıcaklık,seviye,basınç gibi bir çok bilgiyide alabiliyorsunuz. Ama böyle bir transmittre çıkışına kalkıpta sıradan bir plc-dcs-controller v.b bağlayamıyorsunuz. Sadece flow computer denilen v.b. cihazları bağlayabiliyorsunuz. Buda çok para demek

[OG]

@inventor

Bir tane lehim potası yapmayı düşünüyorum. Isı kontrolu için hangi sensör uygun olur? Yüksek doğruluktan ziyade uzun ömürü tercih ederim.