Согласование уровней от промышленных датчиков 24в

Использование прочих датчиков и энкодеров и пользовательских блоков к ним
Аватара пользователя
CraCk
Лейтенант
Сообщения: 591
Зарегистрирован: 10.09.2015{, 21:51}
Репутация: 8

Согласование уровней от промышленных датчиков 24в

#41

Сообщение CraCk » 11.10.2017{, 22:36}

DWD писал(а):Вообще то смысла в подтягивающем резисторе я не вижу. Его включают в том случае, когда сам датчик не вырабатывает напряжение, а имеет открытый выход (открытый сток или открытый коллектор или вообще обычный контакт, как у реле).
У меня будет шлейф длиной 20-30м. На конце будет висеть геркон, либо датчики движения HC-SR501 или RCWL-0516. Хочу защитить контроллер от наводок и статики. В случае с герконом хочу управлять минусом, то есть включить подтяжку и прокинуть минусовый провод шлейфом. Плюс не очень хочется тянуть длиной 30м. С датчиками движение тоже самое включить подтяжку, но там уже придется тянуть питание для датчиков. В двух случаях подтяжка полезна еще тем что я буду знать когда произойдет обрыв шлейфа.
Но теперь не могу понять как реализовать защиту . Возможно я ошибаюсь в правильности реализации такой схемы. Посоветуйте как правильно сделать. Защиту входов с минимальной обвязкой портов.

Аватара пользователя
Boroda
Капитан
Сообщения: 836
Зарегистрирован: 01.05.2016{, 01:04}
Репутация: 33
Откуда: Коломна
Имя: Станислав
Контактная информация:

Согласование уровней от промышленных датчиков 24в

#42

Сообщение Boroda » 11.10.2017{, 23:24}


pan
Полковник
Сообщения: 2855
Зарегистрирован: 13.04.2017{, 11:57}
Репутация: 196
Имя: noname

Согласование уровней от промышленных датчиков 24в

#43

Сообщение pan » 12.10.2017{, 08:18}

если наводки уж очень сильные, то уменьшить номиналы делителя. ибо чем больше сопротивление тем больше на нем напряжение.
а в идеале нужно использовать такую схему: что бы при нормальном пложении датчика выход всегда был замкнут ( на землю в вашем случае) это избавит от любых помех, а уже при срабатывании ( размыкании) на входе будет плюс.

Аватара пользователя
Sancho
Полковник
Сообщения: 3715
Зарегистрирован: 25.12.2015{, 17:32}
Репутация: 503
Откуда: Ярославль.
Имя: Александр
Контактная информация:

Согласование уровней от промышленных датчиков 24в

#44

Сообщение Sancho » 12.10.2017{, 09:01}

Посоветуйте как правильно сделать. Защиту входов с минимальной обвязкой портов
Кроме указанных Boroda диодов от статики, для уменьшения "наводок", из практики, помогает увеличение тока через контакт. В Вашем случае хватит установки внешнего подтягивающего резистора сопротивлением 1 - 4.7 кОм и фильтрующего конденсатора 10-100 nF на общий.
Это увеличит потребляемый устройством ток, но практически  на 100% избавит от помех на дискретных входах.
Метраж перестанет иметь значение.

в идеале нужно использовать такую схему: что бы при нормальном пложении датчика выход всегда был замкнут ( на землю в вашем случае) это избавит от любых помех, а уже при срабатывании ( размыкании) на входе будет плюс
Pan, это правильное, промышленное решение.
Последний раз редактировалось Sancho 12.10.2017{, 09:04}, всего редактировалось 1 раз.
Если не получится на контроллере - сделаю на тразисторах и 155/176...Научился, немного.
Поможем проекту вместе!

DWD
Лейтенант
Сообщения: 346
Зарегистрирован: 18.10.2015{, 13:51}
Репутация: 5
Откуда: Кривой Рог

Согласование уровней от промышленных датчиков 24в

#45

Сообщение DWD » 12.10.2017{, 11:49}

CraCk писал(а):У меня будет шлейф длиной 20-30м. На конце будет висеть геркон...
Ни чего сложного нет и в этом случае.
Ставите подтяжку... Кстати, ставить внешний резистор меньшего сопротивления, как советовали для уменьшения помех, нет необходимости. Даже может быть вредно, особенно при большой длине тонкого кабеля. То есть, при большом сопротивлении проводов.
Благодаря высокому входному сопротивлению Ардуино можно, наоборот, увеличить сопротивление подтягивающего резистора и, таким образом, свести на нет влияние сопротивления проводов к датчику. 

В общем, ставите внешний подтягивающий резистор, килоом эдак на 100 одним концом к +5В, а другим - к конденсатору, проводам на датчик и через резистор от 100КОм до 1МОм на вход ардуино. 

Таким образом контакты реле у Вас будут запитаны через резистор на 100КОм и даже большое сопротивление проводов и(или) увеличенное сопротивление контактов реле будут уверенно держать ноль на входе Ардуино и, в то же время, уверенно обеспечат напряжение +5В на входе при размыкании контактов или обрыве кабеля. Конденсатор будет давить всякие внешние наводки, а резистор (100КОм...1МОм) на входе МК будет надёжно его защищать.
Из-за высокого сопротивления подтягивающего резистора ёмкость конденсатора может быть маленькой - 0,1мкФ более чем достаточно. Но можно и больше.

Схему рисовать или так понятно?..
Изображение

Аватара пользователя
Sancho
Полковник
Сообщения: 3715
Зарегистрирован: 25.12.2015{, 17:32}
Репутация: 503
Откуда: Ярославль.
Имя: Александр
Контактная информация:

Согласование уровней от промышленных датчиков 24в

#46

Сообщение Sancho » 12.10.2017{, 12:29}

DWD
В корне не согласен насчёт Rвх!!!
Чем больше входное сопротивление, тем меньший ток в проводе может вызвать появление на входе МК напряжения, достаточного для ошибочного определения состояния.
Создаётся впечатление, что Вы никогда не интересовались, какое сопротивление имеет 100м, 1км кабеля, называемом погонным, ом/м, ом/км. Если Вы взглянете на этот показатель, а потом немного посчитаете, то Вам всё станет ясно. 
Речь идёт о помехозащищённости!!!
Как Вы думаете, почему в промышленности, да и в других ответственных местах аналоговые сигналы передаются не 0-10В, а 4-20мА по токовой петле.
Дискуссию на эту тему могу продолжать сколь угодно долго и никто меня не убедит в правильности высокого входного сопротивления в автоматике. 
P.S. Паяльник в руках с 1983 года, с автоматикой с 1992, количество объектов и шкафов для них не считал.
Если не получится на контроллере - сделаю на тразисторах и 155/176...Научился, немного.
Поможем проекту вместе!

pan
Полковник
Сообщения: 2855
Зарегистрирован: 13.04.2017{, 11:57}
Репутация: 196
Имя: noname

Согласование уровней от промышленных датчиков 24в

#47

Сообщение pan » 12.10.2017{, 13:27}

поддерживаю Sancho.
ведь не зря например на интерфейсах 485 ставят резюки 120 ом, а не килоомы. иначе при большой длине ни какие данные не дойдут до адресата
Последний раз редактировалось pan 12.10.2017{, 13:27}, всего редактировалось 1 раз.

Аватара пользователя
Boroda
Капитан
Сообщения: 836
Зарегистрирован: 01.05.2016{, 01:04}
Репутация: 33
Откуда: Коломна
Имя: Станислав
Контактная информация:

Согласование уровней от промышленных датчиков 24в

#48

Сообщение Boroda » 12.10.2017{, 14:23}

Думаю, CraCk видел вот эту схему у меня на сайте, но походу надо меньше элементов...



Тут и питание шлейфов "большим" током и защита МК от статики и индикация сработки...

Добавлено (12.10.2017, 13:51)
---------------------------------------------
Sancho писал(а):не 0-10В, а 4-20мА по токовой петле
При уровнях 4-20 проще диагностировать обрыв датчика (0мА), а так же этими 4мА осуществляется питание внутренней схемы датчика + возможность последовательного подключения токового датчика и цифрового индикатора всего по двум проводам. А промышленные интерфейсы существуют разные, в том числе: 0-10В, 0-20мА, 4-20мА.

Добавлено (12.10.2017, 14:04)
---------------------------------------------
Sancho писал(а):сколь угодно долго и никто меня не убедит в правильности высокого входного сопротивления в автоматике
Согласен. Входное сопротивление у прибора с токовым входом (взять тот же Овен) - сто Ом. На всех ПЛК с опторазвязкой на входах стоят оптроны с рабочим током 10..20мА.

Берем Сименс Лого - вход 220В, Rвх>560кОм, входной ток пол мА. На многожильных линиях более 50м, появляются ложные сработки. Приходится релюшками развязывать.

Вывод: нужен большой ток в сигнальных проводах, а его проще получить только уменьшением входного сопротивляния прибора. К тому же, большой ток в проводнике уменьшает воздействие помех на этот проводник.

Добавлено (12.10.2017, 14:23)
---------------------------------------------
pan писал(а):485 ставят резюки 120 ом
Спецификация для линии RS485 рекомендует использовать линии с волновым сопротовление 120 Ом. Поэтому резисторы-терминаторы устанавливаемые на концах линии равны 120 Ом. Это как в телеках, TV-кабель Rволн = 75 Ом и входное сопротивление TV входа тоже 75 Ом. У UTP витой пары Rволн = 100 Ом.

Равенство сопротивлений линии и входа позволяет передать максимальный уровень мощности с наименьшими потерями. Равенство сопротивлений препятствует переотражению сигнала.
Вложения
4191010.jpg
Последний раз редактировалось Boroda 12.10.2017{, 15:10}, всего редактировалось 1 раз.

Аватара пользователя
Sancho
Полковник
Сообщения: 3715
Зарегистрирован: 25.12.2015{, 17:32}
Репутация: 503
Откуда: Ярославль.
Имя: Александр
Контактная информация:

Согласование уровней от промышленных датчиков 24в

#49

Сообщение Sancho » 12.10.2017{, 15:19}

Boroda писал(а):Вывод: нужен большой ток в сигнальных проводах, а его проще получить только уменьшением входного сопротивляния прибора. К тому же, большой ток в проводнике уменьшает воздействие помех на этот проводник.
 Вот и уважаемые люди подтверждают. Маленькая помеха уже не может "конкурировать с силой сигнала"
P.S. Ещё бывает интерфейс 2-10в, но это относится, в основом, к исполнительным усройствам.
Но в промышленных системах, не магазинно/офисно/автосалонных и т.п. местах, используются токовые сигналы, потому-что
Boroda писал(а):При уровнях 4-20 проще диагностировать обрыв датчика (0мА)
и его целость/неисправность, например датчик избыточного давления. Иногда, при разрежении  сигнал уходит ниже 4мА
Boroda писал(а):Берем Сименс Лого - вход 220В, Rвх>560кОм. На многожильных линиях более 50м, появляются ложные сработки. Приходится релюшками развязывать.
Это уже погонно-паразитная ёмкость кабеля, проходили. Даже на релюхи приходится RC цепочки ставить, иначе "звенят"
Последний раз редактировалось Sancho 12.10.2017{, 15:22}, всего редактировалось 1 раз.
Если не получится на контроллере - сделаю на тразисторах и 155/176...Научился, немного.
Поможем проекту вместе!

DWD
Лейтенант
Сообщения: 346
Зарегистрирован: 18.10.2015{, 13:51}
Репутация: 5
Откуда: Кривой Рог

Согласование уровней от промышленных датчиков 24в

#50

Сообщение DWD » 12.10.2017{, 15:43}

Добавлено (12.10.2017, 15:37)
---------------------------------------------
Цитата SanchoВ корне не согласен насчёт Rвх!!!
Входное сопротивление приёмника сигнала в идеале должно быть бесконечно большим, а выходное сопротивление источника сигнала - бесконечно малым.
И только при передаче ВЧ сигналов требуется согласование сопротивлений источника и приёмника с волновым сопротивлением линии...
Это по поводу 485-го интерфейса - для уменьшения переотражений в линии, нарушающих форму импульсов, низкое выходное сопротивление передатчика увеличивают, а высокое входное сопротивление приёмника уменьшают до сопротивления линии, которая имеет волновое сопротивление 120Ом.
Цитата SanchoКак Вы думаете, почему в промышленности, да и в других ответственных местах аналоговые сигналы передаются не 0-10В, а 4-20мА по токовой петле.
Что бы сопротивление линии не влияло на уровень передаваемого сигнала - обеспечить постоянный ток в линии любых длины и сопротивления легче и проще, чем постоянное напряжение.

Для обсуждаемого случая в линии действует дискретный сигнал: ноль, когда контакты реле замкнуты, и постоянное напряжение, превышающее пороговый уровень срабатывания, когда контакты разомкнуты.
Ни какого согласования не требуется. Выбрав малый ток в линии можно не беспокоиться ни о её погонном сопротивлении ни о длине. Потому что даже километры кабеля не внесут заметного сопротивления, влияющего на порог срабатывания схемы.

Остаются помехи.
При длине 20-30м, согласно заданию, пара обычного сетевого кабеля сечением 0,25мм2 не сможет поймать такое количество помех, что бы нарушить работу схемы.
Во первых, потому, что состояние линии - постоянно замкнутое. А в качестве антенны такая петля работает очень плохо из-за бифилярности - прямой и обратный провода линии по всей её длине лежат рядом, ловят одинаковые наводки и компенсируют их в нагрузке. Да и при низком сопротивлении линии по отношению к подтягивающему резистору, ни какой реальной помехи будет не достаточно для превышения порогового уровня срабатывания схемы. Напряжение будет практически нулевым.
А во вторых, блокировочный конденсатор, установленный на входе схемы полностью задавит и линейные (50Гц) и импульсные (сварка) наводки промышленной частоты и радио сигналы.

К тому же, предложенная Вами схема ничем не отличается от предложенной мною.
Единственная разница в максимальной величине тока замкнутой линии: у Вас 0,6мА, а у меня 0,05мА.

Добавлено (12.10.2017, 15:43)
---------------------------------------------
Sancho писал(а):P.S. Паяльник в руках с 1983 года
С 70-го...
Последний раз редактировалось DWD 12.10.2017{, 15:38}, всего редактировалось 1 раз.
Изображение

pan
Полковник
Сообщения: 2855
Зарегистрирован: 13.04.2017{, 11:57}
Репутация: 196
Имя: noname

Согласование уровней от промышленных датчиков 24в

#51

Сообщение pan » 12.10.2017{, 16:52}

DWD писал(а):Входное сопротивление приёмника сигнала в идеале должно быть бесконечно большим, а выходное сопротивление источника сигнала - бесконечно малым.
 к данному случаю это не имеет ни какого отношения. не усилитель собираем

Аватара пользователя
CraCk
Лейтенант
Сообщения: 591
Зарегистрирован: 10.09.2015{, 21:51}
Репутация: 8

Согласование уровней от промышленных датчиков 24в

#52

Сообщение CraCk » 12.10.2017{, 21:15}

Выводы: мало что понял  
И так вариантов три.
Использовать схему высокоомную от DVD используя внутреннюю подтяжку.
Использовать схему низкоомную и стабилитроном от Boroda по примеру gsm сигнализации. Без внутренней подтяжки.
Использовать схему с TVS диодом. Очень мало не smd диодов с роб. напряжением 5В. Будет трудновато достать. smd не очень подходит так как все собираю на макетной плате.

Еще вспомнил нюанс. Возможно в будущем если все будет работать стабильно. Возможно буду использовать автономное питание от аккумулятора. Ардуина будет работать со сном и пробуждаться от внешних прерываний тех же концевиков. Значит и шлейф должен по минимуму разряжать батарею. По этому схему хочется сделать один раз чтоб потом не переделывать.
Стати
http://chipenable.ru/index.p....iy.html
http://cxem.net/beginner/beginner102.php

pan
Полковник
Сообщения: 2855
Зарегистрирован: 13.04.2017{, 11:57}
Репутация: 196
Имя: noname

Согласование уровней от промышленных датчиков 24в

#53

Сообщение pan » 12.10.2017{, 22:44}

Boroda писал(а):Спецификация для линии RS485 рекомендует использовать линии с волновым сопротовление 120 Ом. Поэтому резисторы-терминаторы устанавливаемые на концах линии равны 120 Ом
 я это знаю. просто привел как один из примеров.
CraCk писал(а):Использовать схему высокоомную от DVD используя внутреннюю подтяжку.
 и ловить все наводки. они могут быть конечно не критичными и будет работать, но это не есть правильно

Аватара пользователя
Sancho
Полковник
Сообщения: 3715
Зарегистрирован: 25.12.2015{, 17:32}
Репутация: 503
Откуда: Ярославль.
Имя: Александр
Контактная информация:

Согласование уровней от промышленных датчиков 24в

#54

Сообщение Sancho » 13.10.2017{, 08:39}

DWD писал(а):Что бы сопротивление линии не влияло на уровень передаваемого сигнала - обеспечить постоянный ток в линии любых длины и сопротивления легче и проще, чем постоянное напряжение.
Это одно из неверных толкований. При работе в режиме Uвых  и входном сопротивлении прибора 100кОм реально представить сопротивление линии, превышающее 100 Ом трудно. При этом, как не трудно заметить, соотношение сопротивлений таково, что учитывать сопротивление линии не имеет смысла.
Однако, при прохождении сигнала от клемм в шкафу до входных клемм контролера(модуля), на общем проводе, в силу ряда причин, таких, как наличие устройств, периодически потребляющих значительный ток, напряжение уже не соответствует выданному источником.
Всё зависит от вариантов сборки шкафа, распределения Общего, в моей работе именуемом G0.
Использование токовой петли позволяет полностью избавиться от этих проблем, измерение прибор производит именно на резисторе, подключенном непосредственно к его клеммам.
Данное утверждение не раз было подтверждено практически.
Однако, всё это касается аналоговых сигналов. Как видно, задавший вопросCraCk сам ещё не определился, что ему необходимо в конечном варианте,
Цитата CraCkУ меня будет шлейф длиной 20-30м. На конце будет висеть геркон, либо датчики движения HC-SR501 или RCWL-0516.

тем более, речи о типе кабеля/провода, тем более витой паре, если перечитаете, даже и не шло.

Добавлено (13.10.2017, 08:39)
---------------------------------------------
DWD писал(а):А в качестве антенны такая петля работает очень плохо из-за бифилярности - прямой и обратный провода линии по всей её длине лежат рядом, ловят одинаковые наводки и компенсируют их в нагрузке.
Это только в том случае, если входной каскад построен по дифференциальной схеме либо выполнен на разделительном трансформаторе. В схемах с подключением одного из проводов источника сигнала к общему никакой компенсации не происходит из-за несиметричности нагрузки по отношении к общему. Надеюсь, знаете из аналогового опыта.
Последний раз редактировалось Sancho 13.10.2017{, 09:00}, всего редактировалось 1 раз.
Если не получится на контроллере - сделаю на тразисторах и 155/176...Научился, немного.
Поможем проекту вместе!

pan
Полковник
Сообщения: 2855
Зарегистрирован: 13.04.2017{, 11:57}
Репутация: 196
Имя: noname

Согласование уровней от промышленных датчиков 24в

#55

Сообщение pan » 13.10.2017{, 09:11}

такое ощущение что человек не знает закон ома.
в качестве антенны токовая петля плохо работает по причине низкого сопротивления на входах. обычно 100-200 ом.
а вот 0-10 вольт гораздо "лучше" ловит наводки.
по поводу бифилярности... по токовой петле проходят огромные токи? или высокочастотные сигналы? 
если бы это работало зачем для аналоговых сигналов экранированные кабели?
Последний раз редактировалось pan 13.10.2017{, 09:27}, всего редактировалось 1 раз.

Аватара пользователя
nickoass
Рядовой
Сообщения: 42
Зарегистрирован: 26.02.2017{, 20:13}
Репутация: 2
Откуда: Киров

Согласование уровней от промышленных датчиков 24в

#56

Сообщение nickoass » 13.10.2017{, 12:52}

Китайцы высылают преобразователи уровня https://ru.aliexpress.com/item.....VsD5Sz
Схему не сложно повторить, но вот как она в работе.
Вложения
6357266.jpg

pan
Полковник
Сообщения: 2855
Зарегистрирован: 13.04.2017{, 11:57}
Репутация: 196
Имя: noname

Согласование уровней от промышленных датчиков 24в

#57

Сообщение pan » 13.10.2017{, 14:09}

nickoass, пусть подавятся за такую цену. 300 рублей за 4 оптопары. а назвали то... "преобразователь"...

Аватара пользователя
nickoass
Рядовой
Сообщения: 42
Зарегистрирован: 26.02.2017{, 20:13}
Репутация: 2
Откуда: Киров

Согласование уровней от промышленных датчиков 24в

#58

Сообщение nickoass » 13.10.2017{, 14:51}

цена... ну ее в топку. я внес на рассмотрение схему преобразователя 24/5.
у самого намечается два проекта для станков и озадачен этим же вопросом.

pan
Полковник
Сообщения: 2855
Зарегистрирован: 13.04.2017{, 11:57}
Репутация: 196
Имя: noname

Согласование уровней от промышленных датчиков 24в

#59

Сообщение pan » 13.10.2017{, 15:39}

самый простой преобразователь это делитель на резисторах. хоть 220/5 . для большей безопасности можно и на оптопарах.
там абсолютно ни чего сложного нет в схематике. за цену преобразователя по вашей ссылке можно купить горсть оптопар.

  
СпойлерПоказать
Изображение
Последний раз редактировалось pan 13.10.2017{, 15:44}, всего редактировалось 1 раз.

golowa70
Сержант
Сообщения: 192
Зарегистрирован: 20.02.2016{, 00:05}
Репутация: 5

Согласование уровней от промышленных датчиков 24в

#60

Сообщение golowa70 » 13.10.2017{, 18:24}

pan писал(а):самый простой преобразователь это делитель на резисторах. хоть 220/5 . для большей безопасности можно и на оптопарах.
Истина.
Allen Bradley делают так
Вложения
6074594.png

Ответить

Вернуться в «Прочие датчики и энкодеры»

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и 0 гостей