Унифицированный сигнал 4-20мА с азиатским уклоном

Сообщение **Serex** » 06 апр 2018, 08:20

Добрый день.

Решил просто поделиться опытом. Вдруг кто-то тоже ступит на эти грабли.
Раньше я смотрел на прибор/датчик, видел на нем 4-20мА и этого было достаточно, чтобы понять подойдет или нет. И всегда ставил и всегда работало. Но вчера столкнулся с проблемой.
Поставил привод 3-х позиционного клапана, а он не открывается до конца (работает 0...75%) - был несколько озадачен, так как перед этим его прогнал на стенде и все было отлично. Притащил всякие приборы, начал мерять токи. Оказалось, что модуль аналогового вывода контроллера Fanuc (Япония) не может "прокачать" ток 20мА через привод. Привод имеет входное сопротивление 500 Ом, а аналоговый модуль судя по расчетам может "прокачать" до 350 Ом. И шунтирующий резистор тоже не помог, с целью преобразовать ток в 2-10В, так как аналоговый модуль максимум выдал 7,62 В.
По счастливому стечению обстоятельств под рукой оказался преобразователь унифицированных сигналов AT SerieConverter/Isolator AT-PR-1-A5-DN-ADH-DP. Сегодня пойду прилаживать.

Еще у японской Keyence на расходомерах заметил такую же проблему. По спецификации ихний 4-20мА может работать только на 260 Ом. Так что будьте внимательнее с не совсем унифицированными сигналами :) А под рукой держите парочку преобразователей унифицированных сигналов. Они даже как повторители работают повышая нагрузочную способность сигнала.

в паспортах на приборы, на те же датчики, обычно пишут максимальное сопротивление внешней цепи, причем, по-моему, даже в зависимости от напряжения. Сопротивление аналогового входа- тоже паспортная информация.
Другой вопрос, что обычно этим не заморачиваются- там цифры сопротивления внешней цепи обычно вполне приличные стоят. Как показал Ваш случай, есть исключения.

Сообщение **Serex** » 06 апр 2018, 11:13

Да вот не всегда пишут
Проблема возникла на приводе ESBE ARA639. Изучил спецификацию - нет там такой цифры, может быть где-то по запросу и скажут, но я быстрее уже измерял прибором. На другой привод тоже стал изучать спецификацию - и там нет нужной цифры.

Сообщение **Serex** » 06 апр 2018, 18:37

Помучал еще привод ESBE ARA639 с целью любопытства. У него два способа подключения токового управляющего сигнала. Один с общим минусом на питание имеет 500 Ом входной сопротивление. А другой способ изолированное от питания подключение - входное сопротивление 1500 Ом для унифицированного сигнала 0-20мА.
Я вот думаю, есть ли такие приборы, которые смогут управлять приводом по изолированному входу ))

Сообщение **Ryzhij** » 06 апр 2018, 19:07

Такие приборы есть. Вполне обычным считается сопротивление нагрузки петли 4-20 mA в 2000 Ом.

Сообщение **VaBo** » 06 апр 2018, 19:27

Ryzhij писал(а): ↑06 апр 2018, 19:07 Такие приборы есть. Вполне обычным считается сопротивление нагрузки петли 4-20 mA в 2000 Ом.

Да ладно! Это ж 40 вольт "чистых" надо иметь, и еще запасец 3-5 Вольт для питания трансмиттера.

Сообщение **Looker** » 06 апр 2018, 20:12

Serex писал(а): ↑06 апр 2018, 08:20Еще у японской Keyence на расходомерах заметил такую же проблему. По спецификации ихний 4-20мА может работать только на 260 Ом.

Ровно или не более?
4..20 мА (если честные) должны работать при сопротивлении нагрузки 1,* с чем-то килоома (максимум).
Что пишут про максимум сопротивления для:

Serex писал(а): ↑06 апр 2018, 08:20 модуль аналогового вывода контроллера Fanuc (Япония)

PS. По мне Fanuc гораздо "честнее", чем твой клапан.

Сообщение **rwg** » 06 апр 2018, 20:43

Обычно для устройств с пассивным (без встроенного блока питания) токовым выходом указывают минимальный перепад напряжения на токовом выходе, при котором он сохраняет свою работоспособность. Исходя из него и входных сопротивлений приёмников тока выбирают блок питания. Например наиболее часто встречающийся минимальный перепад на токовом выходе 8В, сопротивление приёмника 200 Ом, вам нужен блок питания с выходным напряжением не менее 8В+200 Ом*0,02 А = 12В. Больше - можно. А если у вас суммарное входное сопротивление 2кОм и минимальный перепад на токовом выходе 10В, тут понадобится блок питания не менее, чем на 10В + 2000 Ом*0,02А = 40В. Тут надо смотреть паспорт устройства, обычно максимально допустимое напряжение блока питания составляет 24 или 36В. Для устройств со встроенным блоком питания просто указывают или максимальное выходное напряжение при токе 20 мА, или соответствующее максимальное сопротивление нагрузки.

Сообщение **Serex** » 06 апр 2018, 21:26

Пассивный токовый выход встречается довольно редко на мой взгляд.
А нагрузку в 2000 Ом - это уже специфический управляющий сигнал нужен из-за напряжения, которое превышает стандартные 24V

Looker писал(а): ↑06 апр 2018, 20:12 Ровно или не более?
...
По мне Fanuc гораздо "честнее", чем твой клапан.

Ну да, не более. ))
А что такое честнее? Я думаю чем меньше входное сопротивление, тем лучше характеристики. Ведь при этом надо обеспечивать более высокую помехоустойчивость. А высокое входное сопротивление как раз для кривых схем, где шумы сплошные.
Что касается возможного сопротивления нагрузки, то вполне честно делать 800-1000 Ом, это 16-20 В на выходе и еще чуть чуть остается на питание выходных каскадов, если питающее напряжение 24В.

Сообщение **rwg** » 06 апр 2018, 22:04

Serex писал(а): ↑06 апр 2018, 21:26 Пассивный токовый выход встречается довольно редко на мой взгляд.

Любой двухпроводный датчик с токовым выходом 4-20 мА имеет пассивный токовый выход, схема такого датчика питается исключительно за счёт 4мА минимального тока. С активным выходом - четырёхпроводные датчики, 2 провода на питание, 2 провода - выход. Трёхпроводные - бывают и с активным, и с пассивным выходами, мне чаще попадались с пассивным.

Отправлено спустя 2 минуты 43 секунды:

Serex писал(а): ↑06 апр 2018, 21:26 высокое входное сопротивление как раз для кривых схем, где шумы сплошные

Шумы часто пропорциональны входному сопротивлению, соотношение сигнал/шум от роста входного сопротивления почти не зависит

Отправлено спустя 4 минуты 17 секунд:

Serex писал(а): ↑06 апр 2018, 21:26 вполне честно делать 800-1000 Ом, это 16-20 В на выходе

Суммарное входное сопротивление приёмников токового сигнала обычно до 800 Ом(блок питания 24В, 8В на токовом выходе и 16В на приёмниках). Но приёмников иногда бывает много, поэтому их входное сопротивление стараются делать не больше 200 Ом, у Овена, например, у ТРМов 50 или 100 Ом.

У Овена, раз уж к ночи помянули, есть "уникальное изделие" - индикатор токовой петли на светодиодных семисегментниках с питанием от петли 4-20. ИТП-11 называется.
Еще раз - светодиоды с питанием 4мА.
Компромисс между яркостью светодиодов и работоспособностью петли. Падение напряжения на нем по паспорту до 10В. Когда первый раз увидел, прикинул худшие условия в цепи. Даже с их же ПД-100 при питании 24В баланс не сходится, это при том, что в петле нет других нагрузок. А питаться от 36В их датчики не умеют. Да и потом наяву убедился в том, что цифирки видно плоховато. Так что подобные чудеса не редкость.

Сообщение **Looker** » 06 апр 2018, 23:21

Serex писал(а): ↑06 апр 2018, 21:26 А что такое честнее?

Аналогично следующему:

Никита писал(а): ↑06 апр 2018, 23:02 Падение напряжения на нем по паспорту до 10В. Когда первый раз увидел, прикинул худшие условия в цепи. Даже с их же ПД-100 при питании 24В баланс не сходится, это при том, что в петле нет других нагрузок. А питаться от 36В их датчики не умеют. Да и потом наяву убедился в том, что цифирки видно плоховато. Так что подобные чудеса не редкость.

Сообщение **Serex** » 07 апр 2018, 10:27

rwg писал(а): ↑06 апр 2018, 22:11 Суммарное входное сопротивление приёмников токового сигнала обычно до 800 Ом

Как раз оно такое большое у плохих схем. А хорошие схемы имеют малое входное сопротивление. Маленькое сопротивление - более высокие требования к помехоустойчивости. Наведенная помеха имеет постоянное значение напряжения и чем выше входное сопротивление, тем выше напряжение входного сигнала. Тем самым при высоком входном сопротивлении достаточное соотношение сигнал/шум обеспечить легче. Также высокое входное сопротивление - это скорее всего низкое энергопотребление усилительных каскадов.

Сообщение **Ryzhij** » 08 апр 2018, 06:10

Serex писал(а): ↑06 апр 2018, 21:26 Пассивный токовый выход встречается довольно редко на мой взгляд.

В 30% случаев, это редкость?

Serex писал(а): ↑06 апр 2018, 21:26 А высокое входное сопротивление как раз для кривых схем, где шумы сплошные.

Это характерно для простейших схем. Например, для обычной катушки электро-пневмопреобразователя привода клапана. Там, хоть обшумись, разницы никакой.

Сообщение **Serex** » 08 апр 2018, 12:55

Посмотрел характеристики прибора РЗУ-420 (генератор токовой петли), что у меня в арсенале.
Максимальное входное сопротивление приемника 700 Ом при 25мА.
У иностранцев:
Fluke 705 - 1000 Ом, 24мА, называется характеристика "Drive Capability"
Fluke 707 - 1200 Ом, 20мА.

Т.е. иностранцы конечно получше имеют характеристику, но все равно не вытягивают 1500 Ом, как у привода ESBE ARA636 - изолированный вход.

Я вот для себя такой вывод сделал. Нормальное входное сопротивление приемников тока не более - 250 Ом, а нагрузочная способность источников тока чуть более 500 Ом. Все остальные случаи должны рассматриваться как отклонение от стандарта и требуют дополнительного изучения. И как минимум такие нестандартные случаи должны в своих спецификациях содержать жирным шрифтом значения этих сопротивлений.

Сообщение **rwg** » 08 апр 2018, 15:37

1500 Ом при токе 20мА - это 30В, блок питания должен быть Вольт на 40-48. У ESBE ARA636 точно токовый вход? Мне интернет говорит, что вход "2-х точечный SPST", интуитивно это ближе к релейному.

Сообщение **Serex** » 08 апр 2018, 18:12

rwg писал(а): ↑08 апр 2018, 15:37 У ESBE ARA636 точно токовый вход?

Очень извиняюсь. ESBE ARA639

Вот эта схема.

ARA600 Prop Advanced_RU_A-01.png

Сопротивление определил тем, что в начале диапазона привод управлялся и достаточно линейно. Напряжение на ток..., получилось очень точное значение 1500 Ом.

Сообщение **Jackson** » 03 май 2018, 13:56

Serex писал(а): ↑06 апр 2018, 11:13 Да вот не всегда пишут

В таких случаях я обычно запрашиваю поставщика. В сомнительных случаях ставлю дополнительно преобразователи/усилители свои, как раз недавно так и делал - так спокойнее.

Сообщение **r3lai** » 04 май 2018, 00:29

Конструкторам приборов нужно делать их входное сопротивление 100 или 50 Ом. И подавать на них вместе с сигналом еще и 24 Вольта для питания усилительной схемы или получать их внутри прибора. А совмещать информационный сигнал и питание я считаю неправильным. Благодаря тому что в ТРМ от Овен входное 50 Ом можно легко сигнал от одного датчика раздавать по нескольким приборам. Копеечная экономия на паре проводов и источнике 24 В ?

Сообщение **Jackson** » 04 май 2018, 04:58

r3lai писал(а): ↑04 май 2018, 00:29 Конструкторам приборов нужно делать их входное сопротивление 100 или 50 Ом. И подавать на них вместе с сигналом еще и 24 Вольта для питания усилительной схемы или получать их внутри прибора. А совмещать информационный сигнал и питание я считаю неправильным

А производители считают правильным. И делают неправильные приборы.

Сообщение **Serex** » 04 май 2018, 06:45

Да пусть делают, как хотят - главное чтобы все одинаково делали. А то ж такой разброд и шатание ))

Сообщение **Ryzhij** » 04 май 2018, 07:50

Serex писал(а): ↑04 май 2018, 06:45 Да пусть делают, как хотят - главное чтобы все одинаково делали. А то ж такой разброд и шатание ))

Э, нет!
Как известно, "В лесу всякая поганка для своего дела предназначена. Потому порядок."
Спрос рождает предложение.
Уж в этом деле - точно!

Сообщение **Jackson** » 04 май 2018, 10:54

И вообще-то профессия «инженер» для того и существует чтобы стыковать нестыкуемое, если бы всё стыковалось на раз-два то инженеров не существовало бы. Так что утверждения типа «большинство приборов кривые» - это в первую очередь говорит о квалификации инженера, а не о качестве приборов.

Не бывает сложных систем - бывают тёмные специалисты. (С) К.В.Недялков

Serex писал(а): ↑07 апр 2018, 10:27 Как раз оно такое большое у плохих схем. А хорошие схемы имеют малое входное сопротивление.

Плохое или хорошее- очень относительное понятие.
Большое входное сопротивление- оно-то конечно гасит помеху по напряжению, а по току (индуктивную)? Светодиоды имеют высокое сопротивление, оттого при любой наводке светятся. Ну и влияние длины (сопротивления) измерительной линии никто не отменял- чем ниже входное сопротивление, тем меньше влияние длины линии. Или потому же- почему термопреобразователи с характеристиками типа Pt1000, Ni1000 имеют, как правило, двухпроводную схему подключения, а Pt50, Pt100- трех- или четырехпроводную?

Сообщение **Jackson** » 04 май 2018, 12:30

Serex писал(а): ↑08 апр 2018, 12:55 У иностранцев:
Fluke 705 - 1000 Ом, 24мА, называется характеристика "Drive Capability"
Fluke 707 - 1200 Ом, 20мА.

Т.е. иностранцы конечно получше имеют характеристику, но все равно не вытягивают 1500 Ом, как у привода ESBE ARA636 - изолированный вход.

А с чего вы (безадресно) решили, что входное сопротивление у приёмника постоянно или хотя бы линейно зависит от тока?
Указанная величина может быть максимальной при минимальном токе.

Я конечно понимаю что мысль бредовая, но другого разумного объяснения у меня просто нет. Производитель же не дурак и понимает что 40-вольтных вторичных цепей просто не бывает.

Есть конечно ещё одно объяснение - в документации кто-то спутал 150 Ом с 1500 метрами, ноль от буквы "О" не отличили - это запросто. А китайцы легко могут подхватить этот флаг (принять документированную цифру за чистую монету) и начать клепать приборы с такими же характеристиками. Сейчас и не такое бывает.

Короче, причина может быть какой-то совсем не технической.