ЭЛЕКТРОНИКА Выбор датчика тока для снятия показаний с промышленного УЗ-датчика

[DakonS]

Здравствуйте, коллеги.

Подскажите, пожалуйста, какой-либо датчик тока, который позволит измерять токовую петлю 4-20мА и передавать данные на ESP по какой-нибудь шине или ещё каким-либо образом.

Пробовали работать с INA219, но там такие ужасные шумы, что работать очень сложно. Слишком много приходится фильтровать. Шум эквивалентен 150 мм, когда датчик работает в диапазоне от 100 до 2000мм. Получилось сгладить до шума в 10-20мм, но это всё равно много для нашей системы.

Сам же датчик выдаёт ток корректно, через мультим нет шума.

Ловим сигнал с промышленного УЗ-датчика.

Может быть есть иные способы точного снятие тока..

Буду рад помощи.

 

[Геннадий П]

пожалуйста, какой-либо датчик тока, который позволит измерять токовую петлю 4-20мА

Ну, обычный резистор в цепи. Закон Ома, 8-9й класс (или в котором сейчас его проходят).
Подключается к свободному АЦП. Или к внешнему, если разрядности внутреннего не хватает.
Шумы фильтруются.

Пробовали работать с INA219, но там такие ужасные шумы, что работать очень сложно. Слишком много приходится фильтровать. Шум эквивалентен 150 мм, когда датчик работает в диапазоне от 100 до 2000мм. Получилось сгладить до шума в 10-20мм, но это всё равно много для нашей системы.

Боюсь спросить, а шунт на соответствующий меняли или замеряли с тем, что идет на модуле?

 

[DakonS]

Боюсь спросить, а шунт на соответствующий меняли или замеряли с тем, что идет на модуле?

Использовал просто готовый модуль, ничего на нём не перепаивал.

 

[Геннадий П]

Использовал просто готовый модуль, ничего на нём не перепаивал.

Пойдем по порядку.

Если используете ESP32, то смысла использовать INA219 особого нет. И в ESP32, и в INA219 используется 12-битный АЦП.

Далее, берем волшебную формулу закона Ома: R = U / I

Если использовать прямое подключение без INA219, то резистор нам нужен: 3В / 0.02А = 150Ом, берем с запасом, поэтому ставим 100Ом
Схема примерно следующая (без защит и т.п.):


Если все таки хотите использовать INA219, то смотрим даташит:

Допустим, берем 8-кратное измерение, это нам нужно максимум на входе иметь 0.32В
Подставляем в волшебную формулу: 0.32 / 0.02 = 16Ом, берем с запасом 10Ом
На модуле выпаиваем шунт, и впаиваем вместо него резистор 10Ом
В самом модуле настаивать коэффициенты особого смысла нет, все равно будем получать значение "в попугаях", которые нужно преобразовывать в нужные значения.

 

[DakonS]

Если используете ESP32, то смысла использовать INA219 особого нет. И в ESP32, и в INA219 используется 12-битный АЦП.

Да, можно так сделать, думал об этом. Но я изучал по этому поводу информацию в интернете и там часто говорится о том, что АЦП ESP32 немного живёт своей жизнью и каждый раз интерпретирует полученные данные о вольтаже по-своему.



Ваша мысль касательно того, чтобы перепаять шунт - интересная. Спустя время после вашего первого ответа - я понял почему вы задали свой вопрос касательно того, какой шунт используется. Сейчас там стоит шунт на 0.1Ом. Теперь ясно почему происходят такие шумы, ведь минимальный диапазон измерений ina219 это +-16V. А на резисторе в 0.1Ом показания падения будут от 0,004 V до 0.02 V.

Попытался найти вообще хоть какие-нибудь SMD шунты - не нашёл, даже на чипдипе. Подозреваю, что там стоит видимо не шунт, а просто SMD резистор (хотя очень много где написано, что стоит шунт на модуле). Кстати название модуля: cjmcu-219.


Также у меня возникла мысль взять какой-нибудь модуль АЦП (ADS1115) и на нём поснимать данные о падении напряжения на шунте или резисторе.


Пока что склоняюсь к третьему варианту с модулем АЦП.

Но думаю поснимать данные с АЦП на ESP32 в том числе.

А найти шунт на модуль cjmcu-219 у меня не получается, увы..

 

[vortigont]

Сам же датчик выдаёт ток корректно, через мультим нет шума.

какой мультиметр? Мультиметры (с RMS в частности) выдают сильно усредененные показания с низкой частотой выборки, INA может выдавать данные намного чаще. Гляньте осциллографом что происходит на шунте с ИНА, может вам надо более грубый фильтр или интегрирующую RC-цепь добавить?

 

[DakonS]

@DakonS,

UPD:

Хм, минимальное снятие напряжение 16V. А вот тока 40mA. Тогда проблема неясно в чём..

 

[Геннадий П]

Попытался найти вообще хоть какие-нибудь SMD шунты - не нашёл, даже на чипдипе.

Да можно не именно шунт, а любой резистор на 10Ом плюс-минус, все равно "в попугаях" данные будете получать. Суперточности вам не обязательно. Можно любой выводной резистор прямо на площадки выводами напаять.
А если потом уж заморочаетесь, то можно резистор повышенной точности найти. Токи небольшие, поэтому именно шунт можно не искать.

Вот например, резисторы с 1% точности в корпусах 1206 или 2010 (не знаю какой стоит на модуле корпус):
10ом 1% RS-10 3/4W (2010) Чип резистор RS-10K10R0FT, Fenghua | купить в розницу и оптом (chipdip.ru)
0.25Вт 1206 10 Ом, 1%, Чип резистор (SMD), Тайвань | купить в розницу и оптом (chipdip.ru)

 

[DakonS]

@Геннадий П, А можете подробнее объяснить почему туда нужно поставить резистор на 10 ом, а не на 100, например? Я не до конца понял. Вроде и даташит почитал.

 

[Геннадий П]

@DakonS, Я выше дал скрин из даташита. При использовании делителя на 8 максимальное напряжение измерения токового шунта 320 мВ. Сигнальный провод дает в максимальном значении 20 мА. Нам нужно узнать какого номинала должен быть резистор, чтобы на нем падение напряжения было максимум 320 мВ. Подставляем в формулу закона Ома: 0.32 / 0.02 = 16 Ом - это максимальное значение резистора, делаем небольшой запас и получаем около 10 Ом.

Делитель на 8 используем чтобы максимизировать предел измеряемого значения напряжения. Выше предел измеряемого значения - меньше действия различных помех в тракте измерения. Собственно, поэтому у вас и гуляли измерения, что используете очень малый предел измерения.

 

[DakonS]

@Геннадий П, Спасибо, Геннадий. Я думаю, что Ваши ответы позволят мне реализовать качественную реализацию трактовки 4-20мА на ESP32.


Хорошего вам дня)