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Entrée 4-20mA isolée galvaniquement



  1. #1
    mayonaise

    Entrée 4-20mA isolée galvaniquement


    ------

    Bonjour à Tous,

    Je suis en train d'essayer de réaliser une entrée 4-20mA isolée galvaniquement.

    Je pense réaliser cela grâce à un optocoupleur analogique HCNR200. Seulement, il est précisé dans la datasheet que les deux LM158 que vous voyez dans le schéma joint doivent provenir de deux boitiers différents (et je suis bien d'accord, sinon, on perd l'avantage de l'isolation galvanique or, mes masse ne sont pas forcément au même potentiel), or, cet AOP n'existe qu'en version double et est assez cher (environ 3€/pièce si je me souviens bien), je pense le remplacer par un AOP de la série MCP6000 de microchip (qui est moins chère et existe en version "single" pour les boitiers cms), mais je ne sais même pas ce que signifie réellement l'appellation rail-to-rail (si j'ai bien compris, la tension de sortie variera entre +Vcc et -Vcc et non +Vcc-Vseuil et -Vcc+Vseuil). En plus de cette condition, il faut donc que les AOP se comportent de la même manière pour replacer l'AOP recommandé dans ce schéma par un autre. Aussi, ma question est la suivante : y a-t-il une spécification d'AOP particulière stipulant le gain donnant Vs=k V12 sachant que ce gain doit être identique sur les deux AOP considérés. Quelles précautions dois-je prendre pour qu'ils se comportent de la même manière (les coupler thermiquement ?) ?

    Merci de votre aide,
    Mayonaise

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  2. Publicité
  3. #2
    bobflux

    Re : Entrée 4-20mA isolée galvaniquement

    Il faudrait comparer les catactéristiques des AOP candidats au remplacement...

    Il existe aussi des amplificateurs d'isolation intégrés :

    http://search.digikey.com/scripts/Dk...=516-1138-5-ND

    Il y a d'autres solutions qui pourraient être plus simples, mais il faudrait savoir :

    - quelle est la précision requise
    - la bande de fréquences du signal en question
    - comment est alimenté le coté "isolé"

  4. #3
    mayonaise

    Re : Entrée 4-20mA isolée galvaniquement

    Bonjour,

    Je te remercie pour la proposition de référence, malheureusement, je pense que ce type de matériel ne s'applique pas à mon cas car les courants des bornes de l'alimentation de l'étage d'entrée sont très significatifs. Or, je prévois d'utiliser une alimentation par la boucle 4-20mA pour l'étage d'entrée (et c'est impératif). Une chute de tension de l'ordre de 5V sur ma boucle de courant est acceptable et j'aimerais la limiter aux environs de cette valeur (le 5.1V de la zener du schéma précédent me conviens très bien) pour en faciliter le déploiement sur d'autres boucles.

    Sinon, pour répondre à tes questions :
    Précision : J'attaque un CAN 10 bits 0-10V. Comme je ne dispose que d'une alim 0-5V côté isolé, je pensais faire une conversion 0mA=0V 25mA=5V. Donc, sur la plage 4-20mA, je vais avoir 0.8V- 4V soit une étendue de mesure de 0 à 100% de 3.2V avec une résolution de 0.1V soit une précision de 3.125% (uniquement pour la conversion AN). J'aimerais rester avec une erreur minimale et, dans tous les cas, inférieure à 5%.

    Bande de fréquence : Là, il n'y a pas trop de problèmes à mon avis, ou plutôt si... Je vais échantillonner 1 fois toutes les 20 sec... Donc, si je ne veux pas avoir de recouvrement de spectre, dans la pratique, je devrais filtrer avec un filtre énoooorme, mais je veux bien me fâcher avec Shannon en risquant le recouvrement tant redouté car les process que je mesure à cette fréquence d'échantillonnage sont, tu t'en doutes, très lents et je n'ai besoin de m'affranchir que des oscillations liées aux perturbations électromagnétiques.
    Côté isolé, comme précisé précedemment, j'ai une alim régulée à 5V et je pourrais aussi avoir du 12V non régulé, mais ce ne sera pas forcément le cas partout donc je préfère m'en tenir aux 5V régulés...

    Voilà, j'espère que ça répond à tes questions et à celles que d'autres se seraient posées.
    Merci encore et bonne journée,
    Mayonaise
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  5. #4
    invite2313209787891133
    Invité

    Re : Entrée 4-20mA isolée galvaniquement

    Bonjour

    Il existe des isolateur galvaniques sur rail, qui fonctionne sans alim additionnelle et coutent certainement moins cher que ce que tu vas mettre en œuvre.
    Un exemple: http://www.hitec.fr/MIG20-Isolateur-galvanique-de.html

  6. A voir en vidéo sur Futura
  7. #5
    bobflux

    Re : Entrée 4-20mA isolée galvaniquement

    Si tu ne prends pas un module tout fait, ce sera à mon avis beaucoup plus simple et moins cher de convertir le courant 4-20 mA en une fréquence, et d'envoyer ça dans un optocoupleur basique. Le uC n'a plus besoin d'ADC, il suffit d'utiliser un compteur pour compter les impulsions.

    De plus si tu comptes les impulsions pendant X secondes, cela fait une moyenne du signal : le filtrage antiparasites est gratuit.

  8. #6
    mayonaise

    Re : Entrée 4-20mA isolée galvaniquement

    Bonjour à tous et merci de vos réponses,

    Dudulle, j'ai en effet envisagé d'utiliser des amplificateurs d'isolement de ce type tous faits, mais j'ai arrêté mes recherches assez rapidement en voyant le premier prix à 100€. Comme je vais devoir développer une plaque, je me dis que si j'intègre cette partie dedans, je vais réaliser des économies.

    Bobfuck, La conversion courant/fréquence est une bonne idée, mais je ne peux pas passer par autre chose que le CAN et ne veut pas changer le code de ma partie µC car je cherche à avoir un module interchangeable.

    Je pense tenter de réaliser un essai avec le matériel envisagé au début de mon post, si ça ne fonctionne pas, cela ne m'aura pas ruiné et je passerai par un ampli d'isolement tout fait.

    A cet effet, je me permet de recentrer le débat sur le thème initial de ce fil que j'ai peut-être mal expliqué :

    J'ai cru comprendre sur le schéma joint que la très faible tension aux bornes de chaque photodiode fixait la tension de sortie de l'AOP. J'en conclus que les AOP doivent avoir un gain entre leur tension V1-2 (courrament appelée Epsilon) et Vs qui soit rigoureusement identique. Est-ce le cas ? cela fait longtemps que je n'ai pas retravaillé sur les AOP en dehors de quelques fonctions usuelles et cette photodiode entre le + et le -, je ne sais pas trop comment l'aborder... Or, j'ai besoin de comprendre un peu mieux ce schéma pour ne pas bêtement reprendre une nomenclature qui ne me semble que moyennement adaptée à mon cas...

    Merci de vos conseils,
    Bonne journée,
    Mayonaise
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  9. Publicité
  10. #7
    bobflux

    Re : Entrée 4-20mA isolée galvaniquement

    100€ tu rigoles ?

    http://search.digikey.com/scripts/Dk...ll?Cat=2556125

    "amplifier type" sélectionner "isolation", cliquer "in stock", puis trier par prix.

    Les photodiodes modulent le courant, pas la tension. Le gain en boucle ouverte d'un AOP n'est pas pertinent (tant qu'il est assez grand...) car c'est les composants autour qui déterminent la fonction de transfert. Si tu es rouillé en ampli op, mets un amplificateur d'isolation à 4€

  11. #8
    mayonaise

    Re : Entrée 4-20mA isolée galvaniquement

    Bonjour à tous et désolé pour le temps que j'ai mis à répondre.

    Je me suis dérouillé en AOP car le module que tu propose ne me conviens pas. Le côté 4-20 doit être alimenté par la boucle 4-20mA et donc avoir une conso de moins de 4mA... Bref, ça ne passe pas, le courant d'alim minimum proposé côté 4-20 me semble être 5mA si j'ai bien compris les datasheets que j'ai épluchées... Donc, si je veux économiser les 100€ que coûtent l'isolateur proposé par Dudule, il me faut créer le montage moi même...

    Du coup, j'ai potassé le schéma, l'ai compris, l'ai monté et là, il ne fonctionne pas, sauf si, en sortie de l'ampli, j'utilise un Transistor NPN monté en amont de la photodiode et de sa résistance et que j'inverse la connexion de l'AOP au niveau de PD1. Je ne comprend pas pourquoi, j'avais réalisé cette option au début car je n'avais pas de PNP sous la main et quand j'en ai achetté un peu pour refaire mon stock, j'ai refait le montage prescrit par le constructeur et je n'arrive pas à le faire fonctionner... Mystère et boule de gomme, je veux bien remettre en cause mes talents de monteurs sur platine d'essai, mais j'ai refait intégralement le montage pas à pas deux fois sans succès... Cela parle-t-il à l'un d'entre vous ?

    Si j'ai bien compris, l'AOP côté 4-20 régule la puissance lumineuse de la DEL de l'optocoupleur pour que la tension aux bornes de PD1 soit nulle quel que soit le courant qui la traverse. Ensuite, l'AOP côté CAN génère un Vout à travers R5 qui le converti en courant et Vout est ajusté pour que la tension aux bornes de PD2 soit nulle aussi. Dans la pratique, j'ai 0 mV sur PD1 et une 20aine de mV sur PD2. Ca n'a pas l'air d'affecter la précision qui est meilleure que ce que peut mesurer mon voltmètre 2000pts (mais j'ai cassé la tirelire et mis des résistances 0.1%). Qu'en pensez-vous ? (PS mes AOP sont des MCP6041).

    Merci à tous et longue vie à la nouvelle version du forum qui ne devrait pourtant durer qu'un an et demi ...
    Mayonaise
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