4-20mA隔离接收电路乱漂？

只看该作者 · 2010-9-19 09:50

我采用的电路蓝本是官方HCNR200线性光耦数据手册提供的，如下图示：

因为我的VCC是3.3Ｖ，另外CPU芯片的ADC输入范围为0~3.0V，所以将图中的R5改成56K，运放采用LMV321;三极管用MMBT3906；稳压管用的是BZX84C5V1；其他参数都未改动。电流采集输入端没铺铜，隔离后端铺了铜。但布线紧凑，均采用贴片件。

经过上述参数改动后，４mA对应的输出电压是0.558Ｖ；20mA对应的输出电压是2.79V.

故障现象：接收到的数值发生乱漂，不能投入使用！当输入10mA以上，经采集折算漂动的范围仅是多了0.2-0.5mA；但输入10mA以下时，采集数据漂移相当严重，上下相差1-2个mA。当输入端断开外围部件，后端采集到电压为0.00几伏，这应该算是正常的。

我不知道将输入端铺铜后会不会得到解决？或还是某些部件选用不良会导致这种结果？但电路原理应该没错的。就是不知如何来分析故障到底出在哪？

望达人给个建议！谢谢！！

只看该作者 · 2010-9-19 10:02

为方便起见，另外再附上我画的原理图示和光耦前端采集的PCB布线图：

只看该作者 · 2010-9-19 13:19

这个电路你也敢用？线性度不是一般的差，要改造滴，做板之前要做测试的。

只看该作者 · 2010-9-19 16:42

谢谢楼上的忠告！愿闻其详……
数据手册上的完整电路还要如何改造？如果这也不如实信赖，那就不知道相信什么了。

4万 · 2010-9-19 21:21

本帖最后由 awey 于 2010-9-19 22:33 编辑

原来的分析有误，删除。楼主看看在输入不同电流的时候，看看U74供电电压是否有变化？

1万 · 2010-9-19 23:40

准确度问题可以先放到一边
要先解决稳定问题
我看
不妨先不作动态观察，如果还漂，可以先将PD2用一个电阻+稳定电压代替，看看它还漂不漂。

1万 · 2010-9-20 10:55

用法有问题。

只看该作者 · 2010-9-20 11:17

谢谢楼上诸位及时答复！确实如“伟林电源”大侠所言，是用法有问题！这个电路是用在4-20mA电流环上，作为数字通讯用。当电流很小时，前级是不可能窃电驱动LED那么完好的。必须有源供应才能信赖。

唉，惭愧！

只看该作者 · 2010-9-20 13:37

LZ, HCNR200里面的光电管PD1,PD2必须有可靠的反向偏置才能可靠的工作，
此电路要维持PD1的工作，放大器的V+,V-就永远不会相等（即使我们按照理想放大器去考虑），另外，电流环电流的大小对PD1的反向偏压影响很大，这一点从R3上的压降可以看出来，也就造成了，大电流和小电流情况下负反馈的程度不同，于是非线性出现了。

同样的问题PD2也有，当输出电压VOUT很低（接近0，或0.几伏）的时候，PD2上没有什么反向电压，也会出现非线性。

只看该作者 · 2010-9-20 16:18

感谢Lbx_00如此细致认真的分析，其实我没如此火候。手头还有别人的文档，回头用插件拼搭下电路试下，刚才约了，柜台能买到插件的HCNR200。只要能顺利线性输出电压跟输入4-20mA对应得上，这块电路就算OK了。至于系统性的温漂和器件误差，只要将个比值存入EEPROM中换算就可以，则没必要使用可变电阻器来手工调……

4万 · 2010-9-20 18:46

楼主的图来自知名公司的官方文件，我觉得电路不可能有原则性的错误。
9楼 lbx_00 说的情况应该不存在，实际上，不管输出电压多少，因运放的反馈作用，PD1、PD2上的电压理论上均为0，实际上光电接收电路这样用的非常多。
楼主的电路和官方电路的区别在于运放不同，其实两个运放参数差别不大，
楼主的器件看来是来自市场，质量问题应该要着重考虑，另外要看看HCNR200是否有不同的等级？
我在5楼说过，让楼主测试一下不同输入电流的条件下，运放的供电电压，原因是我想知道在不同电流时，运放的供电电压是否超出了正常工作的范围。。。

只看该作者 · 2010-9-20 19:08

电路是不要怀疑，是没错的，只是只能用于通讯，不能用在4-20mA的模拟量测量场合。电压明天测下给楼上分析……

4万 · 2010-9-20 19:26

“只能用于通讯” 这话从何说起？
图上明明写着4－20mA接收电路，即将4－20mA的信号隔离并转换成相应的电压输出。

只看该作者 · 2010-9-21 10:23

试试这个电路

只看该作者 · 2010-9-21 10:44

谢谢楼上提供的电路，我手头的元器件不全，真正要搭成的话，得等节后了……

另外回"awey":　我个人认为这是个电流环（ILOOP）电路，国外有很多是用电流环电路进行通讯的。这样的电路是很可靠的。但是要作为数据采集，并且要求精度，我则认为不妥。

只看该作者 · 2010-9-21 10:48

re 15:

做通讯不用这么复杂吧，这个电路就是做模拟的。

我插一句，等待away老师正解

4万 · 2010-9-21 13:46

Re：15楼
本来就是一个4－20mA的隔离变送器的输出电路，用于将前端两线制传感器采集到的信号（4－20mA）隔离并转换成相应的电压输出，你要将它说成是通信也行，因用于数据的采集，精度不能含糊。

Re：14楼的 lbx_00
lbx_00，你的担心是多余的，光电接收管是个有源器件，受光照射时，如果外电路不能提供电流，光电管的“负”端将产生负电压（类似光电池）。我以前也和你的想法一样，以为光电接收管一定要有反向偏压才行，实际上是不需要的。

只看该作者 · 2010-9-21 15:07

上午出去买了点物件。

刚对原电路测量了前级运放的电压，如下图，给“awey”参考：

只看该作者 · 2010-9-21 15:13

上面结果是通过0-20mA发生器施加的，电压是接到示波器上测得的，测得的电压很平坦，没波动。

4万 · 2010-9-21 15:51

楼主是否测错了？是测运放供电的电压，即你图中2－5脚之间的电压，也是稳压管Z1两端的电压。
0.8V的电压，运放都不能工作

4-20mA隔离接收电路乱漂？

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