Электронные компоненты для ремонта и хобби

Защита от замыканий источника питания петли 4-20 мА

Maxim MAX4322 MAX4375

Токовая петля 4-20 мА состоит из источника питания и устройства измерения тока на стороне управления, а также из полевого передатчика, который воспринимает информацию о переменных процесса, таких как температура или давление, и преобразует ее в ток (Рисунок 1). Большинство промышленных токовых петель питается напряжением 24 В, но это напряжение может варьироваться от 12 до 36 В. В более старых системах напряжение петли может быть еще выше. Для многих таких приложений требуется ограничение тока, защита от коротких замыканий или и то, и другое. Например, короткое замыкание или токовая перегрузка в одной из нескольких петель, питаемых от одного источника, может привести к отказу источника питания, который отключит все подключенные к нему передатчики. С другой стороны, конструктивно безопасные петли включают в себя барьерный модуль, который ограничивает ток и напряжение преобразователя. Защищенные от сбоев источники могут добавить еще один уровень безопасности системы. Установка ограничения тока для каждой петли позволяет точно определить необходимую мощность источника питания, не завышая ее. На Рисунке 2 показан один из способов гибкой защиты от замыканий для источника питания 24 В петли 4-20 мА. Устройство также содержит схему восстановления цифрового сигнала, совмещенную с этой петлей. Микросхема IC1 – токоизмерительный усилитель верхнего плеча с компаратором и источником опорного напряжения – воспринимает ток петли как напряжение от 8 до 40 мВ на резисторе R1 и усиливает его в 100 раз, вырабатывая выходное напряжение в диапазоне от 0.8 до 4 В. Этот выход VOUT может напрямую управлять внешними измерителями, самописцами и входами аналого-цифровых преобразователей.

В промышленных приложениях широко используется базовая структура токовой петли 4-20 мА.
Рисунок 1. В промышленных приложениях широко используется
базовая структура токовой петли 4-20 мА.

Делитель напряжения R2-R3 устанавливает выбранный порог срабатывания токовой защиты (IFAULT) для первого внутреннего компаратора микросхемы IC1 на уровне 0.6 В. Установка порога, равного, например, 50 мА, дает следующее соотношение сопротивлений резисторов R2 и R3:

откуда R2 = 15.67 × R3. При возникновении неисправности выход COUT1 переходит в состояние высокого импеданса, и резистор подтягивает его к уровню 5 В. Неинвертирующая каскадированная пара транзисторов Q2-Q3 обеспечивает интерфейс с высоким напряжением петли и сохраняет правильную полярность для управления затвором MOSFET Q1. Q1 удерживается в выключенном состоянии до тех пор, пока первый компаратор микросхемы IC1 не будет сброшен нажатием кнопки PB1 или другим сигналом. Стабилитрон ZD1 предназначен для защиты затвора Q1 от повышенного напряжения.

Эта схема обеспечивает защиту от замыканий и восстановление цифрового сигнала для токовой петли 4-20 мА.
Рисунок 2. Эта схема обеспечивает защиту от замыканий и восстановление цифрового сигнала для токовой
петли 4-20 мА.

Микросхема IC2 и связанные с ней цепи могут восстанавливать любую цифровую информацию, наложенную на ток петли 4-20 мА путем модуляции. Например, в протоколе HART для модуляции тока петли между уровнями ±0.5 мА обычно используется FSK (частотная манипуляция) в диапазоне от 1200 до 2400 Гц. (Для этой схемы модулированный сигнал на выходе VOUT (вывод 2 микросхемы IC1) составляет ±0.1 В). Сигнал с выхода VOUT микросхемы IC1 через емкость подается на вход операционного усилителя IC2 и усиливается этим устройством для восстановления таких цифровых сигналов. Микросхема IC1 содержит второй компаратор с инвертирующим входом (вывод 4), который можно использовать для компенсации инверсии цифрового сигнала на выходе IC2. Хотя это и не обязательно, этот выход компаратора (COUT2) также может представлять восстановленный цифровой сигнал в виде чистых прямоугольных импульсов для управления внешними схемами.

Материалы по теме

  1. Datasheet Maxim MAX4322
  2. Datasheet Maxim MAX4375
  3. Datasheet Intersil RFD10P03L

EDN

Перевод: AlexAAN по заказу РадиоЛоцман

На английском языке: Add fault protection to a 4- to 20-mA loop supply

15 предложений от 15 поставщиков
SCHAFFNER - FN3288-100-35-C26-R65 - Фильтр ЛЭП, General Purpose, 530 В AC, 100 А, 3 Фазы, 2 Stage, Chassis Mount
Контест
Россия
TL061IP
Texas Instruments
16 ₽
T-electron
Россия и страны СНГ
MAX4322ESA+
Maxim
46 ₽
C26-R65
Schaffner
80 912 ₽
TradeElectronics
Россия
MAX4322EUK-TMAXIMSMD-5
Maxim
по запросу
Corebai - АЦП, ЦАП, ОУ, интерфейсы и другие аналоговые микросхемы поступили на склад
Для комментирования материалов с сайта и получения полного доступа к нашему форуму Вам необходимо зарегистрироваться.
Имя