Diseño de bucle de corriente de 4-20 mA

He estado trabajando en un proyecto de transmisor de 4-20 mA y tengo un problema. Mi diseño se basa en la placa de evaluación CN0319 , pero cambié parte de ella para que funcione con otra parte del diseño.

A continuación se muestra mi diseño, quiero que transmita una corriente de 4-20 mA cuando la entrada del amplificador operacional es PWM 0-100% del ciclo de trabajo. Utiliza una fuente de alimentación de 24 V y la baja a 5,7 V para alimentar el circuito completo.

4-20mA_diseño

Mi problema es cuando trato de conducir una corriente de salida de 4-20 mA con una resistencia de carga de 0-500 ohmios. Con una carga de alrededor de 400-500 ohmios, el circuito detecta la corriente de salida deseada. pero cuando la resistencia de carga es de 0-400 ohmios. la corriente va un poco más alta de lo que debería ser. Por ejemplo, si quiero manejar 4 mA, mi circuito puede manejar 4 mA a alrededor de 420-500 ohmios. Pero a 0 ohmios, detecta alrededor de 4,2 mA y baja lentamente a 4 mA cuando aumento la resistencia de carga a 420 ohmios.

Para controlar 4-20 mA, el voltaje de entrada en V- del amplificador operacional debe ser de 0-0,6 V. Así que mido V- y V+ en comparación con DGND, el voltaje V- es constante en cualquier resistencia de carga, pero V+ disminuye cuando la resistencia de carga es de 0-400 ohmios. ¿Qué me estoy perdiendo si quiero que la corriente sea constante con una carga de 0-500 ohmios?

Medí el voltaje a través de Rload usando un osciloscopio y comencé a ver una ondulación cuando disminuyo la Rload. cuanto más baja Rload, más alto es el voltaje de ondulación. Entonces, medí el voltaje en el Pin3 y vi la ondulación. Pero no vi eso en el voltaje de entrada en pin2. El voltaje de entrada en Pin2 es de PWM y pasa a través del filtro de paso bajo para convertirlo en CC.

Este es el voltaje en Pin3 en Rload = 356 Ohmsingrese la descripción de la imagen aquí

Este es el voltaje en Pin3 en Rload = 445 Ohmsingrese la descripción de la imagen aquí

¿Está su OPA244 de riel a riel en la salida?
@winny Gracias por revisar mi pregunta. Soy bastante novato y mi inglés no es bueno. Lamento mucho eso. De todos modos, he revisado su hoja de datos, dice que el voltaje de salida puede ir de 0.1V a (Vs+) -0.75V (ESPECIFICACIONES: VS = +2.6V a +36V). Entonces, creo que es de riel a riel.
Lo que Winny pregunta es si el voltaje en el pin 6 del amplificador operacional oscila entre 0v y 5V correctamente.
0.1 V no es de riel a riel (pero casi) y podría explicar por qué está viendo problemas a baja impedancia y, por lo tanto, bajo voltaje de salida. ¿Puedes probar con uno anunciado por R2R? ¿Podría tolerar una resistencia de balasto en serie?
Oh gracias. Déjame intentar reemplazarlo por uno nuevo.
¿Has comprobado la salida con un osciloscopio?
@winny ¿Quiso decir poner R en serie con Rload? Ya traté de poner 500 ohmios y luego puedo conducir constantemente una corriente de 4-20 mA con Rload alrededor de 0-250 Ohms, por encima de eso, mi circuito no funciona correctamente (supuse que su potencia no es suficiente). Mi objetivo es llegar a 500 ohmios con un suministro de 24V.
El voltaje de salida del amplificador operacional solo tiene que cubrir el rango de 450 mV a 900 mV con respecto a tierra (observe el voltaje del emisor base como una función de la corriente del colector en la hoja de datos BC847 ). Es el rango de voltaje de entrada del amplificador operacional lo que debe preocuparle, ya que el voltaje de entrada oscila entre 0 mV y 600 mV. El rango de voltaje de entrada de su amplificador operacional llega hasta 0, por lo que debería estar bien.
@SpehroPefhany Verifiqué el voltaje en Rload como su consejo. Por favor vea en la pregunta.
Pregunta, ¿L4 y L5 son un estrangulador de supresión de modo común o son inductores separados? No puedo encontrar ninguna información sobre el número de pieza para decir cuál es su inductancia, pero de todos modos dudo que ese sea el problema.
Parece que tienes un problema de estabilidad. La frecuencia parece sospechosamente baja (¿aliasing?). C38 podría estar contribuyendo, intente configurar su alcance en microsegundos, no ms en el barrido horizontal.
@Felthry Es un estrangulador de modo común cuya inductancia es de 2,2 mH. Tampoco puedo encontrar la hoja de datos, solo la encontré entre las piezas antiguas. Intenté eliminarlos, luego ya no vi ondulación tanto en Rload como en el pin 3 del amplificador operacional. Entonces, creo que este es el problema. Gracias por mencionarlo.

Respuestas (1)

Como señaló Feilthry, mi problema podría ser los estranguladores de modo común L4 y L5. Entonces, traté de reemplazarlos por otros nuevos (la nueva pieza es RL822-3R3K-RC), luego mi problema se resolvió. Ahora puede conducir una corriente de 4-20 mA de manera constante en la resistencia de carga a 0-500 ohmios.

Lo siento, no puedo encontrar una hoja de datos para KV03405 para comparar parámetros. Creo que es porque los nuevos estranguladores tienen una frecuencia de autorresonancia más alta que la anterior.

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