Pętla prądowa. Sztuczki, myki itp.

[BlackJack]

Jestem obecnie w fazie analizy przeróbki pewnego ponad 20 letniego systemu (przemysłowego), automatyki. A właściwie tego co jeszcze z niego zostało i jako tako działa.

Analizując dokumentację natknąłem się w torach pętli prądowych, na ciekawe rozwiązanie z diodami. Problem jednak w tym że dokumentacja milczy na temat jakie to diody, domyślam się że Zenera. W szafie też trudno to dojrzeć bo oznaczenia nieczytelne, albo są wbudowane w zlączki (prawdopodobnie WAGO).

Chodzi mi o rozwianie dwóch kwestii.

1. Jakie właściwości ma pętla prądowa z schematów dzięki diodom ?

2. Jak dobrać diodę Zenera w takim układzie ?

Schemat 1.

AD 1. Czy dobrze rozumiem ?

Widać tu trzy tory prądowe. Ja skupię się tylko na jednym, ponieważ wszystkie 3 są bliźniacze. Mamy przetwornik, wskaźnik wielkości technicznych MPT01 i wejście analogowe regulatora w zakresie 4-20mA. Czyli typowa pętla prądowa zasilana 24V. Ale mnie interesuje listwa zaciskowa 1X i znajdujące się w niej diody Zenara.

Jeżeli dobrze rozumiem taka konstrukcja pętli pozwala na taki manewr że mogę odłączyć wejście wskaźnika MPT01 i dzięki diodzie Zenera pętla nadal będzie działać ? Nie zostanie otwarta bo zacznie ona przewodzić.

Jeśli tak jest to pytanie jak taką diodę dobrać ? Napięcie przewodzenia, gdybym chciał dodać jeszcze jeden miernik prądu.

Schemat drugi. Sytuacja podobna. P901 to galwanicznie separator obwodu ma zasilanie 24V nie widać na schemacie.

Mam jeszcze 3 scheamat ale z normalnymi diodami, tam jednak są w kierunku przewodzenia.

[marek1707]

Najgorszy przypadek będzie taki, że dwie diody nie mają swojego odbiornika a tylko trzeci coś odbiera. Ponieważ pętla jest zasilana z 24V a typowy odbiornik zadowala się napięciem <2V to już masz górne ograniczenie diody: musi być mniejsza niż 10V. Przypadek gdy trzy diody szeregowo są na pusto nie musi działać, bo nikt nie odbiera. A jeśli nadajnikowi może to zaszkodzić, trzeba dać Zenera <8V.

Zwykle odbiorniki pętli 20mA mają szeregowo 75Ω i na nim odkładają sobie napięcie, ale widziałem i takie co miały prawie 200Ω. Taki marnuje aż 4V by zauważyć 20mA więc to chyba dolne ograniczenie diody. Ja bym wstawił krakowskim targiem coś typowego w okolicach 6.2V - nie będzie przeszkadzać swojemu odbiornikowi a jednocześnie trzy takie ładnie zamkną pętlę 24V.

[BlackJack]

Jeszcze jedno pytanie bo chciałbym się upewnic czy dobrze dedukuję.

Rysunek pierwszy pokazuje schemat ideowy fragmentu systemu pomiarowego, opartego o dziś już archaiczny rejestrator wielkości technicznych WWT-20 (lata 90), do tego systemu chciałbym dodać bardziej dzisiejszy rejestrator CMC-99 firmy SIMEX. Ale jego karta wejść analogowych 0-20/4-20mA ma kanały zgrupowane z czwórki ze wspólną MASĄ.

WWT na razie ma zostać, a ja chcę jak najmniej ingerować w układ. na rysunku 2 pokazałem ten sam schemat (niezbyt ideowy) tylko z dodanym CMC-99. Przepraszam za jego jakość, ale kreślony na szybko, wywaliłem też niektóre diody, aby nie zaciemniać całości i nie ma sygnałów wejściowych z obiektu.

Pytanie brzmi czy moje rozumowanie jest właściwe ? Ewentualnie gdzie mam jakieś poważne błędy.

Wiem że może pytania wręcz podstawowe, ale z pętlami prądowymi miałem bardzo mało styku dotychczas, a tu nagle mam je wszędzie gdzie się ruszę i chcę się upewnić że rozumuje prawidłowo.

Rys 1.

Rys 2.

[marek1707]

To może zadziałać, ale nie musi. Wszystko rozbija się o szczegóły konstrukcji tych klocków. W szczególności o izolacje lub implementacje nadajników pętli. Jeżeli wszystkie pokazane nadajniki (Z901, PPS) są w pełni (opto)izolowane od swoich zasilań to możesz spać spokojnie. Cokolwiek zrobisz po stronie pętli prądowej, np. takie zwarcie mas jak na schemacie, nikomu nie zaszkodzi. Ale jestem w stanie wyobrazić sobie jakieś oszczędnoćciowe rozwiązania w których np. masa lub plus wyjścia pętli są wspólne z odpowiednim zasilaniem bloku. No i wtedy robi się groźnie, szczególnie w tym drugim przypadku bo nadajnik zmienia prąd pętli zmieniając potencjał "dolnego końca" a te ze sobą wszystkim zwarłeś mając wspólny plus zasilania. Prawie na pewno tak nie jest, ale nie mogę udawać, że nie jest to jednak możliwe. W rozwiązaniach przemysłowych raczej nie chodzi się na skróty i pętle są izolowane (bo to wyłazi w najbardziej krytycznych momentach), ale jeśli masz szansę, sprawdź w dokumentacji lub pomierz lub chociaż obejrzyj co tam w środku piszczy. Kiedyś izolacje sygnałów analogowych były trudne i drogie, trzeba było jakieś specjalne dwukanałowe transoptory klecić ręcznie lub modulatory i detektory robić więc oszczędości naturalnie były wymuszane ceną i/lub dostępnością elementów.