Arduino i standard 4-20mA

[Albert1972]

Witam ponownie.  Stanąłem przed kolejnym problemem. W mojej instalacji mianowicie znajduje się konduktometr. Dokładnie taki:

https://de.aliexpress.com/item/2017-New-verison-CM-230-Conductivity-Meter-Conductivity-Conductivity-Tester-Monitor-Pure-water-meter-monitor-4/32787845538.html?spm=a2g0s.9042311.0.0.62f74c4d8N9nCQ

Wszystko cacy tylko to ustrojstwo nadaje sygnałem w standardzie 4-20mA a jak wiadomo Arduino takowego nie posiada. 

Znacie jakiś sposób by podpiąć ten standard do Arduino?

Znalazłem w sieci coś takiego:

https://www.antratek.de/4-20ma-r-click?gclid=CjwKCAjw583nBRBwEiwA7MKvoEtQ-9ha0XTjF-PoOqQApiY-AhSTKSdmt9WJobyYYrahC8DUUneehRoCHEEQAvD_BwE

można by to jakoś użyć do odczytu sygnału?

Wcześniej zamówiłem taki przetwornik ale nie wiem czy to dokładne będzie.

https://de.aliexpress.com/item/Current-To-Voltage-Module-0-4-20mA-To-0-3-3V-5V-10V-Voltage-Transmitter-Integrated/32824693659.html?spm=a2g0s.9042311.0.0.20dd4c4dCwbp2k

 

[adam30010]

Pętle prądową najprościej pogonić na przetworniku ADC + odpowiedni dzielnik napięcia. Arduino posiada wejścia analogowe - z nich musiałbyś skorzystać. Do tego 2 rezystory (odpowiednio dobrane) i po sprawie. W bardziej zaawansowanym rozwiązaniu można się bawić w przesuwanie napięcia, by dolny zakres prądu pętli odpowiadał 0V, bawić się w dostawianie zewnętrznego ADC o wysokiej precyzji itp. Ale to już bardziej zaawansowane rozwiązania i niekoniecznie dla Ciebie przydatne/potrzebne.

W skrócie:

Pętla prądowa (4-20mA) będzie wymuszać odpowiedni prąd w tej pętli (a właściwie to będzie się starać taki wymusić). Musisz dobrać rezystory tak by dla 20mA, na pin ADC nie poszło napięcie wyższe niż dopuszczalne. Musisz także wiedzieć jakie napięcie będzie odpowiadać dla prądu 4mA. Mając wartość maksymalną i minimalną napięcia na wejściu analogowym, wiesz już w jakim zakresie będzie się zmieniać pomiar. Przełożenie prądu na napięcie będzie proporcjonalne. To znaczy że jeśli prąd wzrośnie z 4mA do 8mA, to napięcie na wejściu analogowym również wzrośnie dwukrotnie. W ten sposób odczytując napięcie można obsłużyć tego rodzaju czujniki. 

No oczywiście że ta pętla prądowa jest analogowa. Stosuje się też pętle prądowe cyfrowe. Ale to musisz sprawdzić w dokumentacji do Twojego czujnika.

[Albert1972]

Jak chodzi o dzielnik napięcia tomam coś takiego:

3Stück Mini Spannungssensor Voltage Sensor Modul bis 25V für Arduino Mikrocontroller https://www.amazon.de/dp/B07GNG55PZ/ref=cm_sw_r_cp_apa_i_N0c9CbRQDF9ZW

[marek1707]

Nie wygłupiaj się. Nie potrzebujesz żadnych kupowanych "dzielników napięcia". Nie każdy problem musisz rozwiązywać metodą wyszukiwania w sklepie gotowca zgodnego z zasłyszanym hasłem. Czasem warto włączyć myślenie. Zacznij zwyczajnie: od zrozumienia jak działa to co chcesz kupić, czyli sam czujnik. Jest zasilany z sieci 230V i ma wyjście 4-20mA. To oznacza, że będzie z siebie wypuszczał prąd, który musisz zmierzyć. Kolega adam30010 już tłumaczył, ale chyba niewiele dotarło skoro jedyną odpowiedzią jest link do jakiejś bzdurnej płyteczki. Arduino ma wejścia napięciowe więc musisz przetworzyć płynący, nieznany prąd na napięcie. A to robisz przy pomocy jednego opornika. Wystarczą dwie liczby: maksymalny prąd 20mA i napięcie jakie wtedy chcesz dostać - powiedzmy 4V, bo zakres typowego Ardunio to 5V więc masz jeszcze margines bezpieczeństwa. Do tego wzór:

R = U/I czyli R= 4V/0.02A czyli R=200Ω

Koniec, zaprojektowałeś niniejszym przejście z prądu na napięcie. Zatem:

• kupujesz jeden opornik 200Ω
• włączasz go w pętlę wyjściową swojego miernika przewodności (zaciski +/- 4-20mA)
• do opornika podłączasz woltomierz/multimetr ustawiony na zakres 20V
• weryfikujesz odczyty przez zanurzanie sondy do jakichś znanych płynów i zapisywanie napięcia
• podłączasz zamiast woltomierza Arduino (któreś wejścia analogowe do drutu opornika połączonego z zaciskiem "+4-20", GND Arduino do drutu na zacisku "-mA")
• piszesz kawałek kodu mierzący i przeliczający ADC na przewodność i wyświetlasz to gdzieś lub zapamiętujesz lub wysyłasz np. do PC. Co w ogóle chcesz z tym zrobić?

Jeśli urządzenie będzie pracowało w trudnych warunkach (długi kabel, jakies maszyny niedaleko itp) to możesz pomyśleć o elementach zabezpieczających delikatny pin procesoora: dioda Zenera lub dwie diody Schottky.

Tak więc przestań kombinować jak koń pod górę tylko idź do jakiegoś kolegi elektronika lub do pracowni w szkole, weź (jeśli nie kupiłeś sobie wcześniej zestawu setek oporników za 15zł) jeden opornik 200Ω kosztujący 1 grosz bez wysyłki, podłącz i miłej zabawy.

BTW: Jedyna ciekawa w tym rzecz to przeliczanie z pomiaru ADC na wynik w µS. Możesz pokazać kilka linii kodu wykonujących to zadanie. Z tego wyjdzie, czy rozumiesz co robisz.

[Polecacz 101]

Produkcja i montaż PCB - wybierz sprawdzone PCBWay!
   • Darmowe płytki dla studentów i projektów non-profit
   • Tylko 5$ za 10 prototypów PCB w 24 godziny
   • Usługa projektowania PCB na zlecenie
   • Montaż PCB od 30$ + bezpłatna dostawa i szablony
   • Darmowe narzędzie do podglądu plików Gerber
Zobacz również » Film z fabryki PCBWay

[Albert1972]

Jakby o powiedzieć. Dzięki  za wykład jednak nie doczytałeś jak widzę. Nie mam zamiar kupić tylko dysponuję już tymi elementami. Nie widzę zatem powodu by latać za opornikami kiedy dzielnik napięcia już mam. Opornik zresztą też mam. Pytałem czy Waszym zdaniem ten dzielnik napięcia spełni zadanie. Mam już również przetwornik 4-20mA na 0-10V. Mam zatem to wywalić do kosza? Kondoktometr wysyła sygnał 4- 20MA o napięciu 10,2V. W czasie zmany odczytu zmienia się tylko prąd a napięcie pozostaje stałe. To jest moją obawą czy takie napięcie bez dzielnika nie uszkodzi Arduino. Być może to co pokazuje multimetr to tylko pozorne napięcie ale nie chcę tego sprawdzać na pine Arduino.

Dla Twojej informacji - koduktometr ma ograniczać poziom mineralizacji wody pitnej do zadanego przeze mnie poziomu, zanim zostanie nasycona co2. Wodę prawie czystą chemicznie uzyskuję przez filtr RO po czym ją mineralizuję przepuszczając przez złoże mineralne.  Konduktometr zawiaduje pompą która cyrkuluje wodą przez złoże.Cały system działa mi już od roku teraz go automatyzuję.

 

 

Edytowano Czerwiec 3, 2019 przez Albert1972

[ethanak]

24 minuty temu, Albert1972 napisał:

Kondoktometr wysyła sygnał 4- 20MA o napięciu 10,2V. W czasie zmany odczytu zmienia się tylko prąd a napięcie pozostaje stałe

Kurcze... 40 megaamperów... dużo! 😉

Jesteś pewien, że to jest zgodne z prawami fizyki (prawem Ohma w szczególności)? W jaki sposób to mierzyłeś/sprawdzałeś?

To że masz dzielnik napięcia to nie znaczy, że będzie tu pasować. A to czy będzie pasować zależy od wielu czynników (których nie znamy), między innymi od wartości elementów owego dzielnika. I założę się o piwo, że ten dzielnik akurat nie pasuje (jest przeznaczony do pomiaru napięcia a nie prądu).

[kaczakat]

Zamiast się obruszać wystarczy zrozumieć zasadę działania. Jak zewrzesz wyjście prądowe przez rezystor do GND to będzie przez niego płynął prąd, napięcie przed rezystorem od strony tego urządzenia nie może być większe niż 4V bo prąd byłby wtedy większy niż 20mA. Jak się obawiasz to możesz dołożyć tu diodę Zenera by chronić pin wejściowy. Gdybyś w trakcie pracy odłączył rezystor od GND to źródło prądowe będzie starało się zwiększyć napięcie by utrzymać założony przepływ prądu, jak widać w stanie jałowym to napięcie wzrasta do 10.2V (to czy by to usmażyło uC to nie wiem, w końcu prąd i tak nie byłby większy niż te 20mA). I tyle. Możesz sobie ewentualnie jeszcze mierzyć to w Arduino względem wewnętrznego napięcia odniesienia i tu faktycznie możesz ekstra dołożyć dzielnik napięcia. Albo zmienić rezystor pomiarowy.

[Albert1972]

Właśnie ten odczyt jest mi podejżany. Widocznie mój multimetr jest z najwyższej półki.

Pomiar plus do plusa minus do minusa na wyjściu 4-20mA konduktometra CM -230.

Bez obciążenia więc odczyt podejżewam jest pozorny. Powinno tam jakiekolwiek napięcie występować? Przecież pętle wpuszczam z Arduino.

8 minut temu, ethanak napisał:

Kurcze... 40 megaamperów... dużo! 😉

Jesteś pewien, że to jest zgodne z prawami fizyki (prawem Ohma w szczególności)? W jaki sposób to mierzyłeś/sprawdzałeś?

To że masz dzielnik napięcia to nie znaczy, że będzie tu pasować. A to czy będzie pasować zależy od wielu czynników (których nie znamy), między innymi od wartości elementów owego dzielnika. I założę się o piwo, że ten dzielnik akurat nie pasuje (jest przeznaczony do pomiaru napięcia a nie prądu).

Literówka z tym MA 😄

[marek1707]

Czyli moje wnioski się potwierdzają:

• nie rozumiesz działania pętli prądowej,
• nie rozumiesz tego co piszą koledzy i ja także,
• nie odróżniasz opornika szeregowego od dzielnika napięcia,
• wykonujesz jakieś bezsesnowne pomiary i próbujesz z nich wyciagać ruskie wnioski.

Moje rady:

• zapomnij o dzielniku - tak, kupiłeś go bez sensu i możesz go wywalić do kosza lub schować do szuflady,
• zrób jak powiedziałem (przeczytaj jeszcze raz co napisałem i wykonaj punkty literalnie jeden po drugim - to wydaje się proste, nieprawdaż?),
• ciesz się wynikami.

Jak rozumiem prośba o kawałek kodu przeliczającego na razie pozostanie taktownie niezauważona.

BTW: "Multimetr z najwyższej półki" nie zwalnia od myślenia. A ten układ (jeden opornik) uruchomisz multimetrem za 20zł. Wystarczy tylko rozumieć co musisz zmierzyć i po co.

BTW2: Zanim cokolwiek odpiszesz, usiądź spokojnie i zastanów się co to jest źródło prądowe w kontekście omawianego przypadku. Poświęć na to 120 sekund myślenia bez grzebania w sieci i korzystania z komputera. Ręce z klawiatury, słyszałeś? Jeśli poszło słabo, zacznij szukać i czytać - to kluczowe do tego byś zrozumiał problem i nie zadawał kolejnych śmiesznych pytań.

[grg0]

Chciałem tylko zauważyć, że kolega @Albert1972 prawdopodobnie posiada czujnik z wyjściem pętli prądowej, później jest jakiś przetwornik z pętli prądowej na napięcie 0-10V i stąd ten dzielnik napięciowy do Arduino. I to chyba obrazuje, że lepiej, tak jak pisał @marek1707, najpierw zrozumieć problem, a później szukać sposobu na jego rozwiązanie.

[Albert1972]

Kiedy uruchomię temat sprzętowo zajmę się kodem bo narazie takowy nie istnieje. Napewno się nim podzelę kiedy będzie gotowy a zapewne i tak wcześniej będę szukał pomocy przy jego pisaniu. 

Masz rację nie do końca rozumialem działanie pętli prądowej choć z grubsza sobie to wyobrażam.Twoje rady są oczywiście bardzo pomocne i za to dziękuję. 

Być może lepiejby jednak było prowadzić te rozmowy w innym klimacie niż ten znany i "lubiany" z elektrody.pl

[marek1707]

1 godzinę temu, grg0 napisał:

Chciałem tylko zauważyć, że kolega @Albert1972 prawdopodobnie posiada czujnik z wyjściem pętli prądowej, później jest jakiś przetwornik z pętli prądowej na napięcie 0-10V

Nie, kolega Albert1972 posiada pasywną sondę podłączaną do modułu pomiarowego mającego wyjście 4-20mA. Wystarczyło zajrzeć do linku, który wstawił w pierwszym poście. Jest tam praktycznie cały podręcznik użytkownika - oczywiście w formie na jaką stać chińskiego producenta oraz m.in. zdjęcie listwy zaciskowej z wyraźnie zaznaczonym miejscem podłączenia sondy (CELL), zasilaniem AC  i wyjściami pętli prądowej 4-20.

Nie wiem jakie są klimaty na elektrodzie, ale spójrz jeszcze raz na ten wątek na spokojnie. Kupiłeś już jakieś graty i pytasz o to czy dobrze zrobiłeś. Dziwne, ale OK. Kolega Ci odpowiada jak komuś kumatemu: że wbudowany w Arduino przetwornik ADC też da radę. Może trochę niefortunnie z tym dzielnikiem napięcia (bo jednak podstawowe przetwarzanie to jeden opornik), ale od biedy można użyć dzielnika. Założył, że rozumiesz działanie takiej pętli i że tylko naprowadza Cię na proste rozwiązanie. Wszystko jednak trzeba policzyć. Gdyby padło na podatny grunt, odpowiedziałbyś być może propozycją wielkości opornika pomiarowego, pytaniem o napięcie nasycenia źródła, o to czy bezpośrednia konwersja (rozwiązanie narzucające się) z 4-20mA na np.  0.8-4.0V zadziała, ponarzekałbyś na rozdzielczość (nadal nie wiemy jakiej oczekujesz w tym swoim urządzeniu), wtedy może ktoś by wskazał inny moduł odbiornika pętli:

https://www.instructables.com/id/Interfacing-4-20mA-Current-Loop-Sensors-With-Ardui/

wyposażony w 16-bitowy ADC i szynę I2C, może pogadalibyśmy o innych rozwiązaniach, ale to wszystko wymaga jakiejś podstawowej wiedzy i rozumienia zjawisk. Ty odpowiadasz jakąś dziecinną płyteczką z dzielnikiem napięcia. Ani nie wiadomo co to, ani do czego w kontekście pętli prądowej, ani niczego nie policzyłeś, ani nie odniosłeś się sensownie do rad. Jakbyś zrozumiał jedynie hasło "dzielnik napięcia", wrzucił je do wyszukiwarki i pokazał pierwszą, akurat bezsensowną odpowiedź. Jaki mamy wyciągnąć wniosek? No tak, kolejny gość, który porywa się na coś ponad jego (aktualne) siły. Dostajesz więc łopatologiczną odpowiedź w postaci kilku punktów do powtórzenia na głupa bo widać, że nie zadałeś sobie trudu by choć poczytać o działaniu źródła prądowego. Ty także sterujesz dyskusją i w zależności od tego co sobą reprezentujesz i jak to nam udostępniasz dostajesz takie albo inne odpowiedzi. Najgorzej, gdy zaczynasz z zadęciem a potem okazuje się, że niewiele rozumiesz. Wtedy masz.. jak to nazwałeś, elektrodę - sam pomyśl dlaczego. Naprawdę lepiej zapytać wprost, poprosić o jakiś link do przeczytania od zera i/lub znaleźć kilka gotowych rozwiązań (bo przecież to są już dawno wyważone drzwi) niż pokazywać jakiś nieprzemyślany projekt i odpowiadać od czapy.

Mam nadzieję, że teraz masz już jasność co do spektrum możliwych rozwiązań odbiornika pętli 4-20. Jeśli nie to pytaj, ale bardziej o szczegóły niż ogólnie "Nic nie rozumiem, ale chcę to mieć i czy dobrze kupiłem?".

[Albert1972]

Ok. Po przczytaniu powyższego dochdzę do wniosku że rzeczywiście jestem bardziej zielony niż myślałem. Kiedy kupiłem ten chiński koduktometr planowałem zrobić automatykę na PLC z modułem analogowym. Kiedy zdecydowałem się na arduino zaczeły się schody.

O tym konwerterze który wskazałeś w linku też myślałem. W pierwszym poście dałem też link do innego taniego konwertera i to o nego pytałem.

https://de.aliexpress.com/item/Current-To-Voltage-Module-0-4-20mA-To-0-3-3V-5V-10V-Voltage-Transmitter-Integrated/32824693659.html?spm=a2g0s.9042311.0.0.20dd4c4dCwbp2k

Testowałem toto nawet i rzeczywiście da się przetworzyć pętlę na napięcie. Zasilanie tego wynalazku to jednak 7 do 30 V i na wyjściu czasem dostaję ponad 5V. dlatego miałem obawy by to spiąć z Arduino.

Tyle gwoli wyjaśnienia.

Po przeczytaniu powyższych postów pójdę jednak drogà która wskazujesz bo przy okazji się czegoś nauczę.

Rozumię zatem że na wstępie muszę dysponować odzytem mA przy maksymalmym pomiarze - co jest proste bo wtedy jest zawsze 20mA i przy minimalnym. Powinno być 4mA. Do tego jeszcxe podejżewam że przyda się pomiar z odpiętą sondą?

Tak się zastanawiam czy dałoby się podpiąć sondę bezpośrednio pod Arduino i z jednegi pinu a zrobić konduktometr? To takie zupełnie poboczne pytanie.

[grg0]

28 minut temu, marek1707 napisał:

1 godzinę temu, grg0 napisał:

Chciałem tylko zauważyć, że kolega @Albert1972 prawdopodobnie posiada czujnik z wyjściem pętli prądowej, później jest jakiś przetwornik z pętli prądowej na napięcie 0-10V

Nie, kolega Albert1972 posiada pasywną sondę podłączaną do modułu pomiarowego mającego wyjście 4-20mA. Wystarczyło zajrzeć do linku, który wstawił w pierwszym poście. Jest tam praktycznie cały podręcznik użytkownika - oczywiście w formie na jaką stać chińskiego producenta oraz m.in. zdjęcie listwy zaciskowej z wyraźnie zaznaczonym miejscem podłączenia sondy (CELL), zasilaniem AC  i wyjściami pętli prądowej 4-20.

Nieprecyzyjnie się wyraziłem. Krótkie sprostowanie. Zrozumiałem, że kolega do tego modułu pomiarowego dokupił przetwornik pętli prądowej na napięcie 0-10V i pojawił się problem napięcia, który z kolei chciał rozwiązać dzielnikiem napięcia. Chociaż teraz po przeczytaniu tego wątku jeszcze raz wychodzi na to, że taki przetwornik to kolega owszem ma, ale go nie używał i mierzył napięcie bezpośrednio na wyjściu pętli prądowej. Oczywiście masz rację, że cały problem można rozwiązać za pomocą jednego rezystora. I to też chciałem napisać, żeby najpierw dobrze przyjrzeć się problemowi, a później starać się go jak najprościej rozwiązać.

To tyle z mojej strony. Wszystkim polecam porady Marka.

[ethanak]

@Albert1972A będę wredny i odpowiem na ostatnie pytanie: tak.