Conversione 24V per ingresso analogico 0-10V

[fabio.meluzzi]

Ciao a tutti,

dovrei tenere sotto controllo una tensione di circa 30V proveniente da una scheda, tramite l'ingresso analogico 0-10V del plc, oltre a visualizzarla sul hmi devo mandare un allarme se questa tensione scende al di sotto dei 23V. La mia domanda è la seguente, come posso ridurre questa tensione da 30 a 10V? Con un partitore resistivo la ridurrei, ma non vedrei il calo fino quando anch'essa non scende sotto i 10V giusto? Avete qualche suggerimento?

Grazie mille!

[Blackice]

Forse è meglio se usi un convertitore ISOLATO per stare tranquilli,come per esempio un SENECA K109UI impostato ad ingresso 0-30VDC ed uscita 0-10VDC lineari.

[odx]

Direi che la tua idea è corretta....  un carico doppio a monte rispetto a valle e porti la 30 a 10 sul tuo plc

 

30 > 10

21 > 7

15 > 5

12 > 4

6  > 2

3 > 1

 

 

Potresti usare optoisolatori per fare un lavoro piu' pulito, ma perdi in tempi di risposta.

 

Mai usato e non so se esistono delle controindicazioni particolari ... probabilmente dipende anche dalla corrente che da in uscita il tuo strumento ... suppongo molto molto bassa....

[Livio Orsini]

Quote

Potresti usare optoisolatori per fare un lavoro piu' pulito, ma perdi in tempi di risposta.

 

 

 

Più che del tempo di risposta io mi preoccuperei delle derive e delle non linearità.

 

L'uso di un partitore resistivo, magari fatto con resistori allo 1% di tolleranza, è la soluzione, oltre che più economica, anche la più robusta e affidabile.

Con un covertore di soli 10 bit (1024 conteggi) la risoluzione è più che sufficiente per dare l'allarme con sicurezza.

[fabio.meluzzi]

Grazie delle veloci risposte.

Un dubbio, usando il partitore resistivo, con i dovuti resistori calcolati, quando la tensione di 30V incomincia a scendere, avrò un'uscita che si abbasserà di conseguenza ed in modo lineare?

Grazie.

[Livio Orsini]

Certo.

Si assume che lìimpedenza d'ingresso del convertitore non rimanga costante al variare della tensione tra 0V e 10V. Quindi il rapporto di partizione rimane fisso e costante ed il risultato è che la tensione di ingresso viene divisa per una costante, qualsiasi sia il suo valore.

E' ovvio che per valori di tensione molto piccoli (<0.1V p.e.) la tensione di uscita può riusentire dell'eventuale rumore.

[fabio.meluzzi]

Ok Grazie!

Ora prova a mettere in pratica

 

[STEU]

Fai attenzione che per essere preciso nel calcolo del partitore devi tenere conto del' impedenza di ingresso della tua scheda analogica

[batta]

Io farei un partitore con una resistenza da 2,2 kΩ e una da 4,7 kΩ.

Questi valori sono molto bassi rispetto all'impedenza dell'ingresso analogico, e sufficientemente alti per poter utilizzare resistori da 1/4 W.
Con tensione di 30V la potenza dissipata dalle due resistenze è rispettivamente di 42 mW e 89 mW.

Il fatto di non avere un rapporto esatto di 1/3 e 2/3 non è importante. Importante è che la tensione in uscita dal partitore non superi i 10 V.

In questo caso, con 30 V in ingresso al partitore ti troveresti con 9,565 V sull'ingresso analogico. Ti basta scalare in modo corretto la lettura dell'ingresso analogico per risalire alla tensione in ingresso al partitore.

Consiglierei poi di utilizzare resistori di buona qualità (tolleranza 1% come suggerito da Livio) ma, soprattutto se hai bisogno di elevata precisione, adatterei la scalatura non basandomi sui valori teorici, ma su una misura. Basta leggere con un buon multimetro la tensione in ingresso al partitore, controllare a quale valore letto dall'ingresso analogico corrisponde, e fare la scalatura di conseguenza.

[fabio.meluzzi]

Buongiorno a tutti,

durante il fine settimana mi sono costruito il partitore, ho trovato in rete un calcolo già pronto per trovare il valore delle resistenze, ho usato una 12000 e una 24000(2 da 12000 in serie) Ohm 2W, Misurando con il tester i miei valori di uscita arrivano al max a 9.6V con un'entrata di 29,5V. Ho pensato di utilizzare resistori da 2W per avere più sicurezza meccanica, ma leggendo il messaggio di Batta forse ho sbagliato qualcosa.... Possono andar bene anche i miei valori oppure no? Posso chiederti Batta la formula che hai utilizzato per arrivare a quei valori? Forse io non ho tenuto conto dell'impedenza dell'entrata analogica del plc?

 

Visto che ci sono approfitto per chiedere un'altro consiglio: 

Dovendo rilevare la posizione di un motoriduttore, posso utilizzare un potenziometro multigiro 10kOhm + una resistenza 14kOhm sempre per scalare la mia, in questo caso 24V ottenendo uno 0-10V

 

Grazie a tutti.

[Livio Orsini]

La legge del partitore è

V_R2 = V*R2/(R1+R2) che non è altr che l'applicazione della legge di ohm; per il calcolo della potenza dissipata dal resistore sempre dalla stessa legge hai P = V² / R, nel tuo caso avresti 9.6 * 9.6 / 12000 = 0.00768W == 7.68mW

 

In parallelo all tua 12k avrai l'impedenza d'ingresso della scheda di conversione che non conosciamo, ma che verosimilmente sarà qualche decina di kohm, quindi il tuo partitore potrebbe non essere più preciso e, soprattutto lineare. 

Nel caso della soglia di allarme non avrebbe molto peso, una volta tarata la soglia, mentre ne avrebbe molta come riferimento del posizionatore.

Meglio quindi usare un potenziometro da 1000 ohm o, al più, uno da 5000 ohm

[batta]

Il fatto che tu abbia utilizzato resistenze da 2 W non ha nessuna controindicazione. Semplicemente non non c'è bisogno di resistenze così grosse.

Io poi avevo scelto valori di resistenza più piccoli per rendere meno influente l'impedenza dell'ingresso analogico.

Per esempio, supponiamo che l'impedenza dell'ingresso analogico sia di 100 kΩ.

Nel caso di partitore fatto con resistenze da 2,2 kΩ e 4,7 kΩ, il rapporto reale del partitore non sarebbe 2,2 / (2,2 + 4,7) = 0,3188, ma diventerebbe 0,3141. L'errore è circa 1,4 %.

Con resistenze da 12 kΩ e 24 kΩ dal rapporto teorico 0,3333 si passerebbe ad un rapporto reale 0,3086 (come avere una resistenza da 24 kΩ in serie ad una resistenza da 10,7 kΩ, che è il risultato del parallelo tra due resistenze da 12 e 100  kΩ). L'errore sale al 7,4 %.

In ogni caso, non è un problema. L'impedenza dell'ingresso analogico è costante, quindi anche il rapporto tra tensione in ingresso al partitore e tensione applicata all'ingresso analogico rimane costante. Ti basta quindi impostare, nel PLC, la scalatura del segnale analogico basandoti sui dati reali (che puoi rilevare con un multimetro) anziché sui dati teorici.

 

Dalle tue misure il rapporto reale risulta essere 9,6 / 29.5 = 0,3254. Partendo dal presupposto che i valori reali delle resistenze corrispondano ai valori teorici, risulta che l'impedenza dell'ingresso analogico è di circa 329 kΩ.

[fabio.meluzzi]

OK, molto chiaro il discorso, vedrò di attrezzarmi con resistenze di valore da te indicato.

Mi sfugge qualcosa sul potenziometro invece, ho collegato il potenziometro da 1k come indicato da Livio al mio partitore, fatto con resistori da 12k e 24k, per variare la tensione 0-10V, ma variando il potenziometro la tensione da 9.6V scende al massimo di 2V. Ho provato con un potenziometro da 100K, la variazione aumenta ma non mi sembra lineare....

Grazie dei vostri suggerimenti.

[Livio Orsini]

Quote

ho collegato il potenziometro da 1k come indicato da Livio al mio partitore, fatto con resistori da 12k e 24k,

 

Scusa ma non si capisce bene cosa hai fato. Non potresti pubblicare uno schema dei collegamenti che hai fatto?

Quote

la tensione da 9.6V scende al massimo di 2V.

Se alimenti il potenziometro con il partitore ralizzato con 12k e 24k, il rapporto di partizione sarà completamente variato perchè il potenziometro da 1k, se connesso in parallelo al resistore da 24k determina come risultante RR = 24/ 25 = 0.96K => 960 ohm quindi la tensione ai capi del partitore, partendo da 30V nominali, sarà 2.22V teorici

 

Non puoi usare questo partitore per alimentare il poteziomnetro, devi interporre un ampificatore di separazione.

 

Magari se descrivessi tutto in una volta, per bene, il marchingegno che vuoi realizzare potremmo darti la soluzione più corretta.

[fabio.meluzzi]

Hai ragione...

Allora, problema del monitoraggio tensione 30V proveniente da una scheda risolto con il partitore che la porta a 10V per essere collegata all'entrata analogica del mio PLC Siemens S7-1200.

 

Secondo problema, posizionamento motoriduttore con potenziometro collegato all'altra entrata analogica del PLC sempre in tensione 0-10V. Per farlo avevo pensato di realizzare un partitore variabile, partitore per passare da 30V a 10, e poi questi 10V risultanti regolarli con un potenziometro lineare 3600° collegato in serie al mio partitore. Può funzionare una cosa del genere oppure sono completamente fuori strada? 

Grazie.

[Livio Orsini]

Se hai un partitore da 1000 ohm, ci metti in parallelo uno zener da 10V (il valore cimmerciale più vicino), in serie metti un resistore da 1500 ohm. Calcola dissipazione resistore e zener per dimensionarli in potenza.

Lo zener serve per stabilizzare la tensione ai capi del potenziometro, visto che la tua tensione di partenza può variare da 30V a 23V.

[fabio.meluzzi]

Di seguito lo schema del mio partitore variabile che in linea di massima funziona, ho utilizzato un potenziometro lineare 10 giri 50K.

l'unico problema è che non è molto lineare, si comporta nel seguente modo:

Resistenza zero tensione uscita 9.6V;

Resistenza 5K, un giro di potenziometro, tensione uscita 4.7V;

Resistenza 10K, due giri di potenziometro, tensione uscita 3.1V

Resistenza 15K, tre giri di potenziometro, tensione uscita 2.3V

Resistenza 20K, quattro giri di potenziometro, tensione uscita 1.9V

e così via.

C'è un modo per rendere questo abbassamento di tensione più proporzionale?

Grazie.

 

 

[Livio Orsini]

Se ti ho scritto di usare un potenzimetro da 1k, massimo 5k, c'è una ragione! Se usi un potenziometro 10 volte maggiore, poi inevitabilemte "spancia".

 

E' inutile che di scriva cosa e come devi fare se poi le cose le fai a modo tuo.

 

Inotre, per dare un riferimento ad un convertitore, Il potenziomentro non lo puoi collegare come reostato.

[Lucky67]

Ad essere sincero, da quanto vedo, Batta, nei suoi interventi precedenti ti ha dato valori precisi e puntuali compresi gli errori che potresti avere usando alcuni piuttosto che altri...non capisco perchè poi fai come vuoi...boh..

 

Ops scusa Livio avevo la discussione non "refreshata" e non avevo visto il tuo intervento che è similare al mio.

[fabio.meluzzi]

Ho provato con il potenziometro da 1 K ma la tensione mi si abbassa solo di 2V, quindi ho provato ad aumentare il valore per portarla vicino allo zero.

Potresti indicarmi per favore come va collegato il potenziometro da 1K.

Grazie della tua pazienza.

 

 

[batta]

Quote

Ho provato con il potenziometro da 1 K ma la tensione mi si abbassa solo di 2V

Perché il potenziometro, come ti ha già detto Livio, è inserito nel modo sbagliato.

 

Se non hai bisogno di precisione elevata, puoi evitare di utilizzare il diodo zener per mantenere costante la tensione ai capi del potenziometro, ed accontentarti di fare un partitore come segue:

- potenziometro da 1k

- resistenza da 1,5k

 

Colleghi il +24V alla resistenza da 1,5k, esci dalla resistenza e colleghi un estremo del potenziometro. All'altro estremo del potenziometro colleghi 0V.

L'ingresso analogico va collegato tra 0V e il cursore del potenziometro.

In questo modo, ipotizzando una impedenza dell'ingresso analogico di 100 kOhm, avresti una situazione come la seguente:

- Potenziometro al 100% --> Tensione 9,543 V

- Potenziometro al 80% --> Tensione 7,638 V

- Potenziometro al 50% --> Tensione 4,781 V

- Potenziometro al 10% -- Tensione 0,959 V

 

Con impedenza dell'ingresso analogico di 300 kOhm (come risulterebbe dai calcoli del precedente post), con tensione in ingresso di 24V, i valori diventerebbero rispettivamente: 9,580 V, 7,666 V, 4,794 V, 0,960 V

 

Tutto, ovviamente, trascurando la tolleranza delle resistenze e della tensione di alimentazione.

Se vuoi un sistema che non sia influenzato dalle variazioni di tensione dell'alimentazione, metti uno zener in parallelo ai capi del potenziometro (come già suggerito da Livio).

 

[fabio.meluzzi]

Adesso ci siamo, ho collegato il potenziometro da1K come spiegato molto bene da Batta e ora tutto funziona.

Grazie Batta e grazie Livio per le vostre indicazioni....

Ciao.