Arduino - waterdruksensor 4-20mA

[Promy]

Ik heb een honeywell waerdruksensor (linkje naar mouser met datasheet) die ik wil uitlezen met een arduino.
Op zich geen groot probleem: ik vond een schema die het 4-20mA signaal kan omzetten naar 1-5v die de arduino kan lezen.


Aangezien de sensor min 8v nodig heeft dacht ik een DC-DC XL6009E1 booster te gebruiken.
Maar ik weet niet of dit zoaar kan (want die geeft een blokgolf als ik me niet vergis.)

[johnkeates]

Om een of andere reden krijg ik allemaal vage franse tekst, de PDF voor de datasheet voor andere lezers: https://nl.mouser.com/dat...-px3-series-d-1846168.pdf

Als je in de datasheet kijkt kan er gewoon 5V in. Volgens mij heeft dit niks met een -8V rail te maken (zou ook gek zijn).



Het maakt ook uit hoe je hem wil inzetten en welke versie je gebruikt:



Misschien dat de ratiometric output praktischer is?

[ Voor 59% gewijzigd door johnkeates op 02-10-2020 22:09 ]

[Promy]

Vergeten te zeggen... Het type dat ik liggen heb is een "current output" versie. deze heeft dus 8 vdc tot 30vdc (bij -40-100°C) nodig. Er bestaan ook andere versies van die op 5v werken en een lineaire output hebben, vandaar de meervoudige datasheet.

[ Voor 16% gewijzigd door Promy op 02-10-2020 22:35 ]

[memphis]

Wat ik er van begrijp moet je met de current versie niet de output gebruiken. maar gewoon de spanning op punt A en B aansluiten en dan de stroom van de evice meten.

Nu wil jij de stroom door een 220ohm weerstand laten lopen en daar de spanning over meten, besef dat je daarmee ook een aardige spanningsverlies op je sensor veroorzaakt.
Im je schema zie ik ook dat input A1 ook aan massa ligt? Lijk mij een foutje......

Maar je moet een stroomsensor met ingebouwde versterker gebruiken. En maak gewoon eerst een meetopstelling met een multimeter om te zien of je sensor ook dat doet wat de meter laat zien.

[iets]

Waarom denk je dat die sensor -8v nodig heeft? 8-35vdc staat in de datasheet.

Voor de DC converter heb je ook een DC bron nodig. Heb je niet nog ergens een oude 12v adapter liggen (bv. oud scheerapparaat, modem, printer) die je hiervoor kunt kannibaliseren?

Je schema klopt niet, je zou 4 aansluitingen moeten hebben. V+, V- en mA+ en mA-. Je input van de Arduino zit vast aan de massa dus die is enkel 0v.

[sjaakwortel]

In principe kan je gewoon een weerstand tussen de output van de sensor en ground hangen, en dan even kijken met een multimeter of er het voltage uit komt wat je arduino kan hebben.

Intern werken die dingen ook gewoon zo:

[ Voor 39% gewijzigd door sjaakwortel op 02-10-2020 23:09 ]

[iets]

sjaakwortel schreef op vrijdag 2 oktober 2020 @ 23:05:
In principe kan je gewoon een weerstand tussen de output van de sensor en ground hangen, en dan even kijken met een multimeter of er het voltage uit komt wat je arduino kan hebben.

In principe wel, maar als je een andere voedingen gebruikt voor de Arduino en de sensor dan gaat dat niet op vanwege de galvanische scheiding. Ook is de zender diode geen overbodige luxe voor het afvlakken van piekspanningen.

/edit: dit zal trouwens denk ik wel gaan werken als je de weerstand tussen mA+ en mA- zet. Daarvoor heb je een 5V / 20mA = +/- 250 ohm weerstand nodig. Daar zou je dan de zener diode parallel over kunnen zetten.

[ Voor 17% gewijzigd door iets op 02-10-2020 23:21 ]

[sjaakwortel]

iets schreef op vrijdag 2 oktober 2020 @ 23:12:
[...]

In principe wel, maar als je een andere voedingen gebruikt voor de Arduino en de sensor dan gaat dat niet op vanwege de galvanische scheiding. Ook is de zender diode geen overbodige luxe voor het afvlakken van piekspanningen.

Ik dacht verkeerd, 5v heb je natuurlijk al met 250 ohm, maar inderdaad iets filtering/bescherming kan geen kwaad.

[ Voor 19% gewijzigd door sjaakwortel op 02-10-2020 23:19 ]

[Promy]

@iets : (aangezien ik geen specialist ben): klopt het dat ik de 5.1v zener dan verkeerd heb geplaatst en dat deze aan de andere kant van R1 moet?
ik had me gebaseerd op deze , maar dan met extra info van een site (die ik niet meer terugvind) die een extra zener (en lagere R1) aanraadde ifv het beschermen tegen een piekspanning). Maar dat is misschien niet nodig als ik het gelinkt volg en R1 een 10k maak?

Ivm de galvanische scheiding: ik dacht die dc-dc te gebruiken om uit de 5v van de arduino 9v te verkrijgen en dan zijn ook alle gnd al gekoppeld.

[ Voor 6% gewijzigd door Promy op 03-10-2020 08:51 ]

[Promy]

Ik had ondertussen de sensor aangesloten cfr dit schema , dus met op de output een weerstand van 250 ohm (2 weerstanden die samen 250ohm geven) en een 10K in serie. (de weerstanden heb ik doorgemeten en zijn ok)
Ik merk echter dat na een week de metingen stelselmatig oplopen...
Als ik de output meet met m'n voltmeter, dan zit het nog mooi op 1V bij geen druk, maar alle metingen zitten te hoog.
Eerst was het 80% van de meting die correct was, dan 60% en nu al 50%...
De voedig is een oude 12V apple firewire voeding. Een andere voeding geeft hetzelfde resultaat.

Iemand een idee wat er misgaat?

[SA007]

Een arduino heeft een aantal referenties intern wat de spanningsmeting kan zijn, de 'standaard' die de vcc pakt is de minst nauwkeurige.
Dat is wel waard om naar te kijken en dus ook wat de VCC van de arduino is.
Stel die is om $reden gezakt naar 4.5V dan werkt je arduino prima maar 'lijkt' je 1V input opeens 1.11V.

[Promy]

De meting van de arduino (output van het programma) lijkt overeen te komen met wat ik met m'n multimeter meet en het dan manueel bereken.

Ik heb enkele metingen gedaan met m'n multimeter, waarbij de arduino enkel via gnd is verbonden (dus datapin los)
- geen druk (dus atmosferisch) : 1V ==> is me wat onduidelijk of dit klopt met datasheet want daar spreken ze van 0.5V
- 1 bar op manometer ==> 1.45V (cfr de sensor zou dit 1.8 bar zijn als ik 1V als 0 neem en 5V als 16bar)
- 2 bar op manometer ==> 1.9V (cfr sensor zou dit 3.96 bar zijn)
- 3.1bar op manometer ==> 2.59V (cfr sensor zou dit 6.36 bar zijn)
- 4 bar op manometer ==> 3.09V (cfr sensor zou dit 8.36 bar zijn)
- 4.6 bar op manometer ==> 3.41V (cfr sensor zou dit 9.64 bar zijn).

Enige bedenking die ik me maak...kan de verbindingskabel (utp gebruikt) voor een foute meting zorgen? ik heb oranje/oranje-wit samen gebruikt voor de voeding (12v) en bruin/bruin-wit samen voor de retour. De kabel is ongeveer 2m lang.

[Rob Z]

SA007 schreef op vrijdag 1 januari 2021 @ 23:47:
Een arduino heeft een aantal referenties intern wat de spanningsmeting kan zijn, de 'standaard' die de vcc pakt is de minst nauwkeurige.
Dat is wel waard om naar te kijken en dus ook wat de VCC van de arduino is.
Stel die is om $reden gezakt naar 4.5V dan werkt je arduino prima maar 'lijkt' je 1V input opeens 1.11V.

Voor wat meer uitleg en een oplossing zie http://www.skillbank.co.uk/arduino/measure.htm

---

Een stukje kabel van 2m is (dus 4m rekenen) lijkt me veilig.

De 10k serieweerstand kan nog voor wat spanningsdeling zorgen omdat de interne weerstand van de pin niet oneindig hoog is (bijvoorbeeld 50k). Die zou je kunnen schrappen.

[ Voor 92% gewijzigd door Rob Z op 02-01-2021 12:58 ]

[Promy]

even de opstelling aangepast door de utp kabel er van tussen uit te halen en de utp-kabel lijkt geen invloed te hebben.

@Rob Z : de 10k serieweerstand zit er om eventuele piekspanningen te vermijden. Hoe zou jij een dergelijke sensor aansluiten?

[Rob Z]

Tegen piekspanningen is die zenerdiode uit je openingspost het best, maar ik zou niet te bang zijn hier

[ Voor 10% gewijzigd door Rob Z op 02-01-2021 12:47 ]

[BernardV]

Je zou eens een spanningsvolger kunnen toepassen om te kijken of de impedantie aan de ingang van de arduino de boosdoener is.

Dat is een simpele schakeling:
https://nl.m.wikibooks.or...akelingen/Spanningsvolger

[Promy]

@BernardV : om de arduino uit te sluiten als probleem meet ik de spanning met m'n multimeter (met de arduino losgekoppeld).
ik heb ook al andere voedingen (12V / 20 V) getest en de print met de weerstand opnieuw gemaakt.
Alles geeft hetzelfde resultaat

[pletter]

@Promy

misschien heb je hier wat aan.

https://www.industrialshi...ignal-in-a-plc-arduino-80

[BernardV]

Kun je je schema eens plaatsen hoe je nu de 4-20mA omzet? Als ik je berekeningen bekijk lijkt het erop dat je ongeveer op 500ohm zit ipv 250 en dan kloppen de spanningen redelijk.

1 bar zou dan 450ohm zijn
2 bar zou dan 450ohm zijn
3.1 bar ongeveer 512ohm
4 bar ongeveer 520ohm
4.6 bar ongeveer 523ohm

[Promy]

@BernardV : ik gebruik onderstaande uit het gelinkte forum (maar dan met 12V ipv 24V) De 250ohm weerstand heb ik gemaakt door een 150 ohm en 100ohm weerstand in serie te zetten.

[ Voor 14% gewijzigd door Promy op 02-01-2021 12:48 ]

[Rob Z]

De 12V voedingsspanning blijft aardig stabiel, en de manometer waarmee je controleert is ook redelijk betrouwbaar?

[Septillion]

Rob Z schreef op zaterdag 2 januari 2021 @ 10:49:
Tegen piekspanningen is die zenerdiode het best, maar ik zou niet te bang zijn hier

Maak daar een clamp (Schottky) diode van Zeners zijn gewoon te traag. Lekstroom van een pin als input is maximaal 1µA dus dat is equivalent voor 5MΩ. 10k in serie is dus ook prima. Moet natuurlijk wel de interne pull up uit staan.

En het hele idee van de stroom uitgang is juist dat de kabel er niet toe doet. Wel plaats je de 250Ω dicht bij de Arduino, niet bij de sensor. Heb je dit? Wel wordt de voeding dan van belang. 12V zou te weinig kunnen zijn. Bij 20mA valt er 5V over de weerstand, dan blijft er dus nog maar 7V over voor de sensor. En dan is verlies in de kabel nog niet meegenomen.

En even voor mijn beeldvorming, metingen heb je gedaan met een multimeter, Arduino los (dus 10k gaat nergens heen) en dan direct over de 250Ω?

Maar wat voor type manometer gebruik je? Geeft hij relatieve druk aan met atmosfeer? Ofwel, atmosferisch geeft hij 0 bar weer? En inderdaad, hoe erg vertrouw je die?

Je transducer is relatief met drukverschil met 1,013 bar. Dus 1V uitgang bij atmosferisch is correct. 1V => 4mA = 0 bar verschil met 1,013 bar. Pak ik er een weerapp bij zie ik een druk van 1013,6 hPa = 1,0136 bar dus dat klopt dan.

[Promy]

De voeding lijkt me ok te zijn. ik heb getest met:
- een 12V firewire appel voeding (geeft 12,6V)
- een 12v ledvoeding
- een regelbare voeding op 20V (getest tussen de 20 en 24V, meting blijft stabiel)

volgens datasheet zou de sensor werken bij 8-30v?
De manometer waarmee ik controleer is een standaard manometer (die 0 bar geeft bij atmosferische druk) die al op de wateraansluiting stond, lijkt me te werken (want 8 tot 10 bar is zeer onwaarschijnkijk op een gewone wateraansluiting)

@Septillion : ik heb gemeten tussen zowel: (beiden met de arduino niet aangesloten)
- de gnd en de output van de sensor (dus over de 250ohm)
- de gnd en punt A1 op het schema.
Beiden gaven dezelfde spanning aan.

om de kabel uit te sluiten heb ik het geheel ook al eens onmiddelijk na de sensor aangesloten (met dupont wires van 20cm. Hetzelfde resultaat.

Het rare is dat toen ik de testopstelling deed zonder de arduino enige tijd geleden de meting ok was;.
Nadat ik de connectie met de arduino deed zat er een verschil op: 83% van de berekende waarde was correct...
Nu is de afwijking groter... misschien toch een brakke sensor?

[ Voor 19% gewijzigd door Promy op 02-01-2021 13:08 ]

[Septillion]

Promy schreef op zaterdag 2 januari 2021 @ 13:00:
volgens datasheet zou de sensor werken bij 8-30v?

Klopt, maar dat is wel de spanning over de sensor. Zodra er 20mA loopt valt er 5V over de weerstand en blijft er dus 7V over voor de sensor. Maar tot 12 bar zou je goed moeten zitten met 12V.

Waarmee maak je nu de druk? En dan heb je de manometer en de transducer tegelijk erin? Ofwel, wat is de testopstelling aan de mechanische kant?

Mijn andere "zorg" zijn de weerstanden. Heb je deze al nagemeten? En als ze nu in een breadboard zitten, haal ze eruit en zorg voor een echte verbinding (solderen of eventueel schroeven).

Brakke sensor zou kunnen maar lijkt me onwaarschijnlijk. Faal kans uit de fabriek is niet zo groot en zolang je er geen 35V of -35V op hebt gezet ben je nooit over de max gegaan. Daarnaast zou ik na overspanning ook geen afwijking verwachten maar gewoon geen output. Zaken als vallen daargelaten.

[Promy]

@Septillion :
bij 20 of 24V geeft hij dezelfde reading.
Ik maak druk met de waterleiding, met een afsluitkraantje ertussen kan ik de druk regelen. De manometer en de trancducer zitten samen erin op een T splitsing.
De weerstanden zijn gesoldeerd op een gaatjesprint en ik heb ze nagemeten, ze geven ongeveer 250ohm (250,5 dacht ik).

[Septillion]

@Promy Tja, dan blijft alleen brakke sensor of brakke manometer (of een combi) over.

Enige wat ik kan bedenken is dan:

[...] For ammonia and other corrosive media, see Honeywell’s SPT Series.

Water is natuurlijk corrosief dus misschien dat hij niet geschikt is voor water. Ligt wel in lijn met het feit dat hij bij eerdere testen wel werkte maar naar verloop van tijd niet meer.