24V DC in 4-20V umwandeln

Diskutiere 24V DC in 4-20V umwandeln im Grundlagen & Schaltungen der Elektroinstallation Forum im Bereich ELEKTRO-INSTALLATION & HAUSELEKTRIK; Hallo! Habe folgende Situation: Habe eine Heiztherme an dieser ist ein Regler verbaut der an Klemme 1 und 4 die Versorgung bekommt (24V)....

  1. #1 Motox1982, 10.12.2012
    Motox1982

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    Hallo!

    Habe folgende Situation:

    Habe eine Heiztherme an dieser ist ein Regler verbaut der an Klemme 1 und 4 die Versorgung bekommt (24V).

    An Klemme 2 sendet der Regler die Rückmeldespannung, 4-20V, wobei 4V das AUS Signal ist für die Heizung und 20V volle Last. (Mit Hersteller besprochen)

    Ich möchte diesen Regler ersetzen.

    Gibt es einen Spannungwandler der mir die 24V in 4-20V umwandeln kann? Bzw. müsste ich diesen Spannungswandler ebenfalls steuern können mit einem z.B:: 0-10V Eingang damit ich in von meiner SPS mittels einer analogen Ausgangsklemme steuern kann.

    Habe schon im www gesucht, aber so richtig fündig bin ich nicht geworden, welche Komponenten benötige ich, bzw. ein Link zum Produkt würde mir sehr weiterhelfen.

    mfg, Mario
     
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  3. #2 Motox1982, 10.12.2012
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    Danke für den Tipp!

    Leider finde ich auf der Seite nicht wirklich etwas.

    Also das mir ein Gerät z.B.: 0-24V Ausgangsspannung bereitstellt konnte ich dort nicht finden.

    Gibts auch was bei Conrad.at oder änlichen Elektroseiten, sieht man auch gleich die Preise :)
     
  4. #3 Octavian1977, 10.12.2012
    Octavian1977

    Octavian1977 Moderator

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    Eine Ausgansspannung von 4-20V ist sehr ungewöhnlich, hier sind wohl eher 4-20mA gemeint, was ein übliches signal ist. Dieses Signal wäre auch bei einer SPS ein Standart.
    Was für ein Regler ist das überhaupt?
    Hersteller?
    Model?
     
  5. #4 Motox1982, 10.12.2012
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    mA wären mir auch lieber, da gäbe es ja genau die Klemme dazu.

    Regler ist ein TA 210 E, Hersteller Junker.
    Aus der Anleitung:
    http://www.junkers-kundendienst.at/medi ... 20210E.pdf ist leider auch nichts konkrettes zu entnehmen auch nicht aus der Anleitung der Heiztherme selbst:
    http://www.junkers-kundendienst.at/medi ... -25A31.pdf

    Habe den Hersteller angeschrieben und folgende Antwort erhalten:

    Zitat:
    "
    .......Unsere Schnittstelle 1-2-4-5 ist eine analoge 24V Schnittstelle! Die Klemmen 1 und 4 sind die Versorgungsspannung für unsere Regler die dann auf die Klemme 2 die Rückmeldespannung schicken. Wobei zu beachten ist das 4 V Spannung das AUS-Signal sind und 20V volle Leistung erfordert!!....."

    Somit ist hier von Volt die Rede, evtl. nochmals beim Hersteller nachhaken, aber ich nehme an es wird schon stimmen.

    mfg, Mario
     
  6. #5 79616363, 10.12.2012
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    Haste Lust zu basteln? Mit zwei OpAmps solltest Du das hinkriegen. Einach mit den OpAms den Bezug Ua=1,6*Ue+4V nachbilden, das war's und sollt genau genug sein.
    Was zieht der Steuereingang denn für nen Strom?
     
  7. #6 Motox1982, 10.12.2012
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    Dann musst du mir eine Lektüre empfehlen, hab von OpAmps auch schon gehört nur vertraut bin ich damit nicht.

    Was kommt da auf mich zu, welche Komponenten benötige ich?

    Mit was werden die OpAmps angesteuert (0-10V, -10+10V, 0-20mA), da fehlt mir leider etwas die Theorie, deshalb hätte ich mir gedacht dass es da schon eine Standardlösung/Gerät gibt dafür.

    Falls gelötet werden muss wäre es kein Problem für mich.
     
  8. #7 Motox1982, 10.12.2012
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    P.S.: Welchen Strom der Eingang zieht weiß ich leider nicht, mein altes Multimeter gibts leider nicht mehr, muß mir ein Neues besorgen, dann könnt ich da mal messen :)

    In den Datenblättern steht leider auch nichts.
     
  9. #8 79616363, 10.12.2012
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    Nun, der wichtigste Teil der Theorie ist der, dass der OpAmp fast immer immer ne Gegenkopplung seines Ausgangs auf den invertierenden Eingang braucht. Er wird dann immer versuchen seinen invertierenden Eingang auf exakt das gleiche Potential zu ziehen, auf dem der nichtinvertierende Eingang liegt.
    Je nach Gegenkopplungsnetzwerk lassen sich damit die drolligsten Sachen machen.
    Er ist halt dazu da um analog zu rechnen.

    Heutige OpAmps sind auch absolut unkritisch und nachdem deine Schaltung nicht furchtbar schnell sein muss, langen Feld- Wald- und Wiesentypen. Man muss nur gucken, dass der verwendete Typ halt auch Eingangssignale dicht an 0V noch packt.

    Wenn's gnstig werden soll, dann fällt mir da sfort der LM324 bzw. der LM358 ein.
    Im LM324 (14 Pins) sind vier OpAmps drin und im LM358 (8Pins) nur zwei.

    Kosten tut das Standardklump eh fast nix. Evtl.
    brauchste noch ne Stabilisierung für die Versorgungsspannung, aber die ist auch billig. Angebrachter wär aber eher ne stabile Referenzspannung für die zu addierenden 4V.

    Das Gegenkopplungsnetzwerk besteht halt aus ein paar Metallfilmwiderständen.
    Evtl. kommen noch ein paar Stützkondensatoren dazu und natürlich ne Lochrasterplatine oder so.

    Teuer wird das net, nur das Zusammengefummel hat man halt.

    Die benötigten Werte rechnet man dir ggf. aber hier im Forum aus und malt dir nen Schaltplan dazu - Nur heut nimmer.

    Ob es das fertig gibt? Hmmm, ich fürcht fast net.

    Aber jetzt frag den Hersteller nochmal, wie seine Schnittstelle exakt definiert ist.

    Viele Grüße,

    Uli
     
  10. #9 Motox1982, 10.12.2012
    Motox1982

    Motox1982

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    Ok, Danke!

    Werd beim Hersteller nochmals nachfragen ...
     
  11. edi

    edi

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    Das habe ich nicht verstanden. Willst du nun
    24 V in 4-20V umwandeln? Mit welchen Parametern?
    0 V = 4 V bzw 24 V = 20 V ? Oder soll der Regler nur mit 24 V versorgt werden und sein Ausgangssignal von 4-20V mittels 0..10V von der SPS eingestellt werden können ?
     
  12. patois

    patois

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    :lol: Das hat er wahrscheinlich selbst nicht verstanden :lol:

    Denkbar wäre, dass ein Bereich von 4 ... 20 mA gemeint ist!

    Hallo Fragesteller, kannst du eine Skizze anfertigen, damit ein wenig Licht in dein Anliegen kommt.
    (Eventuell findest du selbst dann den Denkfehler in deinem Wunsch-Konstrukt)

    P.

    Nachtrag: Die Umsetzung von 24V in 4-20V wäre doch sehr einfach mit einem Potentiometer zu bewerkstelligen.

    .
     
  13. #12 79616363, 11.12.2012
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    Also bislang versteh ich die Aufgabenstellung so.
    <ul><li>Seine Therme liefert an den Pins 1 und 4 eine Versorgungsspannung von 24V für den Regler.
    Was hier 0V und was +24V sind, muss er noch rauskriegen.
    <li>Die Therme erwartet an Pin 2 eine Steuerspannung 4..20V, wobei 4V dem Zustand "Aus" entsprechen und 20V die volle Leistung der Therme anfordern. Ob die von der Therme abgegebene Leistung dabei proportional zur Steuerspannung ist, muss er noch abklären.
    <li>Die Ausgangsspannung <i>seines</i> Reglers (die SPS) kann er zwischen 0V und 10V programmieren.
    <li>Er braucht also die lineare Abbildung Ua=1,6*Ue+4V.</ul>

    Weiter sollt er noch abklären, wie stark die Versorgungsspannung von 24V belastet werden darf und wie stark der Steuereingang 2 der Therme den Steuerausgang des Reglers belastet.

    Wenn man das beieinander hat, dann kann man aus echten Billigheimern ne Schaltung zusammenfrickeln, welche genau diese lineare Abbildung macht.
    Ich nehm jetzt net an, dass Pin 2 frchterlich viel Strom zieht, aber es wär schon besser, wenn man die Info hätte.

    Poti scheidet sowieso aus, weil er das Ganze ja über die SPS steuern will.

    Viele Grüße,

    Uli
     
  14. #13 werner_1, 11.12.2012
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    Hallo,
    hier scheint ja einiges durcheinander zu gehen. Wenn der Regler TAE... ersetzt werden soll, ist doch erst mal ein entsprechendes Gerät zu suchen, welches eine außentemperaturgeführte Regelung mit den entsprechenden Kennlinien realisieren kann. Oder Soll das die SPS machen? Der Außentemperaturfühler müsste doch auch wieder angeschlossen werden oder geht der auch zur SPS? Hier ist erst mal die Aufgabenstellung unklar. Danach könnte man nach Komponenten suchen.
    Wenn es darum geht einen Strom 4 - 20 mA in 4 - 20 V zu wandeln tuts ein Präzisionswiderstand.
    Gruß
    werner
     
  15. #14 Motox1982, 11.12.2012
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    Genau wie 79616363 es beschrieben hat, benötige ich es.

    Außentemperaturrelger habe ich bereits ausgekundschaftet, dieser besitzt einen 0-10V Ausgang und ich kann diesen einfach in meine SPS mit einer Eingangsklemme einlesen.

    Leider hat mir der Hersteller noch nicht zurückgeschrieben wie viel Strom gezogen wird.

    Aber das 4-20V und nicht mA an den Eingang der Heizung kommen müssen ist zu 99% fix, da mir das der Hersteller schon mal mitgeteilt hatte.

    @werner_1:

    Hört sich auch sehr interessant an, wie sieht das in der Praxis aus, welche Bauteile wären nötig. Im Prinzip nur die 4-20mA Ausgangsklemme und dieser Präzisionswiderstand.
    Ist das Zuverlässig?

    Hast du evtl. einen Link zu solch einen Widerstand.

    Im Prinzip den Widerstand einfach zwischen Ausgangsklemme und Heizung setzen und fertig? Wäre ja sehr einfach ...

    mfg, Mario
     
  16. #15 Motox1982, 11.12.2012
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    Na toll, gerade mit dem Hersteller telefoniert.

    Die rücken die Werte leider nicht raus, habe nachgefragt (habe ja eine Mailantwort erhalten) ob es sich tatsächlich um 4-20V handelt und nicht etwa um mA.

    Problem ist das sie nicht wollen das man Fremdgeräte anschließt sondern nur Ihre eigenen Regler.

    Habe somit nur die Mailantwort und die besagt eigentlich eindeutig 4-20V, da war die Fragestellung etwas anders, deswegen wohl die Auskunft...

    Welcher Strom fließen muss weiß ich dann leider auch nicht.

    Habe mir die Sache einfacher vorgestellt, 4-20V regeln zu können.

    Habe auch vorhin noch mit einem Elektrikerfachgschäft telefoniert, der kannte das gar nicht und konnte mir auch nicht weiterhelfen.

    Na toll, läuft ja schon wieder super!

    Somit werde ich mir wohl ein Multimeter besorgen müssen und schauen welcher Strom fließt, ob sich die Volt oder die mA verändern.

    Aber zu 99% sind es die V, wahrscheinlich auch vom Hersteller absichtlich so gemacht damit man es selbst schwerer hat *grrr
     
  17. sko

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    Hallo,

    kannst Du nicht einfach mit einem Multimeter mal an der bestehenden Steuerung messen?

    Als erstes würde ich es als Amperemeter in Reihe einschleifen und sehen ob da vielleicht 4mAbei keine Leistung und 20mA bei Vollast fließen...

    Dann als zweiter Test Voltmeter parallel zu den beiden Steuerleitungen, stellt sich da etwas wie 4V bei keine Leistung bis 20V bei Vollast ein?

    Jetzt kommt der Witz:
    Ist der Innenwiderstand am Eingang genau 1 kOhm dann fließen 4mA bei 4V und 20mA bei 20V :) :) :)

    Ciao
    Stefan
     
  18. #17 werner_1, 11.12.2012
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    Hallo Motox,
    das was 'sko' schreibt, geht ja in die gleiche Richtung. Bei einem Strom von 20 mA fallen an einem 1k-Widerstand eben genau diese 20 V ab. Voraussetzung ist natürlich, dass dein neues Gerät (SPS, Regler) diese 20 mA an 1k treiben kann (geht oft nur bis 500Ω oder 750Ω.
    gruß
    werner
     
  19. #18 Motox1982, 11.12.2012
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    Muss mir erst mal ein neues Mulitmeter besorgen :)

    Aber mir ist noch was ganz anderes in den Sinn gekommen wie es wahrscheinlich einfacher funktionieren wird.

    Ich klemme den bestehenden Regler einfach mal ab, ich nehme an (muss ich erst testen) dann heizt die Therme auf die max. eingestellte Vorlauftemperatur (die ist direkt an der Heizung einzustellen und nicht am Regler).

    Jetzt ist es so das es eine Klemme 8 und 9 gibt die gebügelt sind. Wenn ich diesen Bügel entferne wird auch nicht mehr geheizt, hat mir der Hersteller mitgeteilt.

    Jetzt muss man nur noch die Vorlauftemperatur abzweigen können vom Fühler der direkt in die Heizung verläuft.
    Wenn ich mich da einfach mit einem Kabel dazuhänge?

    Wenn der Fühler mA an die Heizung gibt und ich hänge mich mit einem Kabel dazu dass zur SPS geht (ich hoffe mal das der Fühler eine Standartbereich von 4-20mA abdeckt,muss ich erst messen) an eine analoge Eingangsklemme, dann kommen wohl zuwenig mA an der Heizung an und die Heizung meint wahrscheinlich es ist nur halb so heiß wie es eigentlich ist, da ja dann zwei Verbraucher (Heizung und SPS am Fühler hängen)

    Argh, wie zapft man einen Fühler an um die Vorlauftemperatur zu bekommen ohne das die Heizung verfälschte Werte bekommt!?

    Probleme, Probleme, Probleme...
     
  20. #19 werner_1, 11.12.2012
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    Hallo,
    bei mA-Signalen, die an 2 Geräte gehen sollen, beide Geräte in Reihe schalten!!!
    Normalerweise sind die Geber (Messumformer) im Stande mehrere Geräte anzusteuern. Hierzu musst du alle Eingangswiderstände addieren und prüfen, ob du nicht über den zulässigen Wert des Gebers kommst.
    werner
     
  21. #20 79616363, 11.12.2012
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    Probleme aber nur dann, solang du kein Multimeter hast. Mit Multimeter langen ein paar Messungen und man weiß was los ist.

    Nehmen wir mal an, der Steuereingang 2 sei tatsächlich spannungsgesteuert und wir wollen den Stromausgang der SPS nehmen um die 4..20V mit der Hilfe eines Parallelwiderstands gewinnen.

    Das Problem zeigt sich an folgender Äquivalenz:

    [​IMG]

    Unsere programmierte Spannung hat also den sehr hohen Innenwiderstand Rx=1k.

    Du postulierst, dass die Therme bei offenem Signaleingang volle Leistung liefert (was gar nicht so unwahrscheinlich ist).
    D.h. irgendwie wird der offene Signaleingang auf die 20V oder drüber gelupft.

    Damit wäre ein einfaches Modell der Eingangsstufe das hier:

    [​IMG]

    Der Punkt MP bezeichne hier den Punkt, an dem die Steuerspannung von der Therme ausgewertet wird.

    Ich hoffe, Du siehst schon das erste Problem? Wenn wir mal annehmen wir hätten mit unseren bisherigen Mutmaßungen Recht, dann wissen wir immer noch nix über die Werte von Ri und U0.

    Das ist deshalb ein Problem, weill under Messpunkt jetzt in einem Spannungsteiler hängt und wir dessen Dimensionierung nicht vollständig kennen.
    Wenn Rx sehr niederohmig (wie z.B. der Ausgang eines ApAmps) wäre, dann wäre es kein Thema und wir könnten Ri vernachlässigen.
    Dem ist aber nicht so und wenn wir es mit dem Parallelwiderstand machen wollen, dann müssen wir den Innenwiderstand Ri und U0 kennen.
    Beides könnte man mit dem Multimeter herauskriegen.

    Bislang wär ja so noch alles machbar, allerdings stellt die SPS ja keine ideale Stromquelle dar, sondern hat ihre physikalischen Grenzen.
    D.h., ab einer gewissen Spannung macht die die Grätsche und kann nimmer weiter.
    Bleibt halt zu hoffen, dass das erst bei über 20V wär und dann wär's egal.

    Schränken wir unsere Mutmaßungen ein und gehen nur noch davon aus, dass die Leistung der Therme tatsächlich im Bereich 4V..20V ber Pin2 spannungsgeführt ist.
    Dann könnte z.B. dem niederohmigen Auisgang eines OpAmps herzlich egal sein, was der Innenwiderstand Ri oder U0 ist - Der setzt sich (innerhalb seiner Grenzen) halt durch.
    Aber auch da müssten wir wieder wissen, ob ein ungestützter Ausgang net vielleicht doch überlastet wird.

    Lange Rede kurzer Sinn, der Hersteller rückt die Daten net raus, die müssen wir selbst rauskriegen und dann geht ohne Mulimeter schon mal gleich gar nix.

    Investier de ca. 30 bis 40 Steine für ein halbwegs <u>brauchbares</u> Multimeter (ein Fluke muss es ja net gleich sein!), sonst kommst Du da net weiter.

    Und versteig dich da ja net in den Wahn die Vorlauftemperatur in deinen Regelkreis rein nehmen zu wollen. Das ist und bleibt die Aufgabe der Therme selbst!

    Viele Grüße,

    Uli
     
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