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Limitatore di tensione a 10VDC

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ritratto di Lorenzo91
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La situazione è la seguente:

Ho una sonda che mi da un segnale in uscita compreso tra 0(0% umidità) e 10V(100% umidità).
La casa costruttrice dichiara che la sonda può (in certe condizioni) arrivare a 13VDC.
Questo mi crea un problema in quanto mi manda in auto-protezione l'ingresso del PLC.
Avrei quindi bisogno di una soluzione a basso costo e molto semplice per poter "tagliare" quei 3V senza però causare un errore superiore al +/- 3%.

Note:
- No alla soluzione con partitore di tensione;
- Ho a disposizione 24VAC di alimentazione;
- Impedenza ingresso PLC pari a 12,8 kOhm;
- Sonda: Sauter EGH112F002;

Spiegate bene le soluzioni proposte

Grazie in anticipo per l'aiuto

ritratto di Marven
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Ciao Lorenzo premetto che non

Ciao Lorenzo
premetto che non ho mai utilizzato sonde del genere e, visto che vuoi una soluzione semplice semplice, che ne diresti di uno zener da 10 volt? non dovrebbe inserire errori e sei tranquillo che non arriveranno mai tensioni superiori a 10 volt all'ingresso del PLC, basta inserirlo tra la massa del PLC e l'ingresso della sonda.
Per fare una prova veloce, puoi bagnare e strizzare bene uno straccetto e lo appoggi sulla sonda, questo dovrebbe portarti quasi immediatamente a una percentuale superiore al 100% così potrai controllare se effettivamente l'uscita rimane sui 10 volt, nel caso superi questo valore c'è da calcolare una resistenza in serie allo zener (verso massa) per farlo zenerare a 10 volt esatti.
Ciao
Mario

ritratto di Lorenzo91
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Era quello che avevo

Era quello che avevo pensato.
Mi daresti una mano a dimensionare la resistenza in modo tale da non creare un errore rilevante?

Grazie

ritratto di Marven
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Ciao Lorenzo certo che ti do

Ciao Lorenzo
certo che ti do una mano, anche se il grosso del lavoro dovrai farlo tu, mi spiego meglio:
se il circuito in esame fosse stato un alimentatore, avrei potuto, con un semplice calcolo, dirti il valore esatto della resistenza (sapendo quanto assorbe il circuito da alimentare), in questo caso, invece, abbiamo una sonda che va ad alimentare una parte del circuito del PLC, e non potendo misurare l'assorbimento di questa "parte di circuito" bisognerà arrivarci per tentativi (che dovrai fare tu).
Intanto devo inserire una "errata corrige": la resistenza non va in serie allo zener ma in serie all'ingresso (quindi non verso massa).
Tenendo a mente questa tabella:
zener da 1/2 Watt devono essere attraversati da una corrente che va da 5 a 20 mA per poter stabilizzare alla loro tensione nominale.
zener da 1 Watt vanno da 20 a 30 mA.
zener 1,5 Watt vanno da 30 a 100 mA.
La formula per calcolare la resistenza di caduta:
R = (Vcc - Vz) : (Iz + Ic) X 1000
vcc = tensione di alimentazione
vz = tensione di zener
iz = corrente di zener (espresso in mA)
ic = corrente assorbita dal carico (espresso in mA).
A questo punto c'è solo da prendere una manciata di resistenze ed effettuare prove finchè si trova quella giusta.
Resto in attesa se c'è bisogno di altre info
Ciao
Mario

ritratto di Giorgio B.
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Perfetto questo post

Perfetto questo post ;)
Bravo!

ritratto di Lorenzo91
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Grazie per la

Grazie per la risposta,

Ricapitolando quindi:

Vcc: userò il massimo valore di tensione prodotto dalla mia sonda (13VDC)
Vz: uso uno Zener da 10V
Iz: ipotizziamo 20mA
Ic: questa corrente la determino con quale tensione della sonda (ho un range da 0 a 13V) ???

Se ci fossero correzioni da fare su quanto detto fate pure.

Grazie

ritratto di Marven
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Ciao Lorenzo forse mi sbaglio

Ciao Lorenzo
forse mi sbaglio ma, secondo me, l'ideale è:
utilizzare uno zener da 9,1 volt
Vcc = 10,5 volt
Iz = 10 o 12 mA se è da 1/2 watt, 25 mA se è da 1 watt
Ic = è l'unica incognita che abbiamo e non ha niente a che fare con il valore di tensione che useremo.
Perchè utilizzarne uno da 9,1, soltanto perchè, per far si che lo zener faccia il suo lavoro, dobbiamo mandargli una tensione superiore alla sua nominale, finchè ne mandiamo una inferiore o uguale è come se non ci fosse, lui comincerà a zenerare nel momento in cui supereremo i suoi volt nominali, l'ideale sarebbe uno zener da 9,6 ma non credo esista questo valore per cui ci rimane solo di "costruirlo" mettendone due in serie, come valori commerciali mi pare ci siano i 4,7 volt e i 5 volt che sommati fanno 9,7. Per sicurezza possiamo aumentare i Vcc a 10,8.
Rimane l'incognita di Ic... vogliamo immaginare che sia attorno ai 20 mA? facciamo questa prova e se la tensione allo zener supera i 9,7 (dopo aver portato la sonda al massimo con lo straccetto umido di cui sopra) proviamo ad aumentare di 5 mA e se non funge :-) proviamo a diminuire, e così via fino a trovare la resistenza giusta.
Una volta trovata quella giusta faremo la prova del nove: lasciamo ambientare la sonda e teniamo a mente la temperatura letta, poi rifacciamo la prova senza lo zener, la lettura deve essere identica, se così non è allora lo zener inserisce l'errore che volevi evitare e in tal caso servirà una soluzione diversa.
Ciao
Mario

 

 

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