Токовый вход (4...20мА) с гальванической развязкой

Потребовалось мне в существующем устройстве на МК добавить вход для токового сигнала (4...20мА).
Питание будет идти от БП в моем устройстве, длина линии до 200-300 метров. Линия будет без экрана и возможно поблизости от силовых кабелей, поэтому требуется подавить различные наводки.
Сигнал изменяется очень медленно (это датчик давления).

Порывшись в интернете у меня нарисовалась следующая схема:

Питание 24 В будет подаваться через самовосстанавливающийся предохранитель (на случай КЗ линии), дросселя должные подавить ВЧ наводки а емкости - НЧ наводки. АЦП будет подключаться к МК через микросхему гальванической развязки (DD12).
Буду рад услышать критику такой схемы

На мой взгляд, "полностью отсутствует" защита DD11, для "линии до 200-300 метров... без экрана и возможно поблизости от силовых кабелей..."

Если это "серьёзное" устройство, то так не делают, преобразование на месте простейшим МК,
и дальше в цифре (CAN, RS-485, RS-422 ну и т.д.)

DWD: На мой взгляд, "полностью отсутствует" защита DD11
Что Вы хотите предложить?
В интернете прочитал, что желательно поставить перед АЦП простейший ОУ в режиме повторителя напряжения. Но другие люди говорят - зря, т.к. стоимость поездки в командировку для замены будет намного выше стоимости нового АЦП, а дополнительный ОУ введет дополнительную погрешность. Поэтому решил ОУ не ставить.
С другой стороны, максимальное напряжение на входе АЦП (по паспорту) 6 В, тогда как можно взять ОУ с рабочим напряжением в 15-30 В и питать его от тех-же однополярных 5 В.

poruchik: преобразование на месте простейшим МК
Датчик покупной, а делать возле него дополнительный ящик с преобразователем в RS485 как-то не очень рационально, да и времени мало (ну как всегда). Ведь датчик уже расчитан на работу с этой линией.
Собственно у МК будет достаточно времени, чтобы сделать пару десятков замеров и усреднить показания.

На месте надо преобразовывать! Хотите попроще, - сделайте на месте, например, преобразователь ток - частота. На другом конце эту частоту через оптопару на контроллер.

1. Будет ли DD1 корректно работать с нулем на Vin- (не понадобится ли сдвигать уровни)?
2. Сопротивления R40 и R41 увеличить насколько возможно и составить каждый из двух последовательно соединенных сопротивлений, а защ диоды VD15 VD16 перенести на средние точки этих резисторов. Дополнительно такие же цепочки (но с большими сопротивлениями) поставить между R39 и входами Vin+ и Vin-.

Подойдёт простой ОУ со смещением. Ток подаётся на инверсный вход, а в обратную связь включается точный резистор. В такой схеме нулевое входное сопротивление и длина соединительных проводов значения не имеет.

Сергей К: Что Вы хотите предложить?

1) Так как входное сопротивление АЦП довольно большое а оцифровывемое напряжение постоянное
( Сергей К: Сигнал изменяется очень медленно... ), то на его входе я бы поставил высокоомный резистор на 100КОм...1МОм. Без делителя, что бы не уменьшать полезный сигнал.
Совместно с входной ёмкостью мс (которую можно и увеличить дополнительным конденсатором) и встроенными защитными диодами по плюсу и корпусу получается довольно эффективная защита как от высоковольтных импульсных помех, так и от такой же величины постоянного потенциала любой полярности на входе.

2) Из-за того, что датчик, по сути, является просто "сопротивлением" (судя из Вашей схемы), то конденсатор С61, будучи включенным в делитель напряжения С61 и С62, С55, будет давать приличную помеху. Скажем, перепад напряжения питания 24В даст импульсную помеху на входе АЦП амплитудой до 2В. В работе, перепады напряжения в линии будут меньше, но складываясь с напряжением питания линии и перезаряжая эти конденсаторы могут давать как импульсные помехи, так и постоянные в виде напряжения смещения либо в плюс либо в минус, либо с переменной полярностью и Бог знает каким периодом.

В связи с этим, конденсатор С61 я бы убрал вообще и шунтировал бы концы линии НЕ между собой, а концы каждого провода линии на корпус.
Для почти полной развязки от источника питания +24В напряжение в линию я бы подал не просто через предохранитель, а через источник тока, который хорошо защитит и сам БП и всё с ним связанное. А из-за высокого внутреннего сопротивления источника тока он, практически, превратит Ваш токовый датчик в потенциальный и самим АЦП он будет восприниматься уже, как датчик напряжения между входом и корпусом. Источник тока прекрасно защитит и от КЗ в линии.

3) Предохранитель поставить не там, где он стоит по Вашей схеме, а на самом входе линии (разъём Х5) и поставить не один, а два предохранителя - в каждый провод линии.

4) Если линия уже не проложена и её ещё нужно будет тянуть, то ложить витую пару.

IDiod: Будет ли DD1 корректно работать с нулем на Vin- (не понадобится ли сдвигать уровни)?
Должен. Собственно Vin- в этом АЦП можно "отодвигать" от земли не более, чем на 0,6 В. Это АЦП с псевдодиф. входом.

IDiod: Сопротивления R40 и R41 увеличить насколько возможно
Сопротивление линии неизвестно, да и сам датчик вольт 12 на свои нужны "откусит", поэтому сопротивление остальных элементов (в т.ч. и линии) не должно превышать 600 Ом.

IDiod: а защ диоды VD15 VD16 перенести на средние точки этих резисторов
А почему на среднюю точку? Ведь источник помех (высоковольтных импульсов и др.) находится "слева" по схеме.

Vlad_Petr: На месте надо преобразовывать!
От меня мало зависит. Собственно это промышленные приборы, которые расчитаны на работу с длинной токовой петлей.

DWD: то на его входе я бы поставил высокоомный резистор на 100КОм...1МОм
Я еще посмотрю, но вот по входу Vref этот АЦП потребялет достаточно большой ток в момент замера и при частоте замеров примерно в 1,5 кГц (в другом проекте) мне пришлось поставить дополнительный ОУ между источником опорного напряжения и Vref АЦП, т.к. напряжение начинало немного проседать, а при замерах с частотой 1-2 Гц все было нормально.

DWD: конденсатор С61 я бы убрал вообще и шунтировал бы концы линии НЕ между собой, а концы каждого провода линии на корпус
Спасибо, сделаю.

DWD: Предохранитель
добавлю.

DWD: через источник тока, который хорошо защитит и сам БП и всё с ним связанное
Хочется минимизировать схему (на начальном этапе). Сам этот DC-DC преобразователь имеет защиту от КЗ, а самовостанавливающийся предохранитель должен затем отключить линию.

По поводу защитного диода VD16 (обозначен серым на схеме). Специалисты не советуют туда ставить сопрессор, т.к. они имеют большой ток утечки, поэтому буду ставить обычный стабилитрон.

poruchik: Если это "серьёзное" устройство, то так не делают,
Очень даже делают -"токовая петля" вполне адекватный интерфейс.
В "Схемотехника" №3-07 преобразователь токовых сигналов. Можно глянуть.