Помогите прояснить роль ПТ в схеме. Опции

[smk]

Помогите понять как будет работать ПТ в приведенной схеме. Размах сигнала датчика может быть до 1 В (а может и более, нет точных данных, на резисторе 10 ом составляет 2 мВ).

[Iptash]

А что это за датчик?

[Le Fou]

Помогите понять как будет работать ПТ в приведенной схеме.

облегчает перегрузку? слив избытка тока с датчика в транзистор. Еще, кажется, выход ОУ из перегрузки ускорится.

Причина редактирования: Избыточное цитирование

[smk]

датчик - электрохимический датчик газа. В инструкции речь о нагрузочном резисторе, а в их же тестовой (или отладочной) плате вот так включено. ну и номиналы в обратной связи оу смущают.

[Tanya]

ну и номиналы в обратной связи оу смущают.

Датчик выдает ток, который идет на трансимпедансный усилитель.
А ток через транзистор в норме течь не должен - напряжения на нем нет.
Зачем он - мне непонятно. Два хороших диода на питание для защиты?

[smk]

я предполагал что транзистор обепечивает ток нагрузки датчика при его срабатывании и до очистки. однако включение транзистора не вполне ясно.

собственно плата

[Iptash]

Еслиб характеристики датчика, можно было бы просимулировать например в MultiSim и что за полевик?

[Le Fou]

Зачем он - мне непонятно. Два хороших диода на питание для защиты?

Датчик, похоже, нагоняет туда отрицательного тока. Если входного сигнала много, ОС опера не может его скомпенсировать, и на второй ноге появляется реальный минус. Опер позволяет до -0.3В. на входе относительно нижнего питания, в принципе на Шотки конечно падает и поменьше, но в даташите есть оговорка про защелкивание с помиранием ОУ..

А транзистор, если на стоке появился минус относительно истока, откроется и сольет заряд в себя. Мне так кажется.

[Iptash]

Похоже датчик имеет большую емкость, для компенсации поставили полевик.

[Дмитрий_Б]

Возможно, при увеличении потенциала на инвертирующем входе, транзистор открывается и ограничивает разность потенциалов между входами.

[Le Fou]

Возможно, при увеличении потенциала на инвертирующем входе, транзистор открывается и ограничивает разность потенциалов между входами.

мне кажется, что при уменьшении (в смысле знака)

[smk]

Полевик не известен. Хочу сегодня собрать с кп103 и уд90, посмотреть что будет. В описании датчика действительно есть оговорка, что если один его вывод соединить с общим, то на другом потенциал может оказаться отрицательным (как-то так). И по этому они вводят смещение на 1,2 В чтобы можно было использовать однополярный оу. В целом как я вижу единого и твердого мнения относительно роли ПТ нет. Может еще есть какие идеи? Я вот вообще не уверен что он когда либо откроется вообще.

[Tanya]

В описании датчика действительно есть оговорка, что если один его вывод соединить с общим, то на другом потенциал может оказаться отрицательным (как-то так).

А можно ли себе представить обратное? Чтобы потенциал относительно нуля был всегда положительным при заземлении произвольного конца...
Электрохимический датчик как работает?
Напряжение характеризует энергетику химической реакции, а ток (заряд) - количество (про)реагирующего вещества.
Поэтому ток из него необходимо забирать. Устанавливается динамическое равновесие вместе с диффузией или другим транспортным механизмом поставки реагента для этой батарейки.

[Plain]

Рабочее напряжение у датчика близко к нулю, иначе он выгорает, поэтому транзистор замыкает датчик при отсутствии питания схемы. Это в теории. Поэтому на практике пассивное управление таким ответственным узлом можно оправдать только бесконечной жадностью.

[Tanya]

Рабочее напряжение у датчика близко к нулю, иначе он выгорает,

Не выгорает, наверное, - через защитные диоды входов замыкается. Да и без этого не должен выгорать.
Но.
Мысль Ваша кажется мне плодотворной - таким образом "батарейка" разряжается при выключенном питании - реагенты не накапливаются.
Поэтому при включении сразу будут правильные показания.

[yakub_EZ]

Полевик выполняет функцию ограничения разности потенциалов на входах ОУ, при такой схеме они лежат в зоне где то +-10 мВ. Скорее всего это связанно с особенностью ОУ (не терпит большой разности входных потенциалов) или природой датчика. Или для ускорения выхода в режим при включении. Если на датчике есть заряд, то полевик его разрядит, что не приведет к длительному залипанию трансимпедансного каскада. В рабочем состоянии уйдет в высокоимпедансное состояние.
Да, своеобразно подано, пока в симуляторе не покрутил, не догадался

[Snaky]

Всё дело в сенсоре.

Газовые сенсоры это химическая ячейка с электролитом и отключенный сенсор может накопить относительно большую разность потенциалов между электродами (из-за внутренних токов в электролите). При включении такого "поляризованного" сенсора может потребоваться несколько часов пока он не стабилизируется и не избавится от накопленного заряда.

Чтобы этого избежать между электродами газовых сенсоров ставят P-канальный JFET (не MOSFET!), который проводит ток когда на затворе нет напряжения. Таким образом, при отключенном приборе электроды вашего сенсора будут закорочены и находиться под одним потенциалом. При появление питания ключ на JFET размыкается и представляет собой высокоомное сопротивление не мешающее основной работе, и прибор сразу готов к измерениям.

Это типовая схема. Смотрите, например, вложенные файлы.

UPD:
По подводу

Размах сигнала датчика может быть до 1 В (а может и более, нет точных данных, на резисторе 10 ом составляет 2 мВ).

это тоже не совсем верно. Полезный сигнал датчика - ток, вызываемый молекулами улавливаемого газа. Поэтому в схеме стоит трансимпедансный усилитель. На его выходе будет напряжение равное току через датчик * сопротивление в цепи ОС.

Прикрепленные файлы

 AAN_105_03___Designing_a_potentiostatic_circuit.pdf ( 41.17 килобайт ) Кол-во скачиваний: 23
 AAN_1798___Designing_with_electrochemical_sensors.pdf ( 484.3 килобайт ) Кол-во скачиваний: 38

 

[Tanya]

Всё дело в сенсоре.

Газовые сенсоры это химическая ячейка с электролитом и отключенный сенсор может накопить относительно большую разность потенциалов между электродами (из-за внутренних токов в электролите). При включении такого "поляризованного" сенсора может потребоваться несколько часов пока он не стабилизируется и не избавится от накопленного заряда.

Только сенсор не может накопить разность потенциалов. Она определяется энергетикой электрохимической реакции. А накапливаются адсориброванные реагенты или их продукты. И не будет нескольких часов разряда, накопленного заряда.

[Snaky]

И не будет нескольких часов разряда, накопленного заряда.

"If you do not use a shorting FET and leave the sensor open circuit when the circuit is off, the toxic gas sensor will take a few hours to stabilise when next switched on."

на практике оно точно также как говорит производитель - я это не сам придумал.

[smk]

Тепреь ясно. Вы имеете ввиду, что при длительном перерыве в работе сенсор может часами выходить на режим измерения т.к. накапливаются продукты, создающие разность потенциалов? И подкорачивая датчик на время хранения (бездействия) мы автоматичеки поддерживаем его готовность к измерению и т.п.? Я еще нашел в описании, что они мосфетом рекомендуют коротить сенсор сразу после считывания результата (при пиковом методе) с целью снижения времени восстановления и более скорой готовности к повторному измерению.

[Snaky]

Тепреь ясно. Вы имеете ввиду, что при длительном перерыве в работе сенсор может часами выходить на режим измерения т.к. накапливаются продукты, создающие разность потенциалов? И подкорачивая датчик на время хранения (бездействия) мы автоматичеки поддерживаем его готовность к измерению и т.п.? Я еще нашел в описании, что они мосфетом рекомендуют коротить сенсор сразу после считывания результата (при пиковом методе) с целью снижения времени восстановления и более скорой готовности к повторному измерению.

В общем и целом да. Но у вас на схеме двухэлектродный сенсор - т.е. о точных измерениях речь, скорее всего, не идет (прибор просто для индикации?). В этом случае можно ожидать что сенсор "устаканится" до приемлемого состояния много быстрее, чем несколько часов (мы то измеряем единицы ppb на 3- и 4-электродных сенсорах. В PDF, которые я прикладывал, тоже о точных измерениях речь (единицы ppm, по крайней мере) ).

Вот вам еще документик с практически готовой схемой (attached).

Также у TI есть готовые front-end-ы для газовых сенсоров - там аппноты интересно посмотреть (но практически с ними я не работал):
http://www.ti.com/product/LMP91000
http://www.ti.com/solution/chemical_gas_sensor
http://www.ti.com/lit/an/snoa514b/snoa514b.pdf

Прикрепленные файлы

 Designing_a_Low_power_toxic_gas_detector.pdf ( 1.25 мегабайт ) Кол-во скачиваний: 36

 

[smk]

Об очень точных измерениях действительно речь не идет. Единицы ppm сенсор различает, но повторяемость с точностью до 1 ppm наврядли возможна. За ссылки спасибо. В реальной жизни сенсор очищается после высоких концентраций около минуты, что приемлемо, но это на шунте 10 Ом. Если речь об интегрировании уже не идет, то вероятно действительно можно подкорачивать мосфетом на 3-5 сек как сигнал уверенно спадать начнет. Шунт при этом можно раз в 20 увеличить чтоб выиграть в отношении сигнал-шум.

[Tanya]

. В реальной жизни сенсор очищается после высоких концентраций около минуты, что приемлемо, но это на шунте 10 Ом. .

Что-то я не совсем понимаю... О каком шунте речь?
Трансимпедансный усилитель ведь кроме измерения тока закорачивает датчик.

[Snaky]

Шунт при этом можно раз в 20 увеличить чтоб выиграть в отношении сигнал-шум.

Сильно увлекаться этим не стоит. При увеличении резистора С/Ш действительно улучшается, но напряжение между электродами сенсора также растет, а слишком высокие значения могут негативно влиять на сам сенсор (точно не помню в чем причина, но производитель так утверждал). В общем видимо не зря в даташите на сенсор приводится рекомендуемое значение (Recommended load resistor) и от него желательно исходить. Если уж действительно шумы будут сильно мешать при всех прочих мерах - тогда попробовать увеличить в 2-3 раза.

Что-то я не совсем понимаю... О каком шунте речь?

Я так понял smk говорит о том резисторе который ставится между сенсором и усилителем. Про него и отвечал выше.
Чем выше номинал тем меньше шумов и выше разрешение, чем ниже - тем быстрее реакция системы.
На схеме в начальном посте его нет, а в PDF-ках есть :>

[Tanya]

Я так понял smk говорит о том резисторе который ставится между сенсором и усилителем. Про него и отвечал выше.
Чем выше номинал тем меньше шумов и выше разрешение, чем ниже - тем быстрее реакция системы.
На схеме в начальном посте его нет, а в PDF-ках есть :>

А не проще ли взять честный интегратор со сбросом (или готовый - IVC102)?
И динамический диапазон будет огромный.

[smk]

Самое важное требование к ОУ это как можно меньшее напряжение смещения нуля и его дрейф. Как уже упоминалось - излишний потенциал на электродах приводит к ионизации вокруг электродов и как следствие к ухудшению метрологических характеристик и т.д.

[Tanya]

Самое важное требование к ОУ

Непонятно мне, к чему это.

[smk]

Непонятно мне, к чему это.

Ну как я понимаю, если смотреть опубликованную мной схему, то напряжение смещения нуля будет приложено к датчику.

[Tanya]

Ну как я понимаю, если смотреть опубликованную мной схему, то напряжение смещения нуля будет приложено к датчику.

И это Вас беспокоит? Доли милливольта? Никакая электрохимия при таких напряжениях не случается.

[Snaky]

Самое важное требование к ОУ это как можно меньшее напряжение смещения нуля и его дрейф.

Для трансимпедансных усилителей гораздо важнее иметь как можно меньшие значения Ioffset и Ibias.