Измерение сопротивления, как справиться с емкостью Опции

[mozuer]

Здравствуйте. Проблема такова: нужно измерить сопротивление в 200кОм с точностью +- 20к, паралельно которому подключен конденсатор примерно 150-200 мкФ, в частном случае его может и небыть вовсе. Время измерения 1с. За это время мне не удается полностью зарядить конденсатор через резистор 100 Ом, чтобы потом снять с него напряжение как с резистивного делителя... Я думаю есть более красивый и простой способ. Может кто поможет.

Прикрепленные изображения

 

[deemon]

А почему нельзя , например , зарядить этот кондёр до некоего напряжения , а потом померять скорость разряда его через резистор ? Эта скорость будет зависеть от ёмкости кондёра и сопротивления резистора ..... зная ёмкость , можно вычислить и сопротивление .
Но если кондёра не будет , то этот способ не годится Впрочем , тогда можно мерять обычным способом ...........

[Stanislav]

Здравствуйте. Проблема такова: нужно измерить сопротивление в 200кОм с точностью +- 20к, паралельно которому подключен конденсатор примерно 150-200 мкФ, в частном случае его может и небыть вовсе. Время измерения 1с. За это время мне не удается полностью зарядить конденсатор через резистор 100 Ом, чтобы потом снять с него напряжение как с резистивного делителя... Я думаю есть более красивый и простой способ. Может кто поможет.

Сначала кондёр заряжаете через малое сопротивление (до десяти ом). Потом его отключаете.
Проще всего это сделать с помощью диода. Последовательно соединённые малый резистор и диод подключаются параллельно эталонному сопротивлению.

ЗЫ. А каков диапазон измеряемого сопротивления? Если большой, то так может неполучиться - нужна более продвинутая схема измерения, с транзистором.

Сообщение отредактировал Stanislav - Sep 23 2007, 18:38

[mozuer]

А почему нельзя , например , зарядить этот кондёр до некоего напряжения , а потом померять скорость разряда его через резистор ? Эта скорость будет зависеть от ёмкости кондёра и сопротивления резистора ..... зная ёмкость , можно вычислить и сопротивление .
Но если кондёра не будет , то этот способ не годится Впрочем , тогда можно мерять обычным способом ...........

К сожалению емкость неизвестна, плюс минус километр

[deemon]

Во , есть красивый способ ! Сначала заряжаем этот кондёр от источника стабильного тока до некоего известного напряжения , например - до 2 вольт . Затем , при достижении 2 вольт ( определяется компаратором ) мы быстро измеряем скорость изменения напряжения на кондёре с помощью дифференцирующей схемы на ОУ . Потом мы отключаем зарядный ток , кондёр начинает разряжаться , и мы снова измеряем скорость , но теперь уже разряда кондёра , тем же ОУ , и меряем до порога 2 вольт . Потом по отношению этих скоростей считаем искомое сопротивление по простой формуле , в которую ёмкость вообще не входит , так как она одинаково влияет на скорость и заряда , и разряда . Фиксировать напряжение на кондёре нужно потому , что резистор - это не источник тока , и ток разряда будет зависеть от напряжения . Будет небольшая погрешность из-за неточности аппроксимации экспоненты , но для 10% точности этого хватит ...........

Сообщение отредактировал deemon - Sep 23 2007, 18:42

[Stanislav]

Во , есть красивый способ ! Сначала заряжаем этот кондёр от источника стабильного тока до некоего известного напряжения , например - до 2 вольт . Затем , при достижении 2 вольт ( определяется компаратором ) мы быстро измеряем скорость изменения напряжения на кондёре с помощью дифференцирующей схемы на ОУ . Потом мы отключаем зарядный ток , кондёр начинает разряжаться , и мы снова изменяем скорость , но теперь уже разряда кондёра , тем же ОУ , и меряем до порога 2 вольт . Потом по отношению этих скоростей считаем искомое сопротивление по простой формуле , в которую ёмкость вообще не входит . Фиксировать напряжение на кондёре нужно потому , что резистор - это не источник тока , и ток разряда будет зависеть от напряжения . Будет небольшая погрешность из-за неточности аппроксимации экспоненты , но для 10% точности этого хватит ...........

Мда, красивый... Нечего сказать...

[mozuer]

Сначала кондёр заряжаете через малое сопротивление (до десяти ом). Потом его отключаете.
Проще всего это сделать с помощью диода. Последовательно соединённые малый резистор и диод подключаются параллельно эталонному сопротивлению.

ЗЫ. А каков диапазон измеряемого сопротивления? Если большой, то так может неполучиться - нужна более продвинутая схема измерения, с транзистором.

Вообще-то, мин значение предполагается 20к.
По поводу заряда через малое сопротивление: когда заряд закончиться и резистор с диодом отключу, то получиться что конденсатор будет разряжаться на резисторе 200к (разрядный ток) и второй ток быде течь через эталонное сопротивление (пусть 1к). А небудет ли разрядный ток мешать изменрению, ведь потенциал конденсатора выше, чем на делителе? Вот с этим у меня пробелы в знаниях (

Во , есть красивый способ ! Сначала заряжаем этот кондёр от источника стабильного тока до некоего известного напряжения , например - до 2 вольт . Затем , при достижении 2 вольт ( определяется компаратором ) мы быстро измеряем скорость изменения напряжения на кондёре с помощью дифференцирующей схемы на ОУ . Потом мы отключаем зарядный ток , кондёр начинает разряжаться , и мы снова измеряем скорость , но теперь уже разряда кондёра , тем же ОУ , и меряем до порога 2 вольт . Потом по отношению этих скоростей считаем искомое сопротивление по простой формуле , в которую ёмкость вообще не входит , так как она одинаково влияет на скорость и заряда , и разряда . Фиксировать напряжение на кондёре нужно потому , что резистор - это не источник тока , и ток разряда будет зависеть от напряжения . Будет небольшая погрешность из-за неточности аппроксимации экспоненты , но для 10% точности этого хватит ...........

В принципе, мне такой способ предлагали коллеги, но такой способ заставляет ставить м/к, или счетчики считающие время заряда, да и постоянная времени 40 секунд, не внушает доверия к точности измерения.

[deemon]

Я вот сейчас посчитал - получается очень просто . Искомое сопротивление R=(V1/V2+1)*U/I , где V1 - скорость заряда ( вольт/сек ) , V2 - скорость разряда , U - напряжение , до которого мы заряжаем кондёр , I - ток заряда . С этими вычислениями легко справится даже простой микропроцессор . А если в процессоре есть и хороший АЦП , то можно взвалить на него и функции компаратора и дифференциатора , оставив в "железе" только зарядный источник тока и ключ .

[Stanislav]

Вообще-то, мин значение предполагается 20к.

Ну, отлично. Всё получится.

По поводу заряда через малое сопротивление: когда заряд закончиться и резистор с диодом отключу,

Зачем отключать?
Диод сам отключит, на то он и диод.
У Вас же измерительное сопротивление 100 Ом, я правильно понял? Вот параллельно ему эту цепочку и подключайте.

... то получиться что конденсатор будет разряжаться на резисторе 200к (разрядный ток) и второй ток быде течь через эталонное сопротивление (пусть 1к).

Э-э... Так какое точно? Вы уж определитесь как-нибудь.

А небудет ли разрядный ток мешать изменрению, ведь потенциал конденсатора выше, чем на делителе? Вот с этим у меня пробелы в знаниях

Смысл диода в том, чтобы ускорить процесс установления напряжения на коньдёре.
Будет, конечно, но для 20% точности прокатит. Со 100 Ом измерителем тау цепи будет всего 0,02 секунды, а с 1кОм - 0,2 секунды, что ещё приемлемо.
ЗЫ. Схему на транзисторе выложу чуть позже...

[deemon]

В принципе, мне такой способ предлагали коллеги, но такой способ заставляет ставить м/к, или счетчики считающие время заряда, да и постоянная времени 40 секунд, не внушает доверия к точности измерения.

Ну уж извиняйте , проще не получится Было бы время ждать , пока процесс заряда "устаканится" - можно было бы и просто мерять .... но за 1 секунду - чёрт его знает .
Есть ещё вариант - очень быстрый заряд кондёра через маленький резистор от источника стабильного напряжения на полевике и ОУ , а в стоке полевика поставить измерительный резистор , зашунтированный диодом , на котором после заряда мерять падение напряжения от тока через наш резистор . Но это тоже геморройный способ , так как для хорошей точности нужно же всё равно ждать , пока хвост экспоненты "упадёт" ниже нашей погрешности .....

[mozuer]

Я вот сейчас посчитал - получается очень просто . Искомое сопротивление R=(V1/V2+1)*U/I , где V1 - скорость заряда ( вольт/сек ) , V2 - скорость разряда , U - напряжение , до которого мы заряжаем кондёр , I - ток заряда . С этими вычислениями легко справится даже простой микропроцессор . А если в процессоре есть и хороший АЦП , то можно взвалить на него и функции компаратора и дифференциатора , оставив в "железе" только зарядный источник тока и ключ .

Знаешь, не могу сейчас на в скидку прикинуть один момент: скорость заряда и разряда на опрделенных уровнях напряжения на конденсаторе может быть разная. Или ток разряда конденсатора можно считать постоянным?

[deemon]

Знаешь, не могу сейчас на в скидку прикинуть один момент: скорость заряда и разряда на опрделенных уровнях напряжения на конденсаторе может быть разная. Или ток разряда конденсатора можно считать постоянным?

На время нашего измерения можно считать постоянным . Если время измерения не делать слишком длинным , то погрешность от этого будет маленькая . Это , впрочем , можно оценить ........

[mozuer]

Я тут вынашиваю собственную схему, может в ней есть здравый смысл?!
Заряжаю конденсатор через малое (10 ом) сопротивление до напряжения делителя 1к-200к. При помощи Компаратора, после того как напряжение достигло порога, отключаю малое сопротивление от цепи, и остается чисто резистивная цепь (делитель 1к-200к) которую можно мерить не боясь что конденсатор заряжается.

Я дико извиняюсь, но я упустил такой момент: нужно знать что измеряемое сопротивление не меньше 200к (или второе его значение, которое можно установить перемычкой 20к), а не на сколько оно больше... важно лишь соблюсти точность +-10%

Сообщение отредактировал mozuer - Sep 23 2007, 19:57

[deemon]

Можно ещё вот так сделать .

Эскизы прикрепленных изображений

 

[mozuer]

Можно ещё вот так сделать .

А можно немного пояснить схему. Транзистор с ОУ являются источником тока?

Сообщение отредактировал mozuer - Sep 23 2007, 19:33

[Stanislav]

Вот обещанная схема измерения на транзисторе.

Транзистор должен выдерживать импульсный ток в пару-тройку ампер, для быстрого заряда кондёра.

[deemon]

А можно немного пояснить схему. Транзистор с ОУ являются источником тока?

Он , так сказать - два в одном Для конденсатора - он источник напряжения , с очень малым внутренним сопротивлением . А вот для измерительной цепи он же - источник тока , который после заряда ёмкости даёт ток I , равный Uref/Rx . Этот ток создаст падение напряжения на R1 , равное U=I*R1 , вот из этого мы и можем вычислить Rx ........

[kochkuroff]

Измеряем комплексное сопротивление цепи, соответственно действительная часть - это сопротивление резистора

[Stanislav]

Измеряем комплексное сопротивление цепи, соответственно действительная часть - это сопротивление резистора

А как Вы его предлагаете измерить?

[kochkuroff]

Просто. Пропускаем через цепь синусоиду, измеряем ток и напряжение, вычисляем полное сопротивление Z=U/I , измеряем угол сдвига fi между током и напряжением , вычисляем R = Z cos (fi) и Xc= Zsin(fi).

[Stanislav]

Просто. Пропускаем через цепь синусоиду, измеряем ток и напряжение, вычисляем полное сопротивление Z=U/I , измеряем угол сдвига fi между током и напряжением , вычисляем R = Z cos (fi) и Xc= Zsin(fi).

Иными словами, Вы хотите сказать, что:
- это удастся сделать при R~200 кОм и C~200мкФ с точностью +/-20% за 1 секунду;
- схема измерения будет не сложнее, чем предложил deemon или я
?

Если это так, приведите схему измерительной части, пожалуйста.

[kochkuroff]

про +-20% не заметил, тогда действительно нет смысла городить огород. А так потребуется микроконтроллер, пара АЦП (во многих случаях можно обойтись встроенными) , пара оперов и и полчаса времени на написание прошивки

[deemon]

про +-20% не заметил, тогда действительно нет смысла городить огород. А так потребуется микроконтроллер, пара АЦП (во многих случаях можно обойтись встроенными) , пара оперов и и полчаса времени на написание прошивки

Ну а мой зарядно-разрядный способ требует всего одного АЦП и одного ключа на транзисторе . И микропроцессор ....... причём арифметика будет намного проще , чем для "комплексного" метода . Насчёт же точности - смотрите сами , для нормальной точности нужно будет применять достаточно низкую частоту , на которой модуль проводимости сопротивления 200 ком и ёмкости в 200 мкф не будут отличаться на несколько порядков . Скажем , на частоте 50 герц ёмкостное сопротивление будет около 15 ом , что в 15000 раз меньше , чем у резистора 200 ком . Вопрос - какую разрядность должен иметь АЦП , чтобы точно померять фазовый сдвиг этой RC цепи на этой частоте ? А применять частоту в единицы герц - так мы не впишемся в 1 секунду Да и процессор нужен достаточно хороший , чтобы поддерживал арифметику с плавающей точкой + хороший объём памяти ...... ИМХО , в данном случае метод комплексных импедансов не подходит - дорого и нерационально .

[EvgenyNik]

Мой вариант :
Между источником напряжения (Uист) и измеряемым участом цепи (Cx || Rx, Ux) включить сопротивление (Ro, значение которого близко к предполагаемому Rx и известно).
Сделав 3 замера напряжения переходного процесса на Ro (с равным интервалом времени), можно сначала вычислить постоянную времени всей цепи, а затем используя её, вычислить и эквивалетное сопротивление параллельного включения Ro || Rx (относительно ёмкости параллельны). Зная Ro, вычислить Rx и даже, если очень хочется, Cx :-)
Для вычислений потребуется реализовать функцию натурального логарифма. Если это не проблема, то никаких проблем нет :-)
Нужен только 1 АЦП, т.к. Uист можно принять за константу (для 20% точности то...).
10-12 битного АЦП более, чем достаточно, навскидку.

[deemon]

Мой вариант :
Между источником напряжения (Uист) и измеряемым участом цепи (Cx || Rx, Ux) включить сопротивление (Ro, значение которого близко к предполагаемому Rx и известно).
Сделав 3 замера напряжения переходного процесса на Ro (с равным интервалом времени), можно сначала вычеслить постоянную времени всей цепи, а затем используя её, вычислить и эквивалетное сопротивление параллельного включения Ro || Rx (относительно ёмкости параллельны). Зная Ro, вычислить Rx и даже, если очень хочется, Cx :-)
Для вычислений потребуется реализовать функцию натурального логарифма. Если это не проблема, то никаких проблем нет :-)
Нужен только 1 АЦП, т.к. Uист можно принять за константу (для 20% точности то...).
10-12 битного АЦП более, чем достаточно, навскидку.

А тоже кстати неплохой метод ! Главное только правильно выбрать интервалы измерения , чтобы при разных значениях постоянной времени хватило точности АЦП ...

Сообщение отредактировал deemon - Sep 24 2007, 14:04

[EvgenyNik]

Главное только правильно выбрать интервалы измерения , чтобы при разных значениях постоянной времени хватило точности АЦП ...

Можно сделать 1000 замеров за 1 секунду и выбрать подходящие по признаку dN/dt > e с соответствующими интервалами (равными опять таки для простоты вычислений) :-)

[deemon]

Можно сделать 1000 замеров за 1 секунду и выбрать подходящие по признаку dN/dt > e с соответствующими интервалами (равными опять таки для простоты вычислений) :-)

Можно и так

[Georgy]

А что собственно мешает отсоединить резистор нафик от конденсатора, и воспользоваться омметром?
Где гарантия, что ток утечки такого электролита не будет шунтировать резистор со страшной силой в предлагаемых суперсхемах?
Почему надо так изголяться?
Автор, а!

[Stanislav]

про +-20% не заметил, тогда действительно нет смысла городить огород. А так потребуется микроконтроллер, пара АЦП (во многих случаях можно обойтись встроенными) , пара оперов и и полчаса времени на написание прошивки

Вы не совсем правильно поняли.
Я сильно сомневаюсь, что измерить сопротивление с точностью +/-20% предлагаемым Вами способом так просто, как кажется на первый взгляд.

Ну а мой зарядно-разрядный способ требует всего одного АЦП и одного ключа на транзисторе.
..................................................
ИМХО , в данном случае метод комплексных импедансов не подходит - дорого и нерационально .

Вот-вот, и я о том же...

PS. Вот усовершенствованная схема измерителя.

Недостатком такой схемы является утечка тока через вход стабилизатора TL431A (тип.1,5 мкА), которая вызовет добавочное падение напряжения на коллекторном резисторе, однако, это величина постоянная, и её можно легко вычесть из результата измерений.

[mozuer]

А что собственно мешает отсоединить резистор нафик от конденсатора, и воспользоваться омметром?
Где гарантия, что ток утечки такого электролита не будет шунтировать резистор со страшной силой в предлагаемых суперсхемах?
Почему надо так изголяться?
Автор, а!

Дело в том, что эта цепь подключается извне, в принципе это сопротивление изоляции. Его нужно проверить на минимальное значение 200к или 20к (устанавливается перемычкой)

Сегодня попробовал паралельно с эталонным резистором подключить диод с резистором 1 Ом, опять таже картина . Длинющий хвост на 3 секунды с выхода ОУ. Получается на конечном участке кривой заряда диод имеет большое сопротивление и не учавствует в процессе заряда, что в принципе логично. Не было сегодня возможности попробовать схемы с транзистором, и ОУ, но меня терзают сомнения, что опять на последних милливольтах кривая растянется на секунды.

Очень мучает вопрос: Взяв в Маткаде формулу характеризующую заряд конденсатора, забил 100 Ом - 200мкФ. При времени равном 0,3с Uc=0.9999997Uпит , реально же (судя по напряжению с усилителя) напряжение порядка 0.992Uпит как такое объяснить?? Сх- электролиты!!!

Кстати, в MicroCap, схема с диодом моделируется как умножитель, на резисторе Rx напряжение выше Uпит. . Генерится пила, которая усредняется на Сх.

Мой вариант :
Между источником напряжения (Uист) и измеряемым участом цепи (Cx || Rx, Ux) включить сопротивление (Ro, значение которого близко к предполагаемому Rx и известно).
Сделав 3 замера напряжения переходного процесса на Ro (с равным интервалом времени), можно сначала вычислить постоянную времени всей цепи, а затем используя её, вычислить и эквивалетное сопротивление параллельного включения Ro || Rx (относительно ёмкости параллельны). Зная Ro, вычислить Rx и даже, если очень хочется, Cx :-)
Для вычислений потребуется реализовать функцию натурального логарифма. Если это не проблема, то никаких проблем нет :-)
Нужен только 1 АЦП, т.к. Uист можно принять за константу (для 20% точности то...).
10-12 битного АЦП более, чем достаточно, навскидку.

Думаю, что при такой постоянной времени (40сек) можно все представить линейной функцией. Только я не совсем понял как найти искомое Rx?

Stanislav Последняя схема, насколько я понимаю должна создавать постоянный ток, пропорциональный Rx, т.е. опять же получается, что ток через емкость не должен течь???
Мне кажется что-то уж очень долго через 100 Ом емкость заряжается (около 3с), может что-то не так делаю?

Сообщение отредактировал mozuer - Sep 24 2007, 19:25

[Stanislav]

...Сегодня попробовал паралельно с эталонным резистором подключить диод с резистором 1 Ом, опять таже картина . Длинющий хвост на 3 секунды с выхода ОУ.

Не может быть. При условии, что питающее напряжение >0,6 В.
И какого ОУ? Для того, чтобы обсуждать что-то, нужно привести схему. С указанием типов и номиналов компонентов, а также напряжений.

...Получается на конечном участке кривой заряда диод имеет большое сопротивление и не учавствует в процессе заряда, что в принципе логично.

Правильно. Диод используется в роли ключа, ускоряющего переходный процесс.

...Не было сегодня возможности попробовать схемы с транзистором, и ОУ, но меня терзают сомнения, что опять на последних милливольтах кривая растянется на секунды.

Нет. В схеме deemon-а или моей процессы заряда будут протекать гораздо быстрее.

...Очень мучает вопрос: Взяв в Маткаде формулу характеризующую заряд конденсатора, забил 100 Ом - 200мкФ. При времени равном 0,3с Uc=0.9999997Uпит , реально же (судя по напряжению с усилителя) напряжение порядка 0.992Uпит как такое объяснить??

Давайте прикинем.
Предположим, что Вы имеете измерительное напряжение, равное 5 В, измерительный резистор =100Ом и ёмкость 200 мкФ.
При 200 кОм установившийся ток в цепи будет равен 25 мкА, что вызовет падение напряжения на резисторе 2,5 мВ.
Ошибке в 20% соответствует напряжение 500 мкВ.
Диод заряжает кондёр до напряжения 4,4 В. Остаточное - 0,6В.
Теперь вспоминаем, что напряжение резисторе спадает экспоненциально, в соответствии с формулой:
U=U0*exp(-T/RC). Отсюда:
T=-ln(U/U0)*R*C.
Здесь R=Rизм||Rцепи ~= Rизм = 100Ом.
Подставляем в формулу известные величины и находим требуемое для измерения время:
T=-ln(0,5/600)*100*0,0002 = 0,14 C.
Лучше взять его в 2-3 раза большим - точность измерения существенно повысится.
Чтобы сократить это время, нужно взять в качестве диода шоттку с малым обратным током. Обратный ток кремниевого диода также должен быть достаточно малым (для маломощных это почти всегда выполняется).
ЗЫ. Нет, шоттку всё же не советую. Найти на единицы мкА проблематично.

Сюда ещё нужно добавить время заряда коньдёра до 4,4В через малое сопротивление и диод. Рассчитайте его сами.

...Кстати, в MicroCap, схема с диодом моделируется как умножитель, на резисторе Rx напряжение выше Uпит. . Генерится пила, которая усредняется на Сх.

Для аналоговых НЧ схем я пользуюсь моделятором только в исключительных случаях. Вам также советую, прежде чем начать пользовать моделятор, научится обходиться и без него (не примите за насмешку, пожалуйста).

Думаю, что при такой постоянной времени (40сек) можно все представить линейной функцией. Только я не совсем понял как найти искомое Rx?

??

ЗЫ. А может, Вы диод не в ту сторону включили?

[EvgenyNik]

Думаю, что при такой постоянной времени (40сек) можно все представить линейной функцией. Только я не совсем понял как найти искомое Rx?

Да, можно. А Rx найти реально, здесь расписывать не буду, но реально. ТОЭ+математика :-)

[mozuer]

Вот схема по которой я проверял процесс заряда конденсатора.
ОУ - AD622, G=1000. емкость-Электролит.
Диод был под рукой только защитный.
Питание со стабилизатора 10В подаю с тумблера.

По моим наблюдениям заметно уменьшился начальный заряд емкости - прямоугольник, потом идет непонятная для меня полочка и длиный хвост.

Вообще, если взять расчет который привел Stanislav , то емкость должна зарядиться менее чем за 0,3 секунды. Может я не умею с операционником работать?

Он , так сказать - два в одном Для конденсатора - он источник напряжения , с очень малым внутренним сопротивлением . А вот для измерительной цепи он же - источник тока , который после заряда ёмкости даёт ток I , равный Uref/Rx . Этот ток создаст падение напряжения на R1 , равное U=I*R1 , вот из этого мы и можем вычислить Rx ........

Я сегодня доработал свою схему в соответствии с твоим советом, (заменил реле транзистором ), и, да простит меня Stanislav прогнал в MicroCap. Результат не очень, но видно что на этом можно работать, буду собирать макет. Жаль только на это уйдет пара недель, больно неповоротливые у нас снабженцы. О результатах доложу.

Единственное, что очень интересует: почему я получаю такие результаты по схеме, которую я привел?

Сообщение отредактировал mozuer - Sep 25 2007, 18:11

Эскизы прикрепленных изображений

 

[deemon]

Вот схема по которой я проверял процесс заряда конденсатора.
ОУ - AD622, G=1000. емкость-Электролит.
Диод был под рукой только защитный.
Питание со стабилизатора 10В подаю с тумблера.

По моим наблюдениям заметно уменьшился начальный заряд емкости - прямоугольник, потом идет непонятная для меня полочка и длиный хвост.

Вообще, если взять расчет который привел Stanislav , то емкость должна зарядиться менее чем за 0,3 секунды. Может я не умею с операционником работать?
Я сегодня доработал свою схему в соответствии с твоим советом, (заменил реле транзистором ), и, да простит меня Stanislav прогнал в MicroCap. Результат не очень, но видно что на этом можно работать, буду собирать макет. Жаль только на это уйдет пара недель, больно неповоротливые у нас снабженцы. О результатах доложу.

Единственное, что очень интересует: почему я получаю такие результаты по схеме, которую я привел?

В твоей схеме кондёр сначала заряжается быстро , через диод , а потом медленно - через резистор . От этого "хвост" ещё удлиняется . Это не есть хорошо . Тебе надо собрать ту схему , что я нарисовал - там кондёр всегда заряжается через 1 ом , в этом вся фишка . У Станислава то же , но на транзисторе и TL 431 . Если при 1 ом слишком большой зарядный ток - поставь побольше , до 10 ом примерно ......

[mozuer]

ДА, это я уже осознал. Вообщем как я уже писал, я додумался не заряжать кондер до Uпит, а только до определенной, известной величины, и получилась у меня практически твоя схема, Так что буду собирать твою, отлаживать, и снова задавать вопросы . Спасибо всем кто помогал

[mdmitry]

Посмотрите принципы посторения фвтоматических цифровых измерительных мостов и цифровых измерителей RC. Может быть реализованные в них идеи Вам подойдут (заряд до определенного уровня, оценка постоянной времени апериодического процесса)

Сообщение отредактировал mdmitry - Sep 27 2007, 06:16

[mozuer]

Вообщем, собрал я схему как рекомендовал deemon. Результат такой. Происходит периодический процесс подзарядки емкости до порогового напряжения Uref. Из-за этого напряжение на ёмкости изменяется пилообразно, и выход операционного усилителя вместо того чтобы держать определнное напряжение на затворе, выдает редкие импульсы выходящие в положительную область открывая затвор и заряжая емкость. Имеет место гистерезис, причем не маленький. Откуда он? и как с ним бороться ума не приложу. Операционный усилитель - инструментальный AD620B, G=1000.

[deemon]

Вообщем, собрал я схему как рекомендовал deemon. Результат такой. Происходит периодический процесс подзарядки емкости до порогового напряжения Uref. Из-за этого напряжение на ёмкости изменяется пилообразно, и выход операционного усилителя вместо того чтобы держать определнное напряжение на затворе, выдает редкие импульсы выходящие в положительную область открывая затвор и заряжая емкость. Имеет место гистерезис, причем не маленький. Откуда он? и как с ним бороться ума не приложу. Операционный усилитель - инструментальный AD620B, G=1000.

Надо полагать , возникает неустойчивость из-за запаздывания в петле ОС - мы же работаем на ёмкостную нагрузку . Можно попробовать ввести коррекцию - небольшой конденсатор ( единицы-десятки пик ) с выхода ОУ на вход (-) , и этот вход (-) соединять не прямо с истоком полевика , а через резистор в 1-2 ком . Нужно варьировать эти элементы и наблюдать процесс на осциллографе , добиваясь устойчивой работы схемы .

Кстати , какой ОУ применён и какой полевик ?

[Stanislav]

Вообщем, собрал я схему как рекомендовал deemon. Результат такой. Происходит периодический процесс подзарядки емкости до порогового напряжения Uref. Из-за этого напряжение на ёмкости изменяется пилообразно, и выход операционного усилителя вместо того чтобы держать определнное напряжение на затворе, выдает редкие импульсы выходящие в положительную область открывая затвор и заряжая емкость. Имеет место гистерезис, причем не маленький. Откуда он? и как с ним бороться ума не приложу. Операционный усилитель - инструментальный AD620B, G=1000.

Данный прибор - вообще-то не операционный, а инструментальный усилитель.
deemon рисовал свою схему по принципу, предложенному мной, но в сильной спешке, чтобы меня опередить. Для меня сейчас очевидно, что его схема запросто может стать неустойчивой, как на ВЧ, так и на НЧ.
Схема, предложенная мной, напротив, имеет хорошую устойчивость.

Сообщение отредактировал Alexandr - Nov 1 2007, 09:47

[mozuer]

А чем все-таки объяснить гистерезис, который показывает схема?

[Stanislav]

А чем все-таки объяснить гистерезис, который показывает схема?

Какая схема? Нарисуйте, тогда посмотрим.

[deemon]

А чем все-таки объяснить гистерезис, который показывает схема?

Это не гистерезис , а неустойчивость . Я бы поставил , во-первых , не инструментальный , а простой операционный усилитель , а во-вторых , ввёл цепь коррекции , как я писал выше . Думаю , что все проблемы легко излечимы

[mozuer]

Вот схема. Резистор выставляющий коэф усиления опустил.

вот так

Эскизы прикрепленных изображений

 

Прикрепленные файлы

 __________.bmp ( 542.12 килобайт ) Кол-во скачиваний: 17

 

[deemon]

Ха-ха , посмотрел даташит на AD620 .... он же , как я понял , и вовсе не предназначен для работы с внешней цепью ОС А у нас в схеме - 100% ОС , фактически это каскад-повторитель . Так чему же тут удивляться ? Надо взять обычный ОУ , причём не нужно искать что-то очень скоростное ..... тут ИМХО и LM324 вполне пойдёт . Попробуйте поставить туда обычный ОУ , и расскажите о результатах

[mozuer]

Это не гистерезис , а неустойчивость . Я бы поставил , во-первых , не инструментальный , а простой операционный усилитель , а во-вторых , ввёл цепь коррекции , как я писал выше . Думаю , что все проблемы легко излечимы

Попробую. А чем плох инструментальный?

Данный прибор - вообще-то не операционный, а инструментальный усилитель.
deemon рисовал свою схему по принципу, предложенному мной, но в сильной спешке, чтобы меня опередить. Для меня сейчас очевидно, что его схема запросто может стать неустойчивой, как на ВЧ, так и на НЧ.
Схема, предложенная мной, напротив, имеет хорошую устойчивость.

Вообще-то, об этом стоило подумать ещё до выкладывания схемы. А так вводите народ в заблуждение...

Остальось приобрести TL341A и у меня будет еще одна плата для изучения. Буду пробовать все.

Deemon. Сама схема реализованная мною немного видоизменена. Нет ли в ней фундаментальной ошибки?

Сообщение отредактировал mozuer - Oct 31 2007, 19:14

[deemon]

Вот схема. Резистор выставляющий коэф усиления опустил.

вот так

Позвольте , но у вас какая-то совсем другая схема нарисована . Она вообще непонятно что делает .... она , судя по всему , вообще неработоспособна . Непонятно , где исток полевика , где сток .... где резистор , на котором меряется ток , вообще-то ..... Что-то странное . Похоже , что она и должна давать такие колебания , видимо , это её нормальный режим

Я же имел в виду вот эту схему :



Именно о ней я говорил , понятное дело .

Сообщение отредактировал Alexandr - Nov 1 2007, 09:48

[mozuer]

Резистор на котором меряется ток - 510 Ом. Модификации я ее подверг потому что напряжение прикладываемое относительно истока к затвору будет таким же как и относительно земли. я посчитал это правельнее чем подавать напряжение относительно U ref
наверное что-то не так сделал

Сообщение отредактировал mozuer - Oct 31 2007, 19:26

[deemon]

Deemon. Сама схема реализованная мною немного видоизменена. Нет ли в ней фундаментальной ошибки?

Вот сдаётся мне , что так оно и есть ИМХО , ваша схема вообще работать не может ...... кстати , какой полевик вы туда поставили ?

[mozuer]

Полевик точно не помню (на работе ), нечто похожее на IRF7855

А почему моя схема нерабочая, не могли бы Вы пояснить

Сообщение отредактировал mozuer - Oct 31 2007, 19:32

[deemon]

Резистор на котором меряется ток - 510 Ом. Модификации я ее подверг потому что напряжение прикладываемое относительно истока к затвору будет таким же как и относительно земли. я посчитал это правельнее чем подавать напряжение относительно U ref
наверное что-то не так сделал

Ну конечно ! Этот резистор создаёт огромное запаздывание в петле ОС , плюс запаздывание полевика - у вас фактически получился релаксационный генератор Опять же непонятно , какой тип полевика вы применили . Я советую не страдать по этой схеме ( она неизлечимо больна ) , а собрать тот вариант , который я нарисовал . Это займёт аж полчаса времени , заодно вы её и проверите . ОУ возьмите простой , например LM358 , вот и попробуйте .

Сообщение отредактировал deemon - Oct 31 2007, 19:42

[mozuer]

Как насчет полевика. Он хотя бы подходит IRF7855

[deemon]

Как насчет полевика. Он хотя бы подходит IRF7855

Посмотрел даташит - вроде должен подойти . МОжно было бы и поменьше взять , на ток до 5 ампер , но и этот должен работать . Единственно , что хочу добавить - если возникнет какая-нибудь неустойчивость , примените ту коррекцию , про которую я писал несколькими постами ранее , и можете ещё попробовать добавить антипаразитный резистор между выходом ОУ и затвором полевика - порядка 20-100 ом . Этот резистор улучшит работу корректирующей цепи , учитывая довольно большую ёмкость затвор-исток вашего полевика .......... впрочем , это может и не понадобиться . Ещё один момент - можно варьировать величину резистора в истоке полевика ( на схеме - 1 Ом ) . Короче , вскрытие покажет

Критерием нормальной работы схемы должен быть быстрый и "гладкий" заряд ёмкости , после которого вы сможете измерить падение напряжения на резисторе в цепи стока полевика ( параллельно ему на схеме включён диод ) . Советую один канал осцилла включить на измеряемую цепь , а второй - как раз параллельно этому резистору , и наблюдать переходной процесс , так будет нагляднее ......

[mozuer]

ок. Завтра займусь.

[GetSmart]

А почему моя схема нерабочая, не могли бы Вы пояснить

У deemon-а полевик включён как истоковый повторитель (то есть без усиления), а у вас как усилитель с общим стоком; в этом её неизлечимость

[mozuer]

Сегодня собрал схемку Deemon`a.

1. не ставил резистор 1 Ом.
2. вместо вольтметра, нарисованного на схеме, поставил инструментальный усилитель AD622 и с него на осцилограф.
3. операционник под рукой оказался достаточно быстрый....
4. Питание ОУ однополярное 12В.
5. Питание на входе измеряемой цепи 10 В стаб.

При отсутствии емкости работает как часы, напряжение на измеряемом сопротивление держится Uref.
Подключил емкость 150 мкФ, напряжение на емкости 0 (вольтметром измерял). С выхода ОУ импульсы со скважностью где-то 5-8.
Корректирующую цепь испытать не успел. Завтра, если будет время, продолжу эксперемент.

[deemon]

Сегодня собрал схемку Deemon`a.

1. не ставил резистор 1 Ом.
2. вместо вольтметра, нарисованного на схеме, поставил инструментальный усилитель AD622 и с него на осцилограф.
3. операционник под рукой оказался достаточно быстрый....
4. Питание ОУ однополярное 12В.
5. Питание на входе измеряемой цепи 10 В стаб.

При отсутствии емкости работает как часы, напряжение на измеряемом сопротивление держится Uref.
Подключил емкость 150 мкФ, напряжение на емкости 0 (вольтметром измерял). С выхода ОУ импульсы со скважностью где-то 5-8.
Корректирующую цепь испытать не успел. Завтра, если будет время, продолжу эксперемент.

Начать надо - с установки резистора Он там как раз не зря нарисован Он не только ограничивает ток заряда , но и обеспечивает устойчивость - большую ёмкость нежелательно подключать прямо на выход схемы , охваченной глубокой ООС , это азбучная истина . Резистор нужно сразу взять 1 Ом или 2 Ома , и потом варьировать в пределах 10 Ом , наблюдая за переходным процессом заряда ёмкости . И кстати , что значит , что на кондёре 0 ? Он что , вообще не заряжается , что ли ? Так быть не должно .....

Далее , опорное напряжение лучше взять не 10 вольт , а 5 . Это уменьшит бросок зарядного тока . Также обязательно поставить на питание кондёр большой ёмкости , не меньше 1000 мкф - это уменьшит "просадки" питания при заряде и улучшит работу схемы .

Ещё одна фишка - чтобы сделать переходной процесс повторяющимся ( для наблюдения осциллом ) , нужно взять ещё один такой же полевик , на затвор ему подать импульсы частотой в несколько десятков герц с генератора , и с его помощью подключать на выход схемы измеряемый кондёр с параллельно включённым низкоомным резистором , порядка 10 ом , и наблюдать при этом переходной процесс на выходе ОУ и истоке полевика . Нужно сначала добиться гладкого переходного процесса в таком режиме , а уже потом переходить к измерениям резистора ......

[mozuer]

Полевой транзистор практически всегда закрыт. На него подаются редкие импульсы, поэтому и емкость не заряжается. У меня была мысль, что 1Ом не только для ограничения зарядного тока, но ее я отбросил .
А емкость в 1мФ заряжать то придется через резистор в 10 Ом, иначе источник опорного напряжения не выдержит.
Кстати, питание ОУ не стабализированное (из системного блока добываю)

[mozuer]

Поставил резистор. Начал с 2 Ом. Чем он больше тем стабильнее работает схема, нестабильность проявляется некоторой частотой с амплитудой в 1 В и шумами искажающие потенциал на выходе ОУ. При номинале резистора 25 Ом, частота практически пропала, остались шумы причем около 0,5 В!
У меня возник вопрос: Так как ОУ работает в качестве повторителя, то по мере приблежения напряжения на емкости к номиналу транзистор будет плавно закрываться, что сильно замедляет процесс. Именно поэтому я в своей схеме поставил усилитель, предполагая сделать процесс более быстрым, чтобы при переходе через 0 транзистор был практически открыт, и при 0 сразу закрывался. Собственно при резисторе 25 Ом, Rз=800 Ом, Скор(Вых ОУ-Вх "-") = 33 пФ, я увидел длительный процесс (на фоне шумов), как будто просто заряжаем конденсатор через большое сопротивление. Как я понял самое сложное зарядить конденсатор на последние милливольты... на это уходит много времени.

Отдельный вопрос: почему с выхода инструментального усилителя у меня все время дикие шумы, колебания какие-то..... откда они берутся только? Может по входу резисторы постивить?

Сообщение отредактировал mozuer - Nov 4 2007, 12:54

[GetSmart]

У меня возник вопрос: Так как ОУ работает в качестве повторителя, то по мере приблежения напряжения на емкости к номиналу транзистор будет плавно закрываться, что сильно замедляет процесс.

Тему точно нужно переносить в "Для начинающих".

На схеме deemon-а нужно обязательно поставить кондёр на 100 пф между выходом и отрицательным входом ОУ, иначе все наблюдаемые "аномальные" поведения схемы будут зависеть от выбранного ОУ. Положительный вход ОУ (Vref) тоже через кондёр заземлить. Кстати, когда на схеме не указывают номиналы, то неопытный чел (чайник) может подобрать такие номиналы, что УНЧ превратится в радиопередатчик или что-то типа того

[mozuer]

И все-таки, где я не прав? разве на конечном участке заряда (до Uref) транзистор не находится на активном участке, что приводит к замедлению процесса заряда ?

[GetSmart]

разве на конечном участке заряда (до Uref) транзистор не находится на активном участке, что приводит к замедлению процесса заряда ?

А на каком он должен быть участке? Закрытым что ли? Что бы тем самым ускорить процесс заряда?

При номинале резистора 25 Ом, частота практически пропала, остались шумы причем около 0,5 В!

Вот эти шумы и исчезнут при шунтирующем вход и выход конденсаторе. Это азбука. Хотя для его использования понадобится ещё резюк, как на этой схеме.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[mozuer]

Спасибо, попробую... Не судите строго. Дали делать работу в которой ни кто на работе не понимает, помочь некому У самого знаний в аналоговой технике нехватает

[deemon]

Вот эти шумы и исчезнут при шунтирующем вход и выход конденсаторе. Это азбука. Хотя для его использования понадобится ещё резюк, как на этой схеме.

Разумеется , к кондёру нужен ещё и резистор ! Они же вместе образуют некий "интегратор" , обеспечивающий плавный подход к напряжению стабилизации . А один конденсатор без резистора - может даже ухудшить ситуацию ....... он может вызвать паразитный резонанс на индуктивностях монтажа , да притом ещё перегрузить выход ОУ на высоких частотах .
Кстати , автор же говорит про какой-то возбуд на ВЧ , может быть , как раз из-за этого ?

P.S. Вообще-то , схемка получилась не для начинающих Она хоть с виду и простая , но требует грамотного монтажа и учёта разных тонкостей и нюансов . А иначе вообще работать не будет .

Спасибо, попробую... Не судите строго. Дали делать работу в которой ни кто на работе не понимает, помочь некому У самого знаний в аналоговой технике нехватает

Да мы и не судим Главное - если опыта не хватает , нужно в точности следовать всем советам , так будет лучше .

[mozuer]

Ок. Буду следовать!

Сегодня, поставил в резистивный делитель который, формировал опорное напряжение, конденсатор 0,47мкФ, по совету GetSmart установил конденсатор с положительного входа ОУ на землю. Единственное, что добавил (извините, опять отсебятина), резистор 1k, решил развязать емкости.
Результат был очень даже неплохим, Шумы на выходе ОУ порядка 200 мВ. Сам вид шумов напоминает затухающие колебания на частоте порядка 50 Мгц, причем колебания появляются со скважностью где-то 10. Это видимо уже не излечимо..... в связи с монтажом.
Резистор на инвертирующий вход поставил, коденсатор тоже, завтра буду эксперементировать с затворным резистором. Вот только интересно вдруг стало, подбираю резисторы, емкости... , схема чувствительная, а в реальности схема должна измерять сопротивление изоляции, как она будет работать на проводах метров двадцать + корпус?

Сообщение отредактировал mozuer - Nov 6 2007, 20:05

Прикрепленные изображения

 

[mozuer]

Сегодня продолжил эксперименты. Результат привел меня в некоторое замешательство. Затворный резистор вообще не влияет на работу схемы, зато, увеличивая емкость между выходом ОУ и инвертирующим входом, шумы на выходе становились все меньше, на уровне 200 пФ стала явно выделяться синусоида 50 Гц. Задавить ее удалось установкой номинала конденсатора 150 нФ!!! Это явно больше рекомендуемой Deemon-oм и GetSmart-oм.
Еще одна проблема -заряд емкости происходит слишком медленно, как-будто заряжаю через резистор (после начального участка заряда, где работает диод 2Д522Б), такое чувство, что RC - цепь 1к-150нФ и замедляет этот процесс.

[deemon]

Еще одна проблема -заряд емкости происходит слишком медленно, как-будто заряжаю через резистор (после начального участка заряда, где работает диод 2Д522Б), такое чувство, что RC - цепь 1к-150нФ и замедляет этот процесс.

А в каком месте схемы стоит диод - в цепи стока или в цепи истока ? Вообще , какая сейчас схема используется ? Что-то непонятно , откуда там 50 герц вылезли .........

[mozuer]

Используется схема которая нарисована в посте GetSmarta. Диод с резистором 5 Ом стоит с цепи стока, параллельно резистору 100 Ом (см схему) - как в самых первых схемах. Раньше 50 Гц были лишь огибающей более высокочастотных колебаний, после установки резистора 1к в цепь инвертирующего входа ОУ, проявились в чистом виде.

[GetSmart]

А насколько медленно заряжается?
Пока не могу сказать почему так, но может попробовать шунтирующий конденсатор опять уменьшить до нескольких сот пф. Можно дополнительно увеличить резистор 1к до десятков килоом. Возможно синусоида 50 Гц - это всего лишь наводка на щупе осциллографа.

[Designer56]

А почему бы для этой задачи не использовать стандартный мост, например Е7-8. Он сразу определит и емкость, и сопротивление.

[mozuer]

Попробую поиграть с резистором. Сейчас думаю о том как заставить транзистор резко перейти из открытого состояние в активное при достижении Uref, так чтобы резко ускорить процесс заряда емкости. Именно поэтому я в своей схеме поставил усилитель, вот только реализация хромает. В принципе необходимо сравнить измеряемое сопротивление с заданным, а не измерять с помощью АЦП....



Просто прибор Е7-8 использовать нельзя

Сообщение отредактировал mozuer - Nov 10 2007, 15:38

[mozuer]

Здравствуйте! К сожалению пришлось отложить эту проблему из-за другой работы.

После нескольких попыток провести измерение сопротивления я решил сравнивать его с эталонным, т.е. 200кОм. Для этого придумал схему приведенную ниже. При коммутации реле происходит быстрый заряд емкости до Uref. после чего компаратор выдает низкий уровень и сбрасывает тригер, который через открытый коллектор ЛН3А закрывает полевой транзистор, изменяя тем самым делитель на такой же как и в левой части схемы. Т.е. задумка такова: напряжение на емкости равно напряжению эталонного делителя U ref. после этого подключается резистор приводя делитель в измеряемой схеме к эталоннму при условии, что R10 ( он же искомый) равен 200кОм. Если после этого напряжение на емкости растет, значит R10 > 200кОм. Но все бы хорошо, если бы не одно большое, НО. Когда транзистор закрывается, напряжение на нем "ныряет" вниз, причем на милливольт 200 и,потом, только начинает расти. Т.е. во времени я ничего не выигрываю как ни крути. Может кто поможет мне и объяснит, откуда берется этот переходной процесс. В зависимости от резистора R10: чем он меньше тем длительнее переходной процесс. Номинал емкости, без резистора, не сильно влияет на время, которое получается около 50 мс.

Конденсатор 150 мкФ - К53-1А

поправка: напряжение падает на 200 мВ на конденсаторе, а не на транзисторе

Эскизы прикрепленных изображений

 

[mozuer]

Эврика!
Стоило в MICROCAP 7 подставить вместо конденсатора, эквивалентную модель для конденсатора для средних частот: последовательное сопротивление вывода конденсатора, собственно, емкость и параллельно включенное ему сопротивление, сразу увидел картинку на временном моделировании как под копирку с осциллографа.
При установке конденсатора 1мкФ в сток-исток транзистора переходной процесс заметно выправляется, но все равно дает заметную погрешность. Что делать не знаю, у меня иссякли все задумки, может кто-нибудь предложит мне еще вариант? Никак не получается измерить сопротивление за одну секунду….

Сообщение отредактировал mozuer - Dec 15 2007, 12:51