измерение сопротивления 100к-1МОм, преобразователь сопротивление-напряжение Опции

[algol1]

Требуется измерять плавно изменяющееся сопротивление от 100к до 1МОм,
ну и естетственно хочется линейности...
Есть мысль использовать источник тока, но если диапазон измерения АЦП 0..5Вольт,
то это микроамперы, и сдается мне что стабильный источник будет непросто построить...
Если строить на мостовой схеме, то слишком много компонентов получается и требуется калибровка... да и линейности не будет.
Может кто-то уже решал такую задачу?

Сообщение отредактировал algol1 - Oct 6 2010, 07:03

[skyv]

По Вашему ТЗ трудно, что конкретно советовать.
Поэтому даю абстрактные ответы:
1. Как Вы думаете измеряет сопротивление обыкновенный мультиметр?
2. АЦП есть с диапазоном более чем 0...5В.
3. Дальнейшие советы зависят от скорости изменения параметра, точности и т.п.

[Tanya]

Требуется измерять плавно изменяющееся сопротивление от 100к до 1МОм,

Может кто-то уже решал такую задачу?

Вы бы еще указали - максимальное напряжение, скорость, точность и другие подробности...
ОУ. Неизвестный резистор в обратной связи. На (-)вход - ток (несколько микроампер). На выходе смотреть.

[MrYuran]

Подаёте на ваш резистор опорное напряжение, на другом конце - преобразователь ток-напряжение на операционнике.
По отношению опоры к измеренному напряжению (с учётом коэф. преобразования) получаете R в чистом виде (R=U/I)
Если поставить АЦП и запитать от той же опоры, то его шкала уже будет проградуирована в единицах сопротивления.
Я таким образом измеряю наносименсы, да ещё и на переменном токе (особенность датчика и среды - ионизация электродов)
Естественно, на переменном токе добавляется ещё амплитудный детектор и, возможно, полосовой фильтр

[algol1]

т.е. получается цепь:
Uref - Rнеизв - (-)Вход ОУ
(+) ОУ сидит на земле.
R в обратной связи это по сути коэф.
на выходе U пропорциональный I*Кобр.св.
так?

Сообщение отредактировал algol1 - Oct 6 2010, 08:19

[algol1]

Вот так?

Эскизы прикрепленных изображений

 

[stells]

Вот так?

у Вас однополярное питание ОУ, а на входе Uref положительное напряжение. поэтому на выходе ОУ будет минус, а вернее ноль. хотя даже если бы питание ОУ было двуполярным, то этот минус АЦП не измерит

[MrYuran]

Вот так?

Нет, не так.

Как-то вот так...
Питание опера, естественно, двухполярное, про отсечку входа АЦП вблизи нуля тоже не забываем.

Хотя, ваш вариант тоже почти как мой, только наизнанку.

Да, однако, минус получается...
Понял, в чём прикол. У меня сигнал переменный и синхронный детектор, я любую полуволну могу отловить. Естественно, беру положительную.
А вам, значит, нужно инвертировать либо вход, либо выход.

[Tanya]

Нет, не так.

Хотя, ваш вариант тоже почти как мой, только наизнанку.

А вам, значит, нужно инвертировать либо вход, либо выход.

Нет, не так. У Вас на выходе - величина обратная сопротивлению - проводимость... Вы, кажется, про сименсы писали... Они самые. Наизнанку.

[algol1]

А если так? просто сместим выходное напряжение на Uref... будет работать?

Эскизы прикрепленных изображений

 

[MrYuran]

Нет, не так. У Вас на выходе - величина обратная сопротивлению - проводимость... Вы, кажется, про сименсы писали... Они самые. Наизнанку.

Ну да, точно.
Uref в любом случае нужно на опорный вход АЦП заводить, для обеспечения инвариантности.
Я ещё упустил подставку на сигнальной земле и защитный резистор на входе операционника (на первом макете задолбался их менять)

А если так? просто сместим выходное напряжение на Uref... будет работать?

В принципе, да.
Только формула другая немного. По-моему, K=1+R2/R1.
И ещё добавьте небольшой резистор (~1k) между средней точкой делителя и входом ОУ. мало ли, что там на вход прилетит...

[Tanya]

Вот так?

Не так. Если у Вас однополярное питание, то не так.
Не стоит входы держать при потенциале питания. И ОУ с меньшим входным током - было бы лучше. Но если процент устраивает, то сойдет.

[algol1]

Не так. Если у Вас однополярное питание, то не так.
Не стоит входы держать при потенциале питания. И ОУ с меньшим входным током - было бы лучше. Но если процент устраивает, то сойдет.

А по второму варианту?

[Tanya]

А по второму варианту?

А Вы сомневаетесь? На выходе будет (1+Rx/R)Uref

[algol1]

А Вы сомневаетесь? На выходе будет (1+Rx/R)Uref

Сомневаюсь конечно зачем бы я спрашивал бы тогда Спасибо.

[Tanya]

Сомневаюсь конечно зачем бы я спрашивал бы тогда Спасибо.

Это же формула для неинвертирующего усилителя. Вы усиливаете Uref. Не так ли?
Только еще бы конденсатор в обратной связи. Не помешал бы.

[rezident]

К сожалению, за полдня топикстартер так и не огласил точностные характеристики его измерителя, а также скорости изменения и измерения оного параметра.
Ладно хоть с работой инвертирующего усилителя разобрался

[algol1]

да мне не жалко. точность 5%, время изменения сопротивления не более 1000ppm в секунду...
эта информация ничего же не поменяла

[rezident]

точность 5%,

5% это относительная погрешность или относительная приведенная? Поясняю в чем разница. Относительная на нижнем пределе 100кОм*5%=±5кОм, относительная на верхнем пределе 1МОм*5%=±50кОм, относительная приведенная (1МОм-100кОм)*5%=±45кОм.

время изменения сопротивления не более 1000ppm в секунду...

Т.е. 0,1%/секунду? Понятно, невысокая скорость изменения.

[algol1]

5% это относительная погрешность или относительная приведенная? Поясняю в чем разница. Относительная на нижнем пределе 100кОм*5%=±5кОм, относительная на верхнем пределе 1МОм*5%=±50кОм, относительная приведенная (1МОм-100кОм)*5%=±45кОм.

Скажите, resident, ну положа руку на сердце, ну ведь что 5кОм, что 50кОм это на схему в данном случае не влияет.
Операционник который тут стоит, это первый попавшийся в рисовалке, чтобы быстро вставить, как собственно и АЦП.
Я к тому, что если я скажу что ±5кОм, вы уже не подправите схему. как впрочем если я скажу ±50кОм...

Т.е. 0,1%/секунду? Понятно, невысокая скорость изменения.

Да изменяется величина очень слабо... и высокая точность измерения не требуется. Но линейность хотелось бы иметь (т.е. пропорциональное изменения выходного напряжения от сопротивления), что данная схема обеспечивает.
Возможно есть и другие схемы, но я думаю что остановлюсь пока на этой, если эксперимент с ней пройдет успешно, то задача будет решена.

[VCO]

А если так? просто сместим выходное напряжение на Uref... будет работать?

А зачем всё так усложнять? Делитель Vref из Rx и Rэт, повторитель напряжения на ОУ и АЦП. В принципе, одно и тоже получится. Или я чо-то не догоняю?
Или включение измеряемого сопротивления в ОС таким образом более удовлетворяет критерию линейности? Вообще, что в данной задаче Вы имели ввиду под линейностью, может нечто иное, чем я?
Насколько я понял, Вы хотите получать напряжение пропорциональное сопротивлению. Тогда в этом случае целесообразно сделать ИТУН на ОУ. При 5%-ной погрешности не вижу проблем даже на микроамперах. Шумы всё равно будут присутствовать в любой из схем.

[rezident]

Скажите, resident, ну положа руку на сердце, ну ведь что 5кОм, что 50кОм это на схему в данном случае не влияет.

На схему из двух резисторов и ОУ? В общем-то нет, не влияет. Но в заголовке топика у вас стоит "измерение сопротивления 100к-1МОм". "Измерить" означает "сравнить с чем-либо, с эталоном". Вы же пока решили лишь одну ступень в измерении - преобразовали физическую величину "сопротивление" в электрический параметр, поддающийся сравнению - "напряжение".

Я к тому, что если я скажу что ±5кОм, вы уже не подправите схему. как впрочем если я скажу ±50кОм...

Погрешность ±50кОм при измерении 100кОм это 50% в относительных единицах, а не 5%, согласитесь.

Возможно есть и другие схемы, но я думаю что остановлюсь пока на этой, если эксперимент с ней пройдет успешно, то задача будет решена.

Да, есть и другие схемы. Можно и без стабильной опоры измерять и без АЦП обойтись, а для ваших точностных характеристик и калибровка не потребуется. Но раз вас все устраивает, то могу только порадоваться за вас.