| |
 Измерения сопротивления (проводимости) на переменном токе |
|
|
|
|
 Oct 20 2010, 14:50
|
Группа: Участник
Сообщений: 13
Регистрация: 13-07-09
Из: Северодвинск
Пользователь №: 51 213
|
Ув. коллеги! Многие давно используют для измерения сопротивлений ратиометрический метод (сравнение с эталонным сопротивлением). Хотелось бы переложить этот способ измерения для переменного тока (измерение проводимости жидкостей). Сразу подумалось про использование моста из N-FETов, нагрузку поместить в диагональ моста, измерять однополярное напряжение до моста, сопртивлением тр-ров пренебрегаем. Возникают небольшие трудности с питанием верхних плечей, но вроде как решаемо. Диапазон измерений 0-50 mS, это (с учетом темп. компенсации) где-то 100 Ом - 100 кОм (бесконечность не пишу  , точности 5-7% будет достаточно... Прошу покритикавать, может я не вижу каких-то подводных камней? Или не знаю устоявшихся проверенных решений? Дальше встанет вопрос реализовать все это с питанием от петли 4-20, будет еще интереснее... 
|
|
|
|
|
|
|
|
Oct 20 2010, 16:14
|
Группа: Участник
Сообщений: 13
Регистрация: 13-07-09
Из: Северодвинск
Пользователь №: 51 213
|
Цитата(Пушкарев Михаил @ Oct 20 2010, 19:21)  Задача коммутации моста решена в АЦП AD7730. Чересчур избыточно и дороговато, > $20. По прикидкам, хватит 10-битного встроенного АЦП, если разбить измеряемый диапазон на два куска. Цитата(stells @ Oct 20 2010, 20:02) так Вы хотите сопротивление измерить или проводимость? метода-то разная В чем разность метОд, просветите, если не трудно...?
|
|
|
|
|
|
|
|
Oct 20 2010, 16:25
|
внештатный сотрудник
Группа: Участник
Сообщений: 2 458
Регистрация: 10-05-08
Из: МО, Медвежьи озера
Пользователь №: 37 401
|
Цитата(VaBo @ Oct 20 2010, 20:14) В чем разность метОд, просветите, если не трудно...? ну Вы же знаете, что зависимость сопротивления и проводимости обратная. поэтому при измерении сопротивления к испытуемому прикладывают ток и измеряют падение напряжения, а при измерении проводимости - прикладывают напряжение и измеряют ток. тогда все линейно Цитата(VaBo @ Oct 20 2010, 18:50) Диапазон измерений 0-50 mS, это (с учетом темп. компенсации) где-то 100 Ом - 100 кОм (бесконечность не пишу , точности 5-7% будет достаточно... 100Ом - 10мСм, 100кОм - 10мкСм - это не соотносится с 0-50мСм. да и жидкость с проводимостью 10мкСм это что?
|
|
|
|
|
|
|
|
Oct 20 2010, 16:37
|
Группа: Участник
Сообщений: 13
Регистрация: 13-07-09
Из: Северодвинск
Пользователь №: 51 213
|
Цитата(stells @ Oct 20 2010, 20:25) ну Вы же знаете, что зависимость сопротивления и проводимости обратная. поэтому при измерении сопротивления к испытуемому прикладывают ток и измеряют падение напряжения, а при измерении проводимости - прикладывают напряжение и измеряют ток. тогда все линейно Хм, я говорил про ратиометрический метод, - источник опорного напряжения, эталонный резистор, измеряемый резистор, общий. Измеряем напряжение на делителе и дальше пересчитываем в каких угодно еиинцах, хоть в Сименсах, хоть в Омах. Цитата 100Ом - 10мСм, 100кОм - 10мкСм - это не соотносится с 0-50мСм. да и жидкость с проводимостью 10мкСм это что? Поясню.. 50 mS - 20 Ом, с учетом возможной температуры 70 гр.С - 10 Ом, но для таких диапазонов используется датчик с К=10 (геометрия электродов), отсюда 100 Ом. Ну а 10 мкС - дистиллят, фигли... Ноль Сименсов не измерить, но отталкиваться от какой-то минимальной цифры надо.
|
|
|
|
|
|
|
|
Oct 20 2010, 17:05
|
Частый гость
Группа: Свой
Сообщений: 129
Регистрация: 28-09-10
Из: Москва
Пользователь №: 59 793
|
Цитата(VaBo @ Oct 20 2010, 18:50) Прошу покритикавать, может я не вижу каких-то подводных камней? Или не знаю устоявшихся проверенных решений? Сопротивление или проводимость между двумя зондами померить не сложно. Для этого не обязательно городить мост - можно обойтись полумостом или просто операционником с конденсатором на выходе. Засады обычно скрываются в другом: какова измерительная ячейка диэлектрические или проводящие стенки, какова форма и материал электродов, наличие газов в жидкости и т.д., а самое главное - какова частота и тестовое напряжение. Жидкость - не такой простой объект измерений как кажется. Частоту, напряжение и материалы электродов надо выбирать так, чтобы избежать поляризации электродов. Если получите зависимость значения проводимости от напряжения или частоты - не удивляйтесь.
|
|
|
|
|
|
|
|
Oct 20 2010, 17:40
|
Группа: Участник
Сообщений: 13
Регистрация: 13-07-09
Из: Северодвинск
Пользователь №: 51 213
|
Цитата(Microwatt @ Oct 20 2010, 21:08) Вы не с простого, эмбеддерского АЦП начинайте, а с методов измерения проводимости (сопротивления. это одно и то же) жидкостей. Простым мостом там не обойтись, показания будут плыть из-за поляризации электродов. Почему они должны поляризоваться при переменном напряжении? Цитата Измерительное напряжение должно быть менее 50 -100мВ, в завистимости от формы электродов.
А АЦП - дело последнее, когда уже все измерено и осталось отобразить/ввести данные в систему.
Почитайте про измерители жесткости воды. В свое время наигрался с теми пробирками и двойными дистиллятами... ГДЕ почитать? В основном попадаются примитивные статьи любителей аквариумов и комнатных растений
|
|
|
|
|
|
|
|
Oct 20 2010, 17:50
|
Группа: Участник
Сообщений: 13
Регистрация: 13-07-09
Из: Северодвинск
Пользователь №: 51 213
|
Цитата(Petr_I @ Oct 20 2010, 21:05) Засады обычно скрываются в другом: какова измерительная ячейка диэлектрические или проводящие стенки, какова форма и материал электродов, наличие газов в жидкости и т.д., а самое главное - какова частота и тестовое напряжение. Жидкость - не такой простой объект измерений как кажется. Частоту, напряжение и материалы электродов надо выбирать так, чтобы избежать поляризации электродов. Если получите зависимость значения проводимости от напряжения или частоты - не удивляйтесь. При каких значениях проводимости возникает больше проблем, при малых или при больших? Рабочие значения для меня - 1...20 mS. Да и заявил-то я 5...7% Электроды есть готовые, фторопласт с графитовыми вставками и торчащим кончиком Pt1000.
|
|
|
|
|
|
|
|
Oct 20 2010, 18:11
|
Частый гость
Группа: Свой
Сообщений: 129
Регистрация: 28-09-10
Из: Москва
Пользователь №: 59 793
|
Цитата(VaBo @ Oct 20 2010, 21:50) При каких значениях проводимости возникает больше проблем, при малых или при больших? Рабочие значения для меня - 1...20 mS. Да и заявил-то я 5...7%
Электроды есть готовые, фторопласт с графитовыми вставками и торчащим кончиком Pt1000. Обычно при малых, но это субъективно. Факторы, влияющие на результат, от проводимости не зависят. Без рисунка понять сложно, что за электроды и как они расположены в жидкости.
|
|
|
|
|
|
|
|
Oct 21 2010, 07:37
|
Группа: Участник
Сообщений: 13
Регистрация: 13-07-09
Из: Северодвинск
Пользователь №: 51 213
|
Цитата(Tanya @ Oct 21 2010, 10:39) Как это нызывается я уже фкурсе. Первую ссылку видел, ничего познавательного. А вторая, про микроволновые измерения. забавная. Почувствовал себя полным идотом...
|
|
|
|
|
|
|
|
Oct 21 2010, 08:00
|
Группа: Участник
Сообщений: 13
Регистрация: 13-07-09
Из: Северодвинск
Пользователь №: 51 213
|
Цитата(MrYuran @ Oct 21 2010, 09:45) Если в двух словах - на один электрод подаёте переменное напряжение, с другого - снимаете ток.
Дальше усилитель (если нужен), фильтр (тоже бывает нужен) и детектор - синхронный или амплитудный.
Ну а дальше АЦП и математика. Не, ну азбуку то я помню еще... Цитата Ваша упомянутая ратиометричность достигается одинаковым значением опоры генератора напряжения и АЦп. То есть, от самой опоры и её стабильности ничего не будет зависеть, а с выхода АЦП будете иметь значение проводимости, умноженное на коэффициент преобразования. И с этим, вроде как, все ясно. Проблема сделать ЭТО с питанием от токовой петли (на измериловку останется не более 2 mA). Поэтому и хочу попробовать, коммутируя нагрузку мостом, подавать на электроды очень короткие (200-300 uS) знакопеременные импульсы с частотой порядка 50-100 Гц. Вроде как и без усилителей должно получиться. Схему чуть позже накидаю.. Цитата(Tanya @ Oct 21 2010, 11:53) У меня никогда такого не было... Что такое идот? Буковка "И" потерялась. Бывает...
|
|
|
|
|
|
|
|
Oct 21 2010, 08:22
|
Беспросветный оптимист
Группа: Свой
Сообщений: 4 640
Регистрация: 26-12-07
Из: Н.Новгород
Пользователь №: 33 646
|
Цитата(Herz @ Oct 21 2010, 12:10) А как это?  Очень просто. Операционником. Цитата(VaBo @ Oct 21 2010, 12:00) Проблема сделать ЭТО с питанием от токовой петли (на измериловку останется не более 2 mA). Смотря от чего запитать вашу токовую петлю. И почему 2? Минимум-то четыре. Цитата(VaBo @ Oct 21 2010, 12:00) Поэтому и хочу попробовать, коммутируя нагрузку мостом, подавать на электроды очень короткие (200-300 uS) знакопеременные импульсы с частотой порядка 50-100 Гц.
Вроде как и без усилителей должно получиться. Схему чуть позже накидаю.. Ну да... При вашей точности хватит одной MSP430 с её 12-битным АЦП. Методом заряда-разряда опорного конденсатора. Заряжаете конденсатор постоянным током через известный резистор, разряжаете - переменным через измеряемый импеданс. По характерным временам и соотношениям уровней вычисляете сопротивление/проводимость.
--------------------
Программирование делится на системное и бессистемное. ©Моё :)
— а для кого-то БГ — это Bill Gilbert =)
|
|
|
|
|
|
|
|
Oct 21 2010, 08:25
|
Группа: Участник
Сообщений: 13
Регистрация: 13-07-09
Из: Северодвинск
Пользователь №: 51 213
|
Цитата(MrYuran @ Oct 21 2010, 12:17) Смотря от чего запитать вашу токовую петлю.
И почему 2? Минимум-то четыре. А контроллер? Кроме того, у XTR116 опора крайне хилая по току, быть может придется что-то дополнительное ставить, Pt1000 или NTC какой надо, опять-же, подкармливать. Хотя тоже можно (нужно) импульсом. Короче, - 2 и баста!!
|
|
|
|
|
|
|
|
Oct 21 2010, 18:35
|
Группа: Участник
Сообщений: 13
Регистрация: 13-07-09
Из: Северодвинск
Пользователь №: 51 213
|
Схемку вот накидал предварительно...
|
|
|
|
|
|
|
|
Oct 22 2010, 06:38
|
Группа: Участник
Сообщений: 13
Регистрация: 13-07-09
Из: Северодвинск
Пользователь №: 51 213
|
Цитата(stells @ Oct 22 2010, 07:52) токоизмерительный резистор 1кОм при сопротивлении среды 100Ом-100кОм? это Вы так задумали? Именно я! Выше написано, что интересующий диапазон измерений 1...20 mS, так что 100 кОм это "на бумаге", реальных всего где-то 10. Пока пробую без внешнего АЦП, хотя гложут сомнения... И ОУ, похоже, уберу, питать мост вполне можно и от +5. И защитные цепи тоже лишние, в FET_ах все есть, добавить только один диод к +5...
|
|
|
|
|
|
|
|
Oct 22 2010, 06:56
|
внештатный сотрудник
Группа: Участник
Сообщений: 2 458
Регистрация: 10-05-08
Из: МО, Медвежьи озера
Пользователь №: 37 401
|
Цитата(VaBo @ Oct 22 2010, 10:38) И ОУ, похоже, уберу... тогда уж и ключи уберите, прямо с портов сигнал в цепь Цитата(VaBo @ Oct 22 2010, 10:38) Выше написано, что интересующий диапазон измерений 1...20 mS, так что 100 кОм это "на бумаге", реальных всего где-то 10. т.е. рабочий диапазон 100Ом-10кОм? токоизмерительный резистор в 1кОм вносит максимальную нелинейность в измерительную цепь? так задумано?
|
|
|
|
|
|
|
|
Oct 22 2010, 07:00
|
Местный
Группа: Свой
Сообщений: 451
Регистрация: 29-01-06
Из: Питер
Пользователь №: 13 728
|
Цитата(VaBo @ Oct 20 2010, 18:50) ...Диапазон измерений 0-50 mS, это (с учетом темп. компенсации) где-то 100 Ом - 100 кОм (бесконечность не пишу , точности 5-7% будет достаточно... а вот "в одном флаконе" - AD5933 1MSPS, 12-Bit Impedance Converter, Network Analyzer Impedance measurement range from 1 kΩ to 10 MΩ, Capable of measuring of 100 Ω to 1 kΩ with additional circuitry Internal temperature sensor (±2°C); Internal system clock option; Phase measurement capability; System accuracy of 0.5%
|
|
|
|
|
|
|
|
Oct 22 2010, 07:02
|
Беспросветный оптимист
Группа: Свой
Сообщений: 4 640
Регистрация: 26-12-07
Из: Н.Новгород
Пользователь №: 33 646
|
Цитата(One @ Oct 22 2010, 11:00) а вот "в одном флаконе" - Ага, а вы из этого флакона сами-то пили? Похоже, что нет, раз советуете... У меня на полочке даже демо-борда валяется от АД, но пока что-то ниасилил... Вблизи точки калибровки ещё куда ни шло, а шаг вправо-влево - и показывает какую-то чушь... Возможно, это глюки демо-софта, времени пока не было до конца разобраться.
--------------------
Программирование делится на системное и бессистемное. ©Моё :)
— а для кого-то БГ — это Bill Gilbert =)
|
|
|
|
|
|
|
|
Oct 22 2010, 07:07
|
Местный
Группа: Свой
Сообщений: 451
Регистрация: 29-01-06
Из: Питер
Пользователь №: 13 728
|
Цитата(MrYuran @ Oct 22 2010, 11:02) Ага, а вы из этого флакона сами-то пили?
Похоже, что нет, раз советуете...
У меня на полочке даже демо-борда валяется от АД, но пока что-то ниасилил... еще не пробовал, но собираюсь ... объясните, пожалуйста, в чем заключаются ее недостатки для применения в целях, этого топика?
|
|
|
|
|
|
|
|
Oct 22 2010, 07:11
|
Беспросветный оптимист
Группа: Свой
Сообщений: 4 640
Регистрация: 26-12-07
Из: Н.Новгород
Пользователь №: 33 646
|
Цитата(One @ Oct 22 2010, 11:07) объясните, пожалуйста, в чем заключаются ее недостатки для применения в целях, этого топика? Для этого топика может и сойдёт. Если цена в 20$ за корпус устраивает. Динамический диапазон вроде не особо широкий и точность тоже так себе... Мне надо было не ниже 1% на диапазоне от килоом до десятков МОм (по документации вроде как реально), но вот реально без внешней обвязки пока не получилось.
--------------------
Программирование делится на системное и бессистемное. ©Моё :)
— а для кого-то БГ — это Bill Gilbert =)
|
|
|
|
|
|
|
|
Oct 22 2010, 07:37
|
Беспросветный оптимист
Группа: Свой
Сообщений: 4 640
Регистрация: 26-12-07
Из: Н.Новгород
Пользователь №: 33 646
|
Цитата(Herz @ Oct 22 2010, 11:17) Не понял. Может, набросаете? А то ведь, по мне, так напряжение на один электрод не подашь - его относительно чего-то подавать нужно. Шутите, поди?  Относительно земли, как же ещё... С одной стороны относительно земли подаём напряжение, с другой опять же отн. той же земли (может даже виртуальной) операционником снимаем ток. Поскольку ток линейно зависит от проводимости, выходное напряжение опера тоже будет пропорционально проводимости. Цитата(One @ Oct 22 2010, 11:27) я ее еще не опробовал в реальной схеме, однако, в "Схемотехнике" 3/2007 есть внушающее доверие описание измерителя импеданса на основе этой микросхемы ..., хотя внешней обвязки там тоже довольно много, точностные характеристики вполне "на уровне" ... Дадад, я тоже на эту статью повёлся. Однако, при той обвеске, которая светит (а светит динамическое управление усилением как по входу, так и по выходу с постоянной перекалибровкой) , дешевле и проще сделать всё "традиционно". Вот разве что с комплексными импедансами повозиться - ГК чего-то имеет на эту тему, радужные планы... Единственное, что могу посоветовать - не покупать ихний АД-шный кит. Мало того что он шёл к нам чуть не полгода, так оказался совершенно беспонтовым. Даже операционник закрысили, который по схеме должен был стоять на выходе - пришлось ставить, что под руку попало Платка, правда, красивая - есть чему поучиться. Даже полигоны цифровой и аналоговой земли повторяют контур соответствующих ножек, а в центре - специальная перемычка между землями. Но всё равно, не стоит она 250 баксов. Попробуйте для начала поиграться симулятором на сайте AD
--------------------
Программирование делится на системное и бессистемное. ©Моё :)
— а для кого-то БГ — это Bill Gilbert =)
|
|
|
|
|
|
1 чел. читают эту тему (гостей: 1, скрытых пользователей: 0)
Пользователей: 0
|
|
|
