Прецизионный управляемый резистор, эмуляция термометра сопротивления Опции

[KYBAJLDA]

Задача: воспроизвести резистор (термометр сопротивления) ТСП, ТСМ, ТСН, Pt100, Pt50 в масимально возможном диапазоне температур, т.е от 0 (или 5) Ом до 500 (лучше 1000) Ом, с точностью 0,01 Ом. Сопротивление может измеряется по 2-ух, 3-ех, и 4-ехпроводной схеме. Ток порядка 1 мА.

Мои варианты решения:
1. Полевой транзистор с управляемым p-n переходом (JFET) или Полевой тразистор с изолированным затвором MOSFET;
Есть у Щербакова и Грездова в справочнике "Аналоговые схемы на операционных усилителях" описание управляемого сопротивления на полевиках (стр. 44-45). Но я довольно смутно в этом понимаю. Например,

Разъясните, пожалуйста, поподробнее. Что от чего зависит, номинал резистора, напряжения, токи.
Как я узнал, по разным datasheet'ам и статтьям линейным сопротивление будет на участке Uси=0-200..300 мВ.
Вот еще статья от vishay http://www.vishay.com/docs/70598/70598.pdf
Насколько я понимаю, к полевым транзисторам (для этой задачи) предъявляются следующие требования:
- Igss, Iзи – ток затвора должен быть минимальным, т.к. это внесет погрешность в ток клиента. Самое меньшее что я нашел ±10нА, в среднем ±100нА. Соответственно 10e-5=0,001% и 10e-4=0,01%. Устраивает.
- Rds(on), Rси(откр) – сопротивление открытого перехода не более 5 Ом. Есть транзисторы на 0,02 мОм.
- Vgs(th), Vзи(отс) - напряжение отсечки чем больше тем бельше линейная омическая область. Линейная омическая область больше, если напряжение затвор-исток больше. Но мне это вроде бы как все равно до определенного предела, т.к. будет обратная связь по току и напряжению.

2. Резисторный оптрон (LED-MOSFET, LED-JFET), например H11F1, PVT322 и т.п
Ток светодиоду подается от 16-битного 0-20 мА ЦАПа, при этом точность выходоного тока ~0,3 мкА.
Зависимость выходного сопротивления полевого транзистора от тока светодиода.

Но что там будет если подать меньше 1 мА? А стабильность? Наверное, стоит провести экперимент. Хотя я сильно сомневаюсь в точности 0,01 Ом. Да и figure 2 - Output Characteristics говорит не в пользу линейности в рабочем диапазоне.

Помогите дельным советом!

[Tanya]

Задача: воспроизвести резистор (термометр сопротивления) ТСП, ТСМ, ТСН, Pt100, Pt50 в масимально возможном диапазоне температур, т.е от 0 (или 5) Ом до 500 (лучше 1000) Ом, с точностью 0,01 Ом. Сопротивление может измеряется по 2-ух, 3-ех, и 4-ехпроводной схеме. Ток порядка 1 мА.

Тут не принято кричать цветом и размером фонта. Это для заметок и замечаний модераторов. Вроде этого.

Вот скажите честно, зачем это Вам нужно?

[KYBAJLDA]

Тут не принято кричать цветом и размером фонта. Это для заметок и замечаний модераторов. Вроде этого.

Тогда зачем сделали возможность менять цвет и размер шрифта?

Вот скажите честно, зачем это Вам нужно?

Упражняюсь в схемотенике, знаете ли.
Просто нужно сделать.

[Tanya]

Тогда зачем сделали возможность менять цвет и размер шрифта?

Это стандартный "движок" так делает. Но вы так делать не должны. Тут.

Просто нужно сделать.

Тогда просто и сделайте. Магазин сопротивлений и шаговые двигатели.

[1113]

Задача: воспроизвести резистор (термометр сопротивления) ТСП, ТСМ, ТСН, Pt100, Pt50 в масимально возможном диапазоне температур, т.е от 0 (или 5) Ом до 500 (лучше 1000) Ом, с точностью 0,01 Ом. Сопротивление может измеряется по 2-ух, 3-ех, и 4-ехпроводной схеме. Ток порядка 1 мА. Помогите дельным советом!

опишите задачу подробнее. какое устройство будет замерять резистор? постоянным током, переменным?

[KYBAJLDA]

Tanya, признаю свою ошибку. выглядит действительно тупо Но изменить ничего не могу. Прям хоть удаляй - новую тему создавай. *шутка*

Тогда просто и сделайте. Магазин сопротивлений и шаговые двигатели.

Надо портативное устройство.

опишите задачу подробнее. какое устройство будет замерять резистор? постоянным током, переменным?

Замерять будут постоянным током. от 1 (в основном) до 20 (реже) мА. Разные устройства замерять будут. Все по одному принципу работают.

[khach]

В давние времена лепили два фоторезистора по бокам от лампочки (дифференциальная оптопара). Один фоторезистор использовался как эталон, второй- измерительный, в цепи обратной связи лампочки. Использовалось для калибровки прибора на переменном токе (магнитометр калибровался). Была более надежная конструкция из двух терморезисторов и нагревателя на общей керамической подложке, но она более инерционная по времени.

[Tanya]

Надо портативное устройство.
Замерять будут постоянным током. от 1 (в основном) до 20 (реже) мА. Разные устройства замерять будут. Все по одному принципу работают.

Так и скажите -"хочу калибратор для поверки-настройки терморегуляторов" - имитатор термометров сопротивления.
Поинтересуйтесь, сколько стоит калибратор (серийный) для имитации термопар. Вот Вы еще заявили, что хотите сотую ома и, одновременно двухпроводную схему.
Но вы так и не ответили на вопрос, зачем это нужно Вам? Может, Вам в раздел "предлагаю работу", - уж больно индустриальную- универсальную вещь вы хотите?

Была более надежная конструкция из двух терморезисторов и нагревателя на общей керамической подложке, но она более инерционная по времени.

Так есть калибраторы с нормальным термостатом - все сразу с датчиком можно калибровать. И сразу много датчиков.
Приборы же, например - мультиметры, обычно калибруются магазином сопротивлений.

[alexkok]

Надо портативное устройство.
Замерять будут постоянным током. от 1 (в основном) до 20 (реже) мА. Разные устройства замерять будут. Все по одному принципу работают.

Посмотрите на Valhalla 2724A

Схемы ищите на www.ko4bb.com

[1113]

уж больно индустриальную- универсальную вещь вы хотите?

если измерение будет инерциальным (герцы), то достаточно сделать выходной каскад программируемый поглотитель тока и отслеживать напряжение на гнезде имитатора, чтобы зависимость между всеми тремя параметрами I, R и U соответствовала закону Ома.

с такой задачей справится элементарный микроконтроллер с шимом и АЦП.

[Tanya]

с такой задачей справится элементарный микроконтроллер с шимом и АЦП.

Делайте - буду у Вас деньги одалживать. Вот так прямо ШИМом сотую процента?

[1113]

Делайте - буду у Вас деньги одалживать. Вот так прямо ШИМом сотую процента?

про деньги не понял, так же мне не ясно под чем я уже тут подписался.

при желании шимом можно и миллионную долю процента сделать. топикстартер не дал никакого ТЗ, спрашивает про принцип.

[Tanya]

, спрашивает про принцип.

Принцип тут многим понятен... Только вот возьмите какой-нибудь произвольный омметр и измерьте ток от времени, который он выдает...
А ведь могут и наоборот, - подавать напряжение и измерять ток...
А что до принципа, то вот всего за несколько (4-6) тысяч долларов можно купить Keithley 24XX. Он все это может.
Так это цена за серийный прибор...

[1113]

Принцип тут многим понятен...

чего же вы тогда не предлагаете?

Только вот возьмите какой-нибудь произвольный омметр и измерьте ток от времени, который он выдает... А ведь могут и наоборот подавать напряжение и измерять ток...

???и...

А что до принципа, то вот всего за несколько (4-6) тысяч долларов можно купить Keithley 24XX. Он все это может.

приборами торгуйте в другой ветке или через личку.

[Tanya]

чего же вы тогда не предлагаете????и...приборами торгуйте в другой ветке или через личку.

Я приборами не торгую. А цену указала только для того, чтобы ТС осознал сложность и стоимость такой разработки. Хотя в данном случае (небольшой диапазон напряжений и токов) устройство будет проще. Но разработка...
Updated - Тут я выше ошиблась - точность нужна раза в 3 больше - 3 тысячных процента, если исходить из имитации температуры до 600 градусов.

[Herz]

если измерение будет инерциальным ...

А что такое инерциальное измерение?

[1113]

А что такое инерциальное измерение?

я имел ввиду, что предложенная мной схема подходит для измерения сопротивления медленноизменяющимися напряжениями/токами, в идеале постоянными.

[Tanya]

я имел ввиду, что предложенная мной схема подходит для измерения сопротивления медленноизменяющимися напряжениями/токами, в идеале постоянными.

Можно сделать квазимостовую схему, для которой это не важно.
Но сделать подстраиваемый "электронный" резистор с требуемой (ТС) стабильностью трудно и дорого.
А вот использовать несколько декад от хорошего моста и маленькие двигатели проще всего и по силам ТС (?).
Сужу по уровню его вопросов.
А с электронными имитаторами будет еще много проблем... переполюсовка, дрейф нуля и много еще чего...
Еще нужно сообразить, что не нужно, возможно, воспроизводить любое сопротивление - декад нужно не так много.

[alexkok]

Но сделать подстраиваемый "электронный" резистор с требуемой (ТС) стабильностью трудно и дорого.
А вот использовать несколько декад от хорошего моста и маленькие двигатели проще всего и по силам ТС (?).

А не поделитесь секретным знанием где можно недорого купить хороший мост с шагом 0.01 Ом?

[KYBAJLDA]

предложенная мной схема подходит для измерения сопротивления медленноизменяющимися напряжениями/токами, в идеале постоянными.

Я ж написал, что все постоянное. Пожалуй подойдет. Буду пробовать. Благодарю! дельный совет.

...квазимостовую схему...

Госпожа гуру, могли бы вы поподробнее с примерами, схемами, названиями компонентов.

[izerg]

А не поделитесь секретным знанием где можно недорого купить хороший мост с шагом 0.01 Ом?

Сравнительно не дорогой с таким шагом периодически покупаем у завода изготовителя.
Качество изготовления со временем ухудшается, старые живут дольше.
Ставить на такой мост шаговики ( или что-то другое серво подобное) не советую, переключатели механически выйдут из строя через время, будет дребезг и шум.

[KYBAJLDA]

Посмотрите на Valhalla 2724A

Схемы ищите на www.ko4bb.com

Спасибо

И никто ничего не сказал про полевики. Видать никто не пробовал..

Причина редактирования: Избыточное цитирование

[alexkok]

И никто ничего не сказал про полевики. Видать никто не пробовал..

Бессмысленное занятие их пробовать.
Берите принцип действия из 2724A, а коэффициент задавайте умножающим ЦАП, например DAC8811.
С двумя диапазонами получите требуемую точность (при соответствующей точности и стабильности резисторов естественно).

[Tanya]

старые живут дольше.
Ставить на такой мост шаговики ( или что-то другое серво подобное) не советую, переключатели механически выйдут из строя через время, будет дребезг и шум.

Вот наблюдаю, как много (десятков) лет дама крутит ручки старого потенциометра все свое рабочее время.
Ничего там не разболталось. Все как новенькое. Наверное потому, что старенькое. Секреты старых мастеров.

Госпожа гуру, могли бы вы поподробнее с примерами, схемами, названиями компонентов.

Господин KYBAJLDA, Вы вот пока еще не ответили на мой простой вопрос.
А хотите получить от меня ответ. Хитренький какой!
Вам чертежи по ГОСТу или сразу спаять? К какому сроку?

Бессмысленное занятие их пробовать.

Почему же. Вполне можно даже с последовательным резистором. И еще с параллельным, возможно.

[alexkok]

Почему же. Вполне можно даже с последовательным резистором. И еще с параллельным, возможно.

Т. е. первые четыре декады на декадном резисторе с соответствующей точностью, а последняя на полевике?
Я правильно Вас понял?

[Ruslan1]

Я бы попробовал так:
Исполнительный элемент с периодичностью, обеспечивающей нужную кратковременную точность (считаемо) подстраивается - то есть переключается с внешнего измерителя на внутренний, который измеряет реальное сопротивление и производит "докалибровку", опять вводя в требуемый диапазон погрешности. Может, раз в 5 секунд, а может и раз в 5 минут или в час.

А в качестве исполнительного элемента взял бы наверное набор из нескольких цифровых потенциометров, хотя может и полевик бы подошел с хорошим ЦАП.

Еще есть вариант с параллельным использованием двух идентичных "эмуляторов", выход одного из которых доступен пользователю, а другой используется в постоянной следящей обратной связи (тут такой метод уже упоминали), но не представляю как сделать идентичные каналы с такой точностью. Глянул самый точный доступный ширпотреб- для цифровых потенциометров идентичность каналов регламентируется на уровне 0.1%, топикстартеру явно не хватит.

Но любое дешево-упрощенное решение имеет кучу ограничений и годится для решение конкретной задачи (в отдельно взятой лаборатории и для тестирование определенного типа приборов). Так сказать, для внутреннего применения.

[polyname]

чем не устроили сигнальные реле + 0.1% резисторы ?
оптроны и полевики - полная ересь для такого дела

Сообщение отредактировал polyname - Dec 8 2012, 19:58

[Plain]

Специалисты не стыдятся ставить галетные переключатели и шаговые двигатели. Соответствующий вариант "прецизионного и управляемого резистора":

http://www.esco.it/download/Datasheet/burster_1422.pdf

А насчёт

Надо портативное устройство.

Вы же сами и ответили:

Упражняюсь в схемотенике, знаете ли. Просто нужно сделать.

Так что не говорите, что решение Вам не дано. Осталось только закупить соответствующие микро- или нанодвигатели и переключатели, плюс немного прецизионной механобработки.

Исполнительный элемент с периодичностью, обеспечивающей нужную кратковременную точность (считаемо) подстраивается - то есть переключается с внешнего измерителя на внутренний, который измеряет реальное сопротивление и производит "докалибровку", опять вводя в требуемый диапазон погрешности. Может, раз в 5 секунд, а может и раз в 5 минут или в час.

Именно так, только автору такое не потянуть.

[Ruslan1]

чем не устроили сигнальные реле + 0.1% резисторы ?
оптроны и полевики - полная ересь для такого дела

Ваше предложенное 0.1% совершенно не катит, Вопрошающий хочет:

от 0 (или 5) Ом до 500 (лучше 1000) Ом, с точностью 0,01 Ом.

А это точность 0.01/1000 * 100 = 0.001 %.

[polyname]

Вопрошающий хочет

ну хотеть не вредно... есть подозрение что то что он хочет - не совсем то что реально нужно...

[izerg]

Вот наблюдаю, ... старого потенциометра все свое рабочее время.

Вот наблюдаю такую же картину в настройке- наладке, каждый день С той разницей, что старый магазин я себе на стол отобрал, а новые разбалтываются, на год-полтора хватеат - дальше пересобираем.

Вопрошающий хочет
ну хотеть не вредно... есть подозрение что то что он хочет - не совсем то что реально нужно...

В таких случаях всегда спрашиваю "чем будем мерять-проверять?", сразу все хотелки 0,....1% отпадают, и возвращаемся к реалиям
Вопрошающему: просмотрите характеристики датчиков. Только не ГОСТовые таблицы сопротивлений, а паспорт датчика, с указанием допуска, иногда график приводится. Что-то мне подсказывает что для калибровки простого набора сопротивлений 0,1% будет достаточно.

[Tanya]

Т. е. первые четыре декады на декадном резисторе с соответствующей точностью, а последняя на полевике?
Я правильно Вас понял?

Не совсем. Идея была такая.
Вход - точный резистор (пусть будет 90 ом для 100-омного датчика) - полевик с p-n переходом - общий (выход). Напряжение на полевике сравнивается с напряжением с умножающего ЦАПа, опорное для которого берется с повторителя входа. ПИД-регулятор подстраивает напряжение на затворе.
Получается мостоподобная схема. Или квазимостовая. По сути она подобна той, что Вы предлагали. Мне только кажется, что она удобнее для двухконтактного метода. Параллельно полевику можно поставить стабильный резистор. Для красоты.
Тут возможны варианты с разделением этого точного резистора на части и релюшками с защелкой.
Точность и стабильность под вопросом.

Что-то мне подсказывает что для калибровки простого набора сопротивлений 0,1% будет достаточно.

Это только четверть градуса.

Специалисты не стыдятся ставить галетные переключатели и шаговые двигатели. Соответствующий вариант "прецизионного и управляемого резистора":

Повысили мое ЧСВ.