аналоговый детектор ёмкости, пытаюсь сделать Опции

[novus2004]

Всем доброго времени суток!
Хочу посоветоваться.

Поставили мне задачу: создать датчик прикосновения для производственных нужд (ограждение преса) в одном экземпляре
Пошарился я по интернету - заинтересовался ёмкостным датчиком. По сути он состоит из аналоговой части (генератор колебаний) - контур - в котором частотозадающим элементом являеться ёмкость - т.е. меряет ёмкость. Я нашёл в интернете кучу схем частотомеров с генератором на ОУ или с генератором Колпитца (емкостная трёхточка). Построил я свой генератор на ОУ LM311. Генератор запустился с первого раза. На измерение ёмкости реагирует (на руку). Подключаю ограждение - которое нужно контролировать (оно металлическое) - срываеться генератор. Меряю проф.мультиметром ёмкость ограждения относительно земли - 1200 пф.Прибор зазёмлён. Чувствую что неправильно генратор надо пересчитывать. Попробовал затем уже и схему Колпитца - тоже самое - генератор на ОУ срываеться, а Колпитца вообще показывает сумасшедшую ёмкость (чатсота генератора падает от 735 кгц до 22 кгц и самое интересное, что генератор Колпитца эти 22 кгц выдаёт очень нестабильно - постоянно плавает чатстоат + - 3 кгц).
Даже не знаю куда копать ;( Вторую неделю м...хаюсь.
Спецы по генераторам подскажите.????

Схема взято от http://www.cqham.ru/image2/lc_meter_big.gif - из схемы реализовано только генератор на ОУ. Частоту и срыв вижу осциллографом с выхода генератора.
Спасибо!

PS Схема на ОУ - абсолютно рабочая - потому как подключенные кондеры влияют на изменение частоты в пределах своего номинала

Сообщение отредактировал novus2004 - Feb 14 2011, 20:08

[AlexeyW]

Во-первых, измеряемая емкость подкобчается двумя концами к генератору. Но в Вашем случае это емкость с ограды в пространство, "на удаленную землю" - как именно Вы ее подключаете?
Во-вторых, емкость ограды - не чистая емкость. В ней есть еще диссипативные потери, а особенно если кто-то за нее берется, и они сильно зависят от частоты.
Скорее, Вам нужно сделать более простой генератор, тоже на ОУ с достаточно высокой добротностью, и регистрировать уменьшениеи добротности, и частоты. Чтобы при прикосновении добротность серьезно падала, нужно большое волновое сопротивление контура. Например, чтобы при емкости в 1000пФ (вполне реальная для ограды) и сопротивлении при прикосновении порядка 1МОм для надежной регистрации хорошо бы волновое сопротивление ну хотя бы 50-100 КОм - приведенная индуктивность тогда будет несколько Гн, что реализуется только на ОУ (большие сопротивления в ОС), можно еще использовать повышающий согласующий трансформатор.

[rezident]

Скорее всего ваш генератор от синфазной наводки частоты промышленной сети на входе ОУ "затыкается". Попробуйте для начала его от батарейки запитать. Будет срыв генерации или нет?

[novus2004]

To Rezident:
Я честно говоря питаю от аккума гелевого возле ограждения (в целях теста) а в мастерской от лабораторного источника.
по питанию у меня LM317T + конденсаторы : керамика и электролиты.


To AlexeyW:
1) в качестве ограды - натянутый провод изолированный 0,5мм2
2) минус схемы заземлён. Я так понимаю, что я меряю ёмкость конденсатора: одна обкладка - провод, вторая земля.
3) по поводу наводок по питанию или внешних наводок-работы по отладки провожу в цеху вечером - когда всё оборудование обесточено на вводном щите.
4) пол бетонный
5) Вы писали "Скорее, Вам нужно сделать более простой генератор, тоже на ОУ с достаточно высокой добротностью, и регистрировать уменьшениеи добротности, и частоты. Чтобы при прикосновении добротность серьезно падала, нужно большое волновое сопротивление контура. Например, чтобы при емкости в 1000пФ (вполне реальная для ограды) и сопротивлении при прикосновении порядка 1МОм для надежной регистрации хорошо бы волновое сопротивление ну хотя бы 50-100 КОм - приведенная индуктивность тогда будет несколько Гн, что реализуется только на ОУ (большие сопротивления в ОС), можно еще использовать повышающий согласующий трансформатор."
Можно поподробнее.
Я думал, что самый простой генератор на ОУ у меня или есть ещё проще. Если можно ссылку или где почитать про них - спасибо.
Ещё скажите - может мне стоить попробовать индуктивную трёхточку (генератор).

Спасибо за советы.

[novus2004]

В интернете куча генераторов на ОУ - что посоветуете сделать - чтобы варианты не перебирать. А где можно почитать про расчет генератора на ОУ ?
Cпасибо.

[alexunder]

В интернете куча генераторов на ОУ - что посоветуете сделать - чтобы варианты не перебирать. А где можно почитать про расчет генератора на ОУ ?
Cпасибо.

Применения операционных усилителей и линейных ИС. Фолкенберри Л. 1985г.
как вариант

[Tanya]

В интернете куча генераторов на ОУ - что посоветуете сделать - чтобы варианты не перебирать. А где можно почитать про расчет генератора на ОУ ?
Cпасибо.

Я вот думаю, что Ваша идея неправильная. Наводки все испортят.
Но можно по принципу пробника с неоновой лампочкой - измерять переменный ток утечки (изменение оного).

[Пушкарев Михаил]

Из исходного сообщения непонятно назначение устройства. Если цель - предотвратить несчастный случай при попытке проникновения в рабочую зону пресса, то такие барьеры безопасности делаются оптическими в видимом свете и несколько каналов параллельно.

[novus2004]

Спасибо за советы!
Оптические средства не подойдут - из-за очень ломанного ограждения (по форме периметра) - внешне периметр - незамкнутый многоугольник .
Можеь быть ещё у кого-то есть идеи по генератору?

[тау]

Если у вас заграждение заземлено - то имхо без толку с него снимать сигнал о чьём-то там прикосновении.
Если ограждение не заземлено - то это наверное неправильно.

[Tanya]

Оптические средства не подойдут - из-за очень ломанного ограждения (по форме периметра) - внешне периметр - незамкнутый многоугольник .

А зеркала нельзя поставить в вершинах многоугольника?
В древние времена периметр охраняли проволочками, проходящими через кольца. А веревочки натянуть, которые выдергивали бы что-нибудь или шторку двигали?

[alexunder]

А зеркала нельзя поставить в вершинах многоугольника?
В древние времена периметр охраняли проволочками, проходящими через кольца. А веревочки натянуть, которые выдергивали бы что-нибудь или шторку двигали?

В самом деле! Мне вот интересно, что за форма периметра, что приходится отказываться от технически простого способа применения оптики в данном вопросе? Решение, предложенное Михаилом потребует пару светодиодов/фотодиодов и мелкоконтроллер (в т.ч. для модуляции опт. сигнала) и будет нечувствительно к эл. помехам от оборудования.
Тема превращается в задачку по ТРИЗу )

[novus2004]

Всем спасибо за развитие темы - но оптикой пока решили не пользоваться.
Ограждение незаземлено.
нужен просто стабильный генератор независимо от подключаемой нагрузки

Сообщение отредактировал novus2004 - Feb 15 2011, 13:54

[AlexeyW]

Генератор на ОУ я имел в виду простейший, очень похожий на приведенный - емкость на инвертирующем входе и большое (100К - 1М) сопротивление в обратной связи.
Проблему наводок, предположительно, несложно решить следующим образом: частоту генератора фильтровать активным фильтром, опять же на ОУ, с добротностью порядка 10-20, при этом частота генератора должна быть во много раз выше 100 Гц, а также возможных сетевых помех. Что защититься "вообще от всего" (ну, например, от инверторной сварки) почти невозможно, это ясно, но нужно ли.
При этом время реакции на падение выходной амплитуды сигнала сделать порядка десятков миллисекунд - быстрее все равно нет смысла.

[novus2004]

AlexeyW - Огромное спасибо за совет.
Если несложно - покажите какой элемент в генераторе на схеме на что заменить или что добавить (Схема http://www.cqham.ru/image2/lc_meter_big.gif -)
Спасибо Вам.

[AlexeyW]

Давайте я до завтрашнего вечера попробую набросать. Но в данной теме я не очень продвинут, это будет просто из общефизических соображений. Возможно, кто-то еще покритикует.

[novus2004]

Cпасибо Вам. Буду ждать.

[AlexeyW]

Примерно так. Номиналы очень приблизительно.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[novus2004]

Cпасибо большое за схему!!
Завтра попробую.
Только расшифруйте:
1) что за операционник - тип?
2) что за элемент VD4 ?
4) Ёмкоссти конденасторов в мкф?
5) C7 - ёмкость
6) питаюшее напряжение ?

СПАСИБО

[AlexeyW]

1 - частота низкая, почти любой. Но из-за высокого сопротивления ОС предпочтительнее с полевым входом, и лучше вольт на 15 (не на 5).
2 - как Вы думаете? Он, кстати, в паре с резистором на входе
4 - C7 несколько сотен пикофарад - ну, типа, в дополнение к емкости ограды. Остальные подписаны
6 - зависит от ОУ

Вообще, номиналы тут достаточно приблизительные. Вторая часть - это полосовой фильтр с добротностью около 10. Нужно подобрать C7 так, чтобы вместе с оградой была как раз резонансная частота фильтра, а при прикосновении и частота, и амплитуда упадет - это надо на выходе детектировать.

[novus2004]

ОК
cпасибо.
1) ОУ возьму TL084 (он с полевым входом и на 15В)
2) честно говоря не могу идентифицировать VD4 - разярдник что ли ?

Попробую в Мультисиме помоделировать - если смоделируеться - то сделаю завтра - о результатх отпишу.
Большое Человеческое Спасибо!!!

1 - частота низкая, почти любой. Но из-за высокого сопротивления ОС предпочтительнее с полевым входом, и лучше вольт на 15 (не на 5).
2 - как Вы думаете? Он, кстати, в паре с резистором на входе
4 - C7 несколько сотен пикофарад - ну, типа, в дополнение к емкости ограды. Остальные подписаны
6 - зависит от ОУ

Вообще, номиналы тут достаточно приблизительные. Вторая часть - это полосовой фильтр с добротностью около 10. Нужно подобрать C7 так, чтобы вместе с оградой была как раз резонансная частота фильтра, а при прикосновении и частота, и амплитуда упадет - это надо на выходе детектировать.

Кстати - Вы в какой программе рисуете схемы ?

Нарисовал первую часть схемы в Мультисиме.
Генерации нет и близко.
Немогу понять что это за элемент VD4

Эскизы прикрепленных изображений

 

[andron86]

Я что-то не пойму, это что генератор???? Как я знаю, простой генератор это 2 инвертирующих ОУ в петле, где в одном в ОС конденсатор стоит.


Сообщение отредактировал andron86 - Feb 19 2011, 04:02

[andron86]

Немогу понять что это за элемент VD4

Да это диодная защита по питанию, не обращайте внимание.

[MaslovVG]

Включитесь осцилографом на проволочку (ваш датчик) и увидите что делать. При том уровне помех что имеется в производственном помещении идея не работоспособна.

[galya]

...может гораздо проще и быстрее будет поставить типовой инфракраный датчик с диаграммой направленности типа "штора"

[AlexeyW]

Нарисовал первую часть схемы в Мультисиме.

Да ведь перепутали входы опера

Я что-то не пойму, это что генератор???? Как я знаю, простой генератор это 2 инвертирующих ОУ в петле, где в одном в ОС конденсатор стоит.

Простейший генератор - не синус, а почти прямоугольник, но это здесь неактуально.

При том уровне помех что имеется в производственном помещении идея не работоспособна.

Отнюдь. Вопрос аккуратности фильтрации, правильности подключения к земле и времени детектирования.

[andron86]

Да ведь перепутали входы опера
Простейший генератор - не синус, а почти прямоугольник, но это здесь неактуально.

Простите, но Ваш по моему тоже не генератор!

[AlexeyW]

Ну уж не знаю, у меня подобные работают - правда, в других приложениях. Да и принцип вроде совсем прозрачный Что Вас смущает?
Я не сказал, что Ваш вариант неверен - я просто предложил самый простой вариант. Кстати, нарисуйте Ваш - возможно, он действительно будет адекватнее.