Дешевое измерение сопротивления от 30ом до 300ком, Обругайте идею Опции

[kiltum]

Задача: необходимо неспешно измерить сопротивление, величина которого лежит в диапазоне от 30 до 300000 ом. Точность - 1% и ниже. Скорость - не важна абсолютно. Результат - в цифровом виде.

Предлагаемое решение, сверху вниз по предполагаемой схеме. Все управляется микроконтроллером "сбоку"

а) Управляемый источник напряжения. Цифровой резистор, два ОУ и полевик. На выходе можем получить 1-30В (примерно) с шагом около 0,1В (если взять резистор в 256 шагов). Через ОУ - на АЦП1 для контроля напряжения.

б) "Батарея" резисторов на сопротивление 30, 100, 1000 .... 200000, 300000 (сколько надо), соединенных параллельно. Каждый резистор "включается" в парралель с помощью полевого транзистора. Транзистор управляется микроконтроллером.

в) Само сопротивление, которое надо измерить.

Сбоку операционник в режиме повторителя напряжения/инвертирующего усилителя с изменяемой ОС (по необходимости) и АЦП2. подключен к получившемуся делителю напряжения из батареи резисторов и измеряемого.

Принцип измерения:

1. Ставим напряжение на 1в
2. "Подключаем" сопротивление на 30 ом путем открытия соответствующего полевика
3. Меряем напряжение с помощью АЦП2
4. Полученное 0 или около нуля? Переключаем на резистор номиналом повыше и/или напряжение повыше, пока не будет где-то "в середине".
5. Меряем, корректируем с учетом напряжения и включенного резистора.

Управляемый источник напряжения нужен, что бы убежать от ошибок, связанных с маленькими токами на больших номиналах и с большими токами на маленьких номиналах.

Компенсация неточности сопротивлений и внутренних сопротивлений транзисторов - в самом начале вместо резистора ставим перемычку или известный резистор и последовательно переключаем напряжение с блока питания и резисторы. По показаниям АЦП1, меряем напряжение и заносим полученное для корректировки в память МК.

По прикидкам, родного 12битного АЦП микроконтроллера хватит, что бы обеспечить 1% и замахнуться на 0,1%

Минусы - надо много ног микроконтроллера (но это можно решить регистром сдвига) и использование "лишнего" АЦП для контроля напряжения/калибровки.

[Владимир]

сделал 64 измерения, к разрешению АЦП добавится: log2 64 = 6 разрядов.

Это теоретическое

как минимум 3 разряда

это практическое.

[Plain]

Это теоретическое ... это практическое

Когда-то давным-давно пришлось таким способом добавлять 5 разрядов к 10-ти. Правда, были ещё всякие нелинейные фильтры, калибровка и прочее, но оно работало.

в сторону (если деньги считать...) самодельного АЦП на базе интегратора тока

Как-то Вы чересчур усложнили, потому что ровно на той же самой вышепредложенной паре ОУ, на том же измерительном делителе и том же аналоговом мультиплексоре 4:1 элементарно делается сравнивающий АЦП, т.е. сбрасываемый парой ног микроконтроллера интегратор, делающий опорную пилу, и подключённый к защёлке таймера микроконтроллера компаратор на втором ОУ, сравнивающий эту пилу поочерёдно с каждым из четырёх измеряемых напряжений, т.е. переключением входов мультиплексора микроконтроллером по прерываниям от защёлки. Нелинейности определяются только зависимостью смещений компаратора и ОУ от их синфазных напряжений, можно откалибровать.

Но конечно, компаратор лучше поставить честный отдельный, например MCP6541. Странно, что сумма одиночного ОУ и компаратора получается тоже 14 руб., чудо маркетинга.

[Tanya]

Как-то Вы чересчур усложнили, потому что ровно на той же самой вышепредложенной паре ОУ, на том же измерительном делителе и том же аналоговом мультиплексоре 4:1 элементарно делается сравнивающий АЦП, т.е. сбрасываемый парой ног микроконтроллера интегратор, делающий опорную пилу,

А Вы чересчур упрощаете... Не поверю в качественную пилу из таких материалов никогда. Сотая процента не получится...
Двойное интегрирование или баланс заряда намного стабильнее. Так еще деды делали...

[Plain]

Не поверю в качественную пилу из таких материалов

Керамический C0G 0,1 мкФ 50 В, на взбрыки диэлектрика на пиле есть пустые участки, и можно не сбрасывать интегратор, а делать треугольник, меняя знак, т.е. требуется всего одна нога микроконтроллера, но разная адресация данных. Ведь локальная стабильность нужна только на цикл измерений, а в следующем цикле пила может быть произвольно другой. Или Вы о чём-то другом?