Уважаемые участники, очень надеюсь получить от Вас рекомендации по подбору элементов схемы с учетом предъявляемых требований к прибору. Итак.

набросок я сделал для пояснения логики работы. Задача: Измерять переходные сопротивления контактов при токе до 100 Ампер. В качестве источника тока был выбран ионистр, емкость думаю 1,5 фарады будет достаточна (С1). В последовательную схему включены ключ, искомое сопротивление Rx, заводской шунт. МК подает на выходе ЦАП формирует управляющее напряжение, которое через ОУ3 подается на ключ V1. Открытие ключа происходит до определенного момента, а именно - определенного напряжения на шунте Rш - это и есть обратная связь, будем разряжать ионистр фиксированным током. МК формирует небольшую паузу при достижении определенного напряжения на шунте и измеряет уровень напряжения на искомом сопротивлении Rx (ОУ2). Программным методом делается определенное количество выборок за некоторое дельта T. На дисплей отображается расчетное значение, как среднее арифметическое с учетом логического внутреннего фильтра.
МК в момент подготовки прибора к измерению заряжает ионистр до требуемого уровня. Диапазон измерения 1-2000 мкОм.

Вопрос. Какой МК желательно применить? Требуется ли применение микросхем со встроенным чуствительным датчиком тока. Подводные камни данной схемы. Жду Ваших идей. Дмитрий.

Дмитрий, пару наводящих вопросов. Почему в качестве источника тока выбран именно ионистор? Почему в качестве ключа - IGBT? И Вам не кажется, что в усилительных каскадах на ОУ в Вашем наброске чего-то не хватает?

Классная у Вас идея с включением операционных усилителей и выбором общей точки!
А МК можете смело брать любой. Почти.

подправил описание


почитав характеристики ионистров - из-за малого внутреннего сопротивления - не боятся перегрева, не боятся многочисленных циклов заряд-разряд, токи короткого замыкания переносят без проблем.

Не хватает конечно защитных цепей, или я неправильно понял, но это не электрическая, а скорее функциональная схема.
В этом году от кампании MEGGER представитель фирмы демонстрировал подобный прибор, ток измерения до 250 Ампер.


Спасибо.

Вы не поинтересовались, как устроены такие приборы, и не знаете, как работает ОУ, и даже не знаете, как работает конденсатор, так что лучше купите готовый прибор.

Посчитайте требуемое быстродействие ОС, оно, в основном, и определит выбор МК и/или АЦП.

Защищайте входы. При таких токах выбросы на паразитных индуктивностях могут быть весьма приличными.


Надо полагать, ТС имел ввиду усилитель в общем виде.

Ну вот, сразу отбиваете тягу к разработке .

Уважаемый, у меня стажа только по электронике 25 лет. Я не просил высказывать отношение, если есть что написать по существу, всегда выслушаю, внутреннее устройство меня как раз интересовало больше, а работу конденсатора 17 лет назад я слушал на лекциях "Теория электрических цепей"
Считаю что обмен мнениями всегда выявляет сильные и слабые стороны разрабатываемого устройства. Plain - Вы различаете функциональные и принципиальные схемы?

Это у ионисторов малое внутреннее сопротивление? Не знал, что наступил такой прогресс в их характеристиках. А что по поводу IGBT?

Не хватает, как минимум, резисторов для того чтобы Ваша функциональная схема не сбивала с толку. Вы понимаете разницу между функциональной схемой, нарисованной по правилам и принципиальной схемой с грубыми ошибками?

Прекрасно понимаю, ткните меня что я пропустил? О каких резисторах идет речь. Вы задаете вопросы - это хорошо, я жду замечаний.

Я так понимаю, что Вам нужен mosfet, электролит с low-ESR, хороший шунт и rail-to-rail ОУ с частотой единичного усиления не менее 2МГц, МК с быстрым АЦП и любой ключик для зарядки конденсатора через резистор.

Замечаний так замечаний.
1. На схеме у Вас изображены, скорее всего, усилители напряжений. Поэтому, если показан резистор обратной связи, то логично было бы показать и второй, в цепи инвертирующего входа. Иначе получаем изображение усилителей тока, что несколько меняет понимание схемы. Для функциональной же достаточно было бы изобразить усилительные каскады в виде прямоугольников, например, с треугольничком внутри. Тогда бы и вопросов не возникало.
2. Почему Вы выбрали IGBT, я так и не понял. Это, как правило, высоковольтные приборы с высокими скоростными характеристиками, предназначены для работы в высокочастотных импульсных преобразователях, где им альтернативы часто нет. Потому довольно дороги. Использовать их в низковольтном приложении, да ещё и в активном режиме довольно странно.
3. Выбор МК для этой задачи - вопрос последний. (Хотя ставится на первое место программистами, пытающимися браться за разработку ИИП). Ещё один наводящий вопрос: какова планируется длительность одного измерения?
4. Ионистор, как по мне, для этой цели выбран неудачно. Впрочем, Вы не привели на него ссылку, возможно, он и вправду хороший. Но почему просто не построить источник тока? Классический, с уставкой и аналоговой стабилизацией? Ну, или для простоты, вообще ничего не стабилизировать, а лишь считывать достаточно быстро значения тока с шунта, спадающего по экспоненте, при разряде конденсатора на испытуемые контакты? Одновременно с напряжениями. Только АЦП желательно в этом случае два, работающих синхронно. А можно и не быстро, зная, что всё равно экспонента. Всего пару-тройку раз за разряд. Смотря какая точность ещё нужна. Вы о ней тоже почему-то умолчали...

Задумка такая, поэтому и прошу дать совет по типу деталей применительно к этому случаю.
1) ...безусловно изображал простейшее согласование входов, как вариант можно применить специализированные микросхемы от STMicroelectronics....

2) ...а как же IRGC4059B или IRGC4059D думаю это непринципиально...

3) ...достаточная для выполнения 5 считываний, нужно будет посчитать зависит от источника тока и быстродействия МК...

40 ...в выборе ионистра ссылаюсь на первоисточник считаю что обычный конденсатор не способен отдать достаточную мощность для выполнения измерения на токе 100 А

Постарайтесь использовать стандартные инструменты цитирования и редактирования. То, что Вы изобразили, ни в какие ворота...

Выберите алгоритм обработки, за сколько времени МК обработает форму импульса тока - получите нужную ёмкость конденсатора и/или напряжение его зарядки, мосфеты на нужный ток и сопротивление открытого канала не проблема ОУ тут все ругают mcp601, значит возьмите из TLV-чего то там.

Какой такой конденсатор у Вас, что не способен? Возьмите несколько впараллель или другие. Если кто и не способен, так это ионистор. Даже если самодельный.
Вы бы еще взялись за изготовление ионистора, как описано в Вашей ссылке. Я тоже делал переменный конденсатор для детекторного приемника, когда был маленьким.

Честно говоря, не очень понял, для чего замыкать ОС через цифровую часть схемы.Намного более логичным кажется выполнить Всю силовую петлю и ОС аналогово, а АЦП и МК - сбоку как дополнение только для преобразования.

Жаль, но обсуждать здесь нечего... Если уж 25 лет стажа... Не обессудьте, ничего личного...

А давайте задумку сию изложим ясным техническим языком.
Измерить микроомы... тут не процессор сходу выбирать нужно, а сам принцип хорошо продумать. Скорее окажется, что проблема в медных шинах и болтах для подключения этого тестерка. Что собою объект измерения представляет? Каковы пределы измерения и требуемая точность?
Если точность определяется по имеющемуся АЦП в 12 разрядов, то лучше за эту разработку самостоятельно не браться.

Стоит таки почитать немного об обычных конденсаторах и ионисторах чтобы не ошибиться. Поставить простенький эксперимант.
Попробовать с помощью IRGC4059D замкнуть накоротко ионистор и оценить на осциллографе: получится ли хоть ампера два?
Ну и помнить что такое "измерить". Это значит "сравнить с эталоном". Что будет эталоном? Сомневаюсь, что образцовый резистор в 1 микроом. Тогда давайте сам метод измерения продумаем внимательнее, поймем 100ампер ли нужно прокачивать в самом деле и при каком напряжении.
Возможно, достаточно будет источника не столь экзотичного и вместо IRGC4059D можно тумблером обойтись?

Основное достоинство IGBT - дешевизна, а где нужны хорошие частоты с малыми потерями применяют полевики.
Чтовы докопались до ионистора? Ну выразился автор топика не совсем корректно, скорее всего имелся ввиду суперконденсатор.

А ежели вспомнить про то, что микроомы без четырехпроводной схемы вообще не измерить...

устройство планируется пересное, это ж сколько кондеров то придется лепить, не вариант


кто Вам такое сказал ))) да в энергетике пользуемся четырех-проводнойсхемой, прибор Р4833 и ИСК-2М (собственной разработки), однако при токах 100 Ампер очень все меряется и без 4-х проводной, при 2-х проводныйн нужны калибровочные концы



Отвечаю по существу, представьте себе шинопровод из аллюминия, сечением 100х10 мм, при болтовом соединении шин, согласно требований раздела РД - нормируется переходное сопротивление, или представьте себе контакт типа "тюльпан" скажем в выключателе на ток 1000 А, или разъединитель на 400 А напряжение 220 кВ (площадь соприкосновения контактных губок и ножа достаточно бльшая)задача измерить переходное сопротивлние: 1. при протекании тока 1 А через контакт - имеем очень маленькое падение напряжения так к примеру 40 мкОм 1 А - 40 мкВ - явно недостаточно для измерения, особенно в условиях напряженности магнитного поля 40-50 В/м. Оксидная пленка которая присутствует на контактной поверхности не будет участвовать в измерении так как ток 1 Ампер недостаточен для ее прожигания. Контакт в контакторе на трансформаторе - после длительной эксплуатации покрыт продуктами распада трансформаторного мала - 1 ампер просто превращается в цветомузыку, так как ток то будет, то тут -же прервется (такие случаи случаются поверьте) - и тем не менее этот контакт считается абсолютно нормальным с точки зрения эксплуатации.
Пределы измерения уже указывал, повторю 1-2000 мкОм. точность не хуже 5%. Моя работа связана с диагностикой энергооборудования, и к сожалению промышленность не всегда предлагает востребованные приборы, приходится использовать самый проверенный метод Амперметра, Вольтметра, вот только на 100 Ампер постоянного тока установочка будет весить не менее 40 кг, а если возникает измерять что-либо на высоте подвески приемного портала, это на ОРУ 500 кВ порядка 35-40 метров, думаю с таким весом не каждый согласится, вот и возникает потребность в разработке, обкатке и последующем использовании данного прибора. Я писал что только в этом году увидел то что нам нужно у фирмы MEGGER, только стоимость 15 000 зеленых явно высока.
Я не считаю себя специалистом высокого уровня, иначе бы сюда и не обращался, если можете что-то подсказать по существу, поделиться идеями - я только буду рад этому.


не путайте стаж с паяльником и стаж с измерительными приборами, вроде как врач и зоотехник

Непонятно, что Вы называете точностью. 5% от 2000 это будет 100. А хотите от 1 микроома. А если это относительная ошибка, то хотите 50 нОм?
....
Вам же уже подсказали. Конденсатор (нужно подобрать), и два АЦП с предусилителями на (возможно с нулевым дрейфом) ОУ или ИУ. Вместе с МК получится маленький двухканальный осциллограф, который можно приобрести отдельно. Возможен вариант с интеграторами со сбросом вместо предусилителей для накопления слабого сигнала или (и) расширения динамического диапазона. Возможно, что питать эти усилители нужно будет отдельно от разных батареек.

При разряде заряженного конденсатора на микроомы оксидная пленка прожигается? Надо опираться на даныые, какая площадь контакта считается нормой для проведения измерений и какой энергии достаточно чтобы эту площадь обеспечить.


ТС разорится на проводах

Это от напряжения зависит. И от толщины пленки. Вот если специально оксидировать, то можно сделать неплохой изолятор из оксида алюминия.

Если Вы собираетесь измерять переходное сопротивление контактов, то про ионисторы нужно забыть сразу.
Вы верно подмечаете проблему окисной пленки и загрязнения контактов при малых токах. Однако, куда большее значение в этом случае имеет измерительное напряжение. Именно оно способно первоначально пробить эту пленку. 2.5 вольта ионисторных с этим не справятся.
О точности Таня уже высказала замечания. Однопредельный прибор с такой точностью не получится.

нормируется не площадь соприкосновения, а переходное сопротивление, которое и получаем или получаем что-то странное при измерении током 1 Ампер



Вспоминаем теорию - после первого пробоя - пусть это будут десятки- вольт, дальнейшее увеличение напряжение на малом сопротивлении приведет к увеличению тока, как только плотность тока станет выше какой-то (не помню величины) - появляется разогрев - как следствие расширение материала - если материал при этом удерживается болтовым соединением - то площадь соприкосновения увеличится - система придет к установившемуся состоянию. Напряжение никакой роли не играет - главное создать достаточную плотность тока в проводнике.

Автору темы.
Раз уж вспомнили про оксидную пленку, то объясните, как при двухпроводной схеме измерения обойти ее сопротивление?
Про 100А. А Вы не думали в сторону литиевых (или литий-железных) аккумов на напряжение, скажем, 12, 24 или 48В, от которых можно кратковременно брать большой ток? Например, в электровелосипедах применяются такие, там постоянный ток до 100 ампер, про импульсный сами узнавайте.
Опять же, как тут писали про прогрев пленки, Вам понадобятся не такие уж короткие импульсы, по несколько секунд.
Коммутировать можно мосфетом, даже сделать стабилизатор тока (круче всего импульсный, это вообще будетт шедевр).
Но измерять все равно с помощью отдельного датчика тока и напряжения, и по 4-м проводам.

датчик тока - это маркированный шунт, к примеру 75 mV 400 А, применение нескольких аккумуляторов как то не оправдано, так питание аналоговых и цифровых элементов планируется питать от аккумулятора, от него-же заряжать ионистр...

на форуме есть специалисты применявшие ионистры емкостью 1,5-2 Фарады?

Питание планируется питать? Понятно. Так давайте и спланируем. 75 милливольтовый шунт при токе в 100 ампер потребует минимум 7.5 вольта питания. Это приблизительно 800-1000ватт . Ионисторы и батарейки "КРОНА" напрямую не проходят. Ионисторы вообще не терпят больших токов, нежное это устройство.
Самое простое - хороший свинцовый аккумулятор на 12 вольт и карманный рубильник на 100А. Посложнее - аккумулятор поменьше, но решение не такое прямолинейное. Кажется, 100А все-таки не такая уж необходимая величина измерительного тока. Можно и поменьше раз в 10.
А что Вы думаете по поводу измерения на переменном токе, килогерц в 40? Допустимо ли?

Это не 75 миллиомный, а 75 милливольтовый шунт на 400 А.

Не, ну к чему про ток сейчас говорить? МОЩНОСТЬ какая нужна? Верней, работа. 100Вт хватит за 1 сек?
Тогда это кондюк 22000мкф заряженный до 30 вольт. Берем зарядное напряжение в 35вольт, печально заряжаем от доступного аккумулятора по методу, используемому в фотовспышках. С конденсатора - импульсник в 1В 100А... Пуш-пулл так и напрашивается.
Потери? А кому сейчас легко...

Не смешите. При двухпроводной схеме падение напряжения на подводящем 100 А проводе намного превысит напряжение на вашем контакте.

Сопротивление контактов на сильноточных шинах измерять доводилось, более того, спецприборы соответствующие делали со шкалами от 100 микроом. Ток действительно нужен большой, но и минимальное начальное (без нагрузки) напряжение - тоже не менее десятка вольт. Реальных вариантов два - на переменке от сетевого трансформатора или от аккумулятора на 6 или 12 вольт. Можно с преобразователем, на кратковременный ток 100 А - это совсем маленькая игрушка. Но вот 4-проводка обязательна.

Документацию ведущих мировых производителей на эти приборы читать не пробовали ?
Обычные ионисторы в 1,5-2 Фарады будут иметь внутреннее сопротивление от десятка Ом до сотен мОм.
Ток в 100А можно драть с только с силовых приборов. Там счет на сотни Фарад.
Вот такие приборы вполне сгодятся http://www.maxwell.com/products/ultracapac...s/d-cell-series

Вы всё же пройдитесь по магазинам, там полно таких приборов на вполне обыкновенных батарейках.


Имеются ввиду щупы из золота 99,99%?

Но тема всё равно даже не каша из топора — если мы и расскажем Вам готовое решение, по-прежнему имеются большие сомнения, что Вы его реализуете.

Например, стабильные 100 А легко может создать достаточно простая схема на готовых трансформаторах тока, которая заодно заменит эталонную чушку на куда мельче простой резистор.

Да уж. дал я дрозда...
Спасибо за замечание.

если можно поподробней по поводу 40 кГц - не встречал оммические измерения на такой частоте.



К примеру использование в качестве подводящего провода (Акустического кабеля Van den Hul SCS - 2 ) характеристика - 0,51 Ом/км. - при длине 2 метра (суммарная длина 4 метра) сопротивление составит приблизительно 2000 мкОм ( ранее я предлагал сделать калибровочные концы) - как вариант использовать подключение по 4-х проводной схеме с целью исключения сопротивления проводов в принципе - в чем-то вы безусловно правы.

Всем участникам спасибо за спортивный диалог, очень приятно сопоставлять собственное мнение с Вашим. Финансирование проекта открывается через 10 дней, если Вы считаете что тему можно будет закрыть, то я ее закрою. Если нет, то буду отписывать сюда получаемые результаты и этапы создания устройства.

Не забудьте и еще об одной проблеме - присоединения. Крокодилы, даже самые мощные, вряд-ли пройдут. По крайней мере токонесущий провод нужно делать с зажимами под винт.

сидел ковырял в Multisime микруху SN74185A
как оказалось в DataSheet вкралась досадная ошибка при преобразовании числа 16 bit в BCD, указанный нижний элемент (нижний из 16) нужно укоротить на один разряд и сдвинуть влево

А че, насчет прожечь пленку разрядом от конденсатора - это Паша правильно написал. Если ее действительно надо прожигать, то силовая накопительная банка - самое то. Потребная энергия зависит от тяжести контактов и основательности потребной встряски. Только имхо наиболее эффективно использовать высоковольтные конденсаторы - на 300-400 вольт. У их добротность и удельная энергия выше всего из подходящих. Допустим, для измерений делаем дроссельный понижающий стабилизатор напряжения. От литиевого аккумулятора, через полевик. А с 400 В 100-330 мк конденсатора, через газовый разрядник(шоб было круче), и через отдельный воздушный дроссель подаем на измеряемый контакт мощный импульс тока. Для прожига. Несколько сотен ампер получите только так. Больше конденсаторов - больше ток и соотв. энергия прожига. Если постараться, можно и контакты сварить . 400 В должно хватить для пробоя самых запущенных контактов.
В параллель 400 В конденсатору нужны диоды. Чтоб его не пробило самоиндукцией воздушного дросселя. Возможно, несколько штук в параллель для набора нужного тока. Несколько малых конденсаторов в параллель эффективнее, чем один большой. Правда, есть 470 мк конденсаторы с сопротивлением менее 0,1 Ом. А так обычно у 100 мк 400 В - 0,5 Ом.

Самый простой способ защиты измерительной электроники - иметь, напр., реле, отключающее измерительную цепь на время прожига. Вместо разрядника можно ставить ИЖБТ или даже тиристор, но они не такие брутальные . Один тиристор обычно имеет доп. импульсный ток 200 ампер. Правда, можно напараллелить их с небольшими выравнивающими дросселями.. Тоже получите неплохую батарею. После разряда тиристоры закроются и не будут мешать проверять, насколько хорошо сварились контакты .