Доброго времени суток. Нужно измерять сопротивление в границах 1-60 ГОм. Меряю через делитель с повторителем напряжения:

Повторитель на ОУ ОРА129, очень хороший входной импеданс. Потом сигнал идет на ФНЧ чтобы отсечь 50 Гц и на АЦП.

Проблема в том, что Rx находится на длинном (ок. 50 см) кабеле. Даже если это коаксиал, наводки идут жуткие. Соответственно схема очень "пугливая" - махнуть рукой над схемой или встать-сесть и сигнал скачет в диких пределах. К сожалению больше чем +-5В дать в схеме не могу. Есть ли способы увеличить стабильность схемы? Как правильно меряют такие сопротивления?

Поместить резистор в металлическую коробочку. Сделать триаксиальный кабель. Наружный экран соединить с коробочкой. Внутренний (изображаем охранное кольцо для убивания утечек кабеля) должен быть под потенциалом внутреннего проводника. Может быть, и без наружного экрана можно обойтись.
Тут много вариантов измерения.
1. Измеряем ток. 5 вольт/50 ГОм = 100 pA легко измерить, например интегратором со сбросом.
2. Измеряемый резистор в обратную связь ОУ. На -вход подаем ток. Это труднee - нужно сделать генератор малых токов.
Вот еще посмотрите - http://edn.com/design/analog/4315271/Integ...th-gigohm-range

Можно попробовать сделать дифференциальный измеритель на 2-х ОУ с дифференциальным же выходом. В качестве сигнальных проводов использовать витую пару в экране (желательно двойном).

Проблема в том, что Rx - это деревянное бревно больших габаритов (схема меряет влажность древесины после просушки), и экранировать его невозможно. Это самое треклятое бревно еще и неплохой конденсатор, а при некоторых условиях и почти полупроводник. Поэтому на клеммах всегда будут помехи. Можно ли их как-то погасить в первичной цепи? Пробовал ставить конденсаторы, но тогда измерение занимает вечность (пока конденсатор зарядится пикоамперным током). На самой плате конечно защитное кольцо вокруг входа в наличии.
Чем прямое измерение тока может быть лучше измерения падения напряжения в данном случае? Извините за такие наивные вопросы, я практически чистый цифровик. Пробовал подключить ОУ в режиме преобразования из тока в напряжение, ничего внятного не получил.
А это не то же самое, что Instrumentation Amplifier? Я думаю над такой схемой, но пока не придумал как подключить резистор на входы - или снова ставить делитель?

Вот готовый влагомер. Интересно, он тоже сопротивление измеряет ?
http://sushka.kiev.ua/ru/ruchnoy-izmeritel...siny-md918.html

Сперва поймите, как неправильно:



А правильно где-то около 5 кВ.

У меня есть похожий влагомер, внутри ОУ и MSP430. Меряет каким-то хитрым алгоритмом, до конца с логикой не разобрался. Но точность невысока и щупы прямо в прибор встроены. Пока буду пробовать с улучшеной экранировкой кабеля и компенсацией уплыва земли (у меня есть аналоговая и цифровая земли).

на бревно тоже будут действовать наводки, а это элемент цепи
оба провода нужно в экранированном виде доводить до бревна.
Модель помехи - 50 Гц от фаз питающей цепи, через паразитную емкость 10-100пф поступает на входное сопротивление цепи относительно нейтрали
или общего заземления

Поэтому входные линии должны быть максимально отвязаны от питающей сети
и симметричны, как будто бы они питаются от батарейки

Теоретически можно было бы зарядить какую-нибудь емкость через реле, измерить на ней напряжение,
потом переключится на бревно потом обратно посмотреть насколько упало напряжение

или например DC/Dc.
Вся измерительная часть с АЦП питается от DC DC, выход цифровой через развязку ADUM
Но здесь проблема, что некоторые дают мощную коммутационную помеху между первичной и вторичной цепью
Да и емкость большая. Можно конечно отключать на период измерений

Может увеличить количество электродов? и усреднять
Сопротивление заземлителей измеряют по четырехэлектродному методу
По краям два электрода, на которые подается напряжение,
а между ними два электрода между которыми измеряется ЭДС

Был случай в детстве молодости: попросили сделать многоканальную систему измерения емкости. Я молодой, фонтанирую идеями.... А заказчик мне и говорит: вот тебе одноканальный китаец с выводом на ЖКИ, качество измерения абсолютно устраивает, 10 баксов стоит, сделай мне просто коммутатор на входе и ком-порт на выходе. И еще дал мне распечатку из интернета как снять с ЖКИ информацию.
Как результат- я, неопытный вчерастудент, сделал абсолютно работоспособную измерительную систему с первой итерации и на макетке, полностью удовлетворяющую заказчика по стоимости и качеству работ, и супербыстро.
Это я к чему: если Топикстартер не съел пару слонов в измериловке а измерять нужно, то можно купить нечто и снимать с этого нечто уже измеренные данные. Этот путь самый предсказуемый и успешный. Взять готовый девайс за 80 баксов, и к нему уже прикрутить на уровне чтения ЖКИ ну и может управление. Как раз все на цифровом уровне, никакой измериловки. Работы- от недели до трех, вместе с пайкой и микроконтроллером для передачи данных.

Спасибо всем за добрые и дельные советы.
К сожалению внутрь китайца я вставить не могу, так как ТЗ предусматривает усложненную процедуру измерения влажности, с калибровками, изменением полярности, свистами и плясками, а так же попутно косвенное измерение каких-то еще параметров дуб-дерева. Позитивная сторона в этом та, что это НИОКР и industry-grade стабильности и простоты никто не требует. Сам я в это вляпался по своей неопытности, должен был делать только цифровую часть, да оказалось что аналоговые "спецы" мягко говоря, не очень. Ну хоть хороший опамп выбрали, и то хлем, жаль только что не рейл-ту-рейл.
Буду делать тесты, попробую экранировать по максимуму схему.
Интересная идея с измерением падения напряжения на конденсаторе. Можно ссылку с подробным описанием такого метода измерений? Звучит очень даже неплохо, закон разряда кондера известен, время засеку без проблем.

Это взято из головы.
Но вообще в курсе метрологии говорилось что большое сопротивление измеряют так:
берут маленькую емкость, включают последовательно и измеряют постоянную времени.
Например наделал отсчетов кривой, закон знаешь можно вычислить RC окуда и R

Емкость должна быть высокостабильной полистироловой, полипропиленовой, с малым гистерезисом
К71-7 напр

Могут возникнуть трудности с емкостями оплетки экранирующего кабеля - они тоже будут заряжаться.
Поэтому лучше применять двойной экран - на внешний землю, на внутренний потенциал самого провода через повторитель и резистор

Уже ответили, что классически для измерения таких сопротивлений нужны высокие напряжения.

А чтобы пофантазировать на эту тему, определите точнее условия задачи. Вам нужно измерять влажность разных бревен (т.е. например длиной 5-10 м. ) по их сердцевине ?
Если да, то фантазировать трудно, лучше применить, как уже сказано, что-то готовое и снять с него показания для ваших целей.

Еще одна фантазия. А что если подавать переменное напряжение, скажем 1 КГц и синхронно детектировать? С наводками должно побороться.

Тогда придется компенсировать емкостную составляющую

Я бы попробовал измерять ток вместо напряжения. Во-первых, не придется заботиться о входном сопротивлении (которое будет равно нулю), а во-вторых, с помощью резистора ОС можно выбрать нужное усиление. Заодно зашунтировать весь переменный мусор конденсатором.

Ну или как уже сказали, использовать метод разряда калиброванного конденсатора на измеряемом сопротивлении.
Пожалуй, лучше ничего не придумаешь.

Прикольная задачка Мысля насчет повышенного напряжения на бревне мне нравится. Ну пусть не 5 кВ(тут уже начитаются пробои), а 100-500 В, и то.
Да, конденсатору действительно будет мешать кабель. Мож., его около бревна повесить. Шо касается борьбы с сетевой наводкой, таки можно интегрировать ток с бревна, и интеграл оцифрять. 50 герц будет давать волну на пиле интеграла. Можно выловить участок, соответствующий целому числу периодов, и т. о. избавиться от влияния наводки. Дополнительно можно рядом с электродом можно повесить специальную антенну со своим кабелем, и сигнал с нее с подбираемым коэффициентом заводить на интегратор. Коэффициент можно подбирать до пропадания пульсаций.

Это старая мысля. Keithley выпускает пикоамперметры со встроенным программируемым источником до +/-500 вольт для измерения больших номиналов сопротивления. С ограничением выходного тока до более или менее безопасной величины.

Не зря ГОСТ предлагал измерение влажности исключительно методо сушки контрольных образцов

Можно использовать два одинаковых конденсатора.
Сначала измеряем с одним
Потом с двумя паралельными
По этим двум измерениям можно вычислить присоединенную паразитную емкость кабеля, чтобы ничего не мудрить с повторителями
Если двигаться этим путем конечно

Некоторые, движущиеся и продвинувшиеся таким путем продвинутые товарищи, используют кабель как конденсатор.

Бревно надо соединить с общим проводом вдали от точки замера сопротивления.

Нет, не совсем. ИУ имеет два входа, один выход и референс.
Можно и делитель, только из трёх резисторов. Измеряемое сопротивление подвесить между входами, а резисторы делителя подключить к "+" и "-" питания.

У аналога есть чип и стартовый набоор к нему, который измеряет комплексное сопротивление...
А сам прибор можно сделать на батарейках, выход на радиотракт... Уйдет проблема наводок.. АЦП - сигма-дельта...

А может поступить также как при записи ЭКГ? Взять третий провод (например, от середины бревна или от ноги бревна :-) ) и подать на этот провод потенциал синфазной составляющей, так, чтобы компенсировать помеху. Если основная помеха 50 Гц, должно помочь.

Даже не думал что тема о сопротивлении брёвен окажется такой интересной сообществу .
Большое спасибо всем за советы, теперь подождите с недельку пока я попробую самые простые из вышеописанных и напишу результаты.

Человек - хороший проводник, если он не бревно. С тем же успехом этот провод можно никуда не соединять. А вот обмотать... или подсоединить к сетке - с бОльшим (возможно) успехом.
Вот еще добавлю...
Выход ОУ на экран кабеля, центральная жила на инвертирующий вход через резистор (большого номинала для ограничения всяких случайностей). Или резистор в другое место... Если емкости кабеля будет мало, можно добавить. Найдите хороший ключ для разряда. Или сразу IVC102. Плату придется делать на хорошем материале. И очень хорошо мыть. У меня на тефлоне утечка (или не утечка, а входной ток, но это неважно) была порядка 30 fA. Стабильная, что позволило ее компенсировать до сотен аттоампер.
Источник высокого напряжения сильно поможет.

Тоже столкнулся с этой проблемой, ответа так и не увидел в этой теме , может есть какие то мысли уже, опишу свою ситуацию , Я тоже меряю влажность древесины ! знаю какие сопротивления должны быть при при определенной влажности , проблема именно с большими сопротивлениями от 1 до 50 Гом или хотябы до 10 Гом(тоже устроило бы меня) , у меня тоже очень слабо с аналоговой частью , с цифровой и программированием все в порядке ! , дома на плате без внешних помех все работает хорошо использую на входе АЦП 18 бит (им можно измерить нормально все) , но когда перенес на реальный обьект а там провода длинной 10-20метров экранированные (экран посадил на корпус щитка, и без экрана пробовал тоже все плохо) , то сразу есть такие помехи которые даже измерительное напряжение садят , точность при таких сопротивлениях мне не совсем важна , достаточно +-10Мом , подскажите плиз что то простенькое

Уточнения , у меня MCP3424 есть 4 канала , принимает он до 2,048 вольта , стабилизатор собран на MIC29 очень точный, принцип измерения у меня такой после стабилизатора напряжение уходит в бревно ровно + 2 вольта , по второму проводу из бревна меряю какое пришло обратно ! ну и смотрю падение , дома без помех на коротких проводах все работает нормально

если провода отключить от ацп ,которые подключени к бревну , и поменярять вольтметров на них потенциал от - 70 до - 300мВ , относительно корпуса щитка , хотя экран этих проводов посажен на корпус щитка , также они рядом с силовыми кабелями не идут

Ни кто не может помочь ?

Какой Вы нетерпеливый! Никто из желающих и могущих помочь, еще не читал, наверное, Ваш крик о помощи.
Я немного помогу. Но это уже было написано выше.
Вам нужен источник высокого напряжения с обязательным ограничением тока. И измеритель малого тока на "высокой" стороне на базе АЦП с подавлением сетевых наводок что-нибудь 24-разрядное для обеспечения большого динамического диапазона. Возможно, что еще нужно несколько диапазонов. Еще нужен повторитель этого напряжения. Тоже с ограничением тока. Повторитель нужно подсоединить к внутреннему экрану кабеля. Внешний - на землю. Т.е нужен триаксиальный кабель. Можно сделать самостоятельно...
Таким образом убираются утечки в кабеле и наводки. Еще реле, включающие-выключающие напряжение. Стандартные приборы для таких измерений довольно дорогие, что что-то отражает, наверное.
Выше Вы писали, что опыта в аналоговых схемах у Вас мало... Это преодолимо, но не быстро...

А насколько обязатьно источник высокого напряжения ? ведь у меня и так очень точно все измеряет при 2х Вольтах ! , проблема именно с помехами ! и наводками , и АЦП 18 бит хватает , возможно нужны какие то фильтры перед АЦП которое все это заглушат

Не заметил сразу что вы написали именно таким образом убираются помехи ) , а насколько он высоковольтный тогда , там люди могут прикасаться к провода

также еще уточню , есть у нас влагомеры маленькие с пачку сигарет , меряют идеально а работают от батарейки 9 вольт всего , подключал их к этим проводам и ни каких наводок они не чувствуют все хорошо измеряют

Считайте сами. Вот стоит рядом - Keithley-487. Там максимальное напряжение - 400 вольт. Ошибка измерения тока - где-то (не помню точно) десятки фемтоампер. Но это с триаксиальными кабелями и соответсвующей камере для образцов достигается. Для Ваших десятков ГОм пересчитайте. Если Вас устраивают сигаретные пачки, откройте и скопируйте.

Татьяна спасибо за вашу помощь , да скопировать можно , если не найду ответ на этом форуме то придется возможно так и сделать ,
но хочу немного еще пояснить чтобы было понятно о каком разбеге значений идет речь , может ля общего развития и вам будет интересно что такое влажность именно древесины )

Смотрите в автоматических системах управления сушкой влажность интересна в диапазоне от 35% до 10% ну или максимум 8% хотя не для всех , причем всех устраивает погрешность +-2% )) тоесть если требуемая 12% а это основная влажность то от10% до 14% это норма

так что 35-10% это за глаза хватит

теперь про изменение сопротивления
при уменьшении влажности сопротивление меняется не линейно !

и вот смотрите насколько ! это для одного из сортов дерева

9% - это 34Гом
10% - это 9 Гом
11% - это 3 Гом
12% - это 1,7Гом
13% -это 0,8Гом
15% - это уже всего 200Мом

Дак вот проблема в принципе возникает только в диапазоне от 13% до 10% и все )) а это от 0.8Гом до 10Гом и посмотрите на шаг сопротивления ))

все что больше 10 гом можно смело принять за влажность 9% потому что такая влажность мало кого уже интересует

вот я и думал что одного АЦП достаточно должно быть , может какой то фильтр перед ним поставить и может еще слышал используют Ферритовые кольца на провод

а может какой то цифровой фильтр перед входом АЦП итд

В таких девайсах, прежде всего - это хорошее знание аналоговой и измерительной техники + методов защиты от помех. Найдите (наймите) хорошего аналоговика.

>а может какой то цифровой фильтр перед входом АЦП итд

Это как?

>а может какой то цифровой фильтр перед входом АЦП итд

не правильно выразился я)) думаю что активный фильтр с помощью ОУ наверное , а не RC цепь

> В таких девайсах, прежде всего - это хорошее знание аналоговой и измерительной техники + методов защиты от помех

ну это можно было бы если я бы продавал эти устройства )))
просто я делаю для себя )) поэтому и спрашиваю на форуме у умных людей в этом деле а не нанимаю схемотехников , я готов экспериментировать !, первая камера сушильная была сделана на ПЛК Овен все работает в принципе хорошо ,

сейчас сделал вторую камеру но уже на АВР и с сенсорным дисплеем , работает все хорошо кроме Измерения Влажности Пиломат , поэтому перевести полностью в Автоматическое управление процессом не могу, приходится в ручную измерять и задавать режим работы

Очень странно конечно , не нашел ни одной схемы в интернете измерителя влажности древесины !!!!! , вернее нашел 80х годов на ЛАМПАХ ))) и что с ним делать )

Если, что - лампы еще продаются

Есть еще один метод, подсказываю - измерение влажности воздуха на выходе сушильной камеры (отбор проб). Да, латентность больше, но и все проще.

Я меряю влажность внутри камеры психометрическим методом , очень точно ! , что даст измерение влажности на выходе из камеры (тоесть из выбрасывающих окон ) для влажности пиломатериала мне не понятно

Для нижнего предела 200 МОм от источника 1 кВ требуется 5 мкА. Соответственно, от 3-вольтовой литиевой CR2032, которые продают на каждом углу, потребуется 2 мА, с учётом КПД преобразователя, и если даже забыть такой брелок воткнутым в настолько мокрое бревно, то при её ёмкости 120 мА·ч устройство непрерывно произмеряет 2 дня.

Все правильно они нужны для контроля влажности , нажал кнопку на секунду замерял получил результат и все , то что я делаю работает не на батарейках а от сети , пример был дан для того - что для точного измерения не нужен высоковольтный источник все работает и измеряет точно даже от батареек

Для оценки влажности древесины во всех приборах, которые я знал, использовалось измерение сопротивления переменному току частотой десятки килогерц. Давно как-то даже разработал и на заказ выпустил партию портативных приборчиков.
На постоянном токе не только наводки, но и контактные потенциалы электродов будут "плыть" и мешать-это к вопросу о полупроводимости, которую вы и наблюдали.

Про переменку согласен , если по правильному то измеряют переменкой , но постоянкой тоже можно , возможно займусь реализацией на переменном токе

Вот еще статейку нашел по измерениям http://www.moluch.ru/archive/91/19452/

Что то больше нет советов )

Вообщем разобрал ручной влагомер
на входе стоит TL082C
HEF 4013b , HEF4053 , HEF4070

6 пленочных конденсаторов 15-20 резисторов , и все можно сказать , ну сам чип который управляет дисплеем ну и логикой залит вобщем то он и не нужен




Сфотографировал







Теперь может кто подскажет где и что тут , почему от обычной батарейки и постоянного тока нет вообще ни каких помех даже если подключать к проводам длинной 20 метров

Вот так вот сделано подключение измеряемого сопротивления RV1-> это типа сопротивление Пиломатериала и причем при изменение сопротивлениия от 0 до 10 Гом на выходе этого ОУ очень хорошие показания !!! , тоесть хорошее разрешение в милливольтах , тоесть такое ощущение что хватит даже 10-12бит АЦП любого контроллера !) , но не могу понять что это за подключение , обьясните смысл плиз !!! , где знаки вопроса , там пока что не определил номинал , второй момент , в этом корпусе 2е штуки ОУ выход первого не завязан со входом второго !!!!!! , но на вход первого нужно обязательно подать определенное напряжение чтобы заработал второй , иначе нет ни какой реакции , Что это ? про коментируйте плиз мне





А вот полная картина , не получилось с первого раза , еще момент такой -> при запуске кнопка от U1_A должна быть отключена , иначе ни чего работать не будет , после запуска нажать и все заработает , это соединение добавил сам , вообще по плате первый и второй выход с ОУ идут на этот мультиплексор HEF4053

Смысл в том, что надо бы Вам знать основы, их в одном посте даже профессор не донесёт.
Судя по Вашим вопросам, Вы совсем не обучены заниматься этой задачей.

По технологии ADC (аналогдижиталконвертер) давно есть понятные книжки на русском языке, возьмите любую и найдите там что такое нормировка сигнала на входе АЦП, и зачем она нужна.
Тут мало кто что захочет отвечать, потому что уж Вы вообще задаете вопросы уровня а почему листья у растений зелёные.
Учитесь, короче.