Всех приветствую!

Прошу совета.

Имеем 64 цепи сопротивлением 16-20 Ом (с учетом возможной длины проводов).
Требуеся определить КЗ при понижении сопротивления цепи до 5-3 Ом (сопротивление проводов). Ток опроса не более 250мкА.

Рисунок прилагается.
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Мультиплексоры подключают к АЦП поочередно 64 цепи.

В качестве АЦП используется бортовое АЦП на ATMEGA32, напряжение питания схемы составляет 5В.
Режим работы АЦП:
9 разрядов + 1 знаковый;
дифференциальный усилитель с коэфф. ус. 10;
внутренняя опора 2.56В .
Таким образом АЦП преобразует напряжение от 0 д 0.256 В с шагом 0.0005В

Проблема. Величина падение напряжения на диоде в прямом напрявлении перекрывает всю разрядную сетку АЦП (в 2 раза ). Без диода все работает, НО ТРЕБУЕТСЯ ЗАЩИТИТЬ СХЕМУ при запуске токового генератора, в этом случае напряжение в цепи может составлять от 15 до 35В (при обрыве) Вольт.

Вопрос. Чем можно заменить диод?

Ответ: резистором.
Вход АЦП должен быть защищён диодами, включенными на питание и землю, стандартная схема. А последовательно со входом - резистор, выбор номинала его будет зависеть от входного сопротивления АЦП. Выбор диодов - по току в аварийной ситуации. И по скорости.

Диодная "растяжка" по питанию в измеряемой цепи уже стоит .

Боюсь резистор - не лучший вариант, т.к. предел измерений сопротивления составляет 0 - 950 Ом.
Соответственно требуемый резистор номиналом, например, около 500 Ом (нужно оставить запас на падение напряжения на мультиплексорах) должен иметь мощность немногим меньше 2Вт. А 64 таких резистора займут довольно много места....

Родилась бредовая идея. А что вы думаете, например, про вариант на полевиках с изолированным затвором? Там сопротивление канала довольно низкое, а затвор можно зацепить на выход токового генератора при запуске которого транзистор бы попросту закрывался. Или прежде чем закроется транзистор все уже успеет сгореть? Если данный вариант имеет смысл, то не подскажете какую-нибудь транзисторную сборку без диода между стоком и истоком (или таковых нет?).

Этот велосипед уже изобрели - adg465/7.

Спасибо за информацию, Tanya.

Только вот что-я у поставщиков данного девайса не вижу.
Оно, вроде как, с производства уже снято... Често говоря еще сильно не искал, но в лоб функционального аналога найти не удалось.

Буду искать более детально.

Может кто уже сталкивался? Чем можно заменить?

А сколько эта штука стоила? Хотябы для справки знать, а то вруг эта "вещь заморская, цены не малой" ... золотой окажется.

Что-то я не понимаю этих сложностей... Какое-такое "падение напряжения" на мультиплексерах ? Если речь идет о ширпотребных аналоговых мультиплексерах a la 405x и их клонах, то сопротивление открытого канала - максимум сотни Ом, а импеданс ADC - порядка сотни мегаом, т.е. о сколько-нибудь значимом падении речи вообще не может быть. Импеданс источника сигнала не должен превышать 10кОм, но можно (пожертвовав быстродействием) и увеличить его, зашунтировав выход мультиплексера конденсатором. Но и при 10 кило рассеиваемая на резисторе мощность не превысит 125 mW, т.е. можно ставить резисторы типоразмера 0805. Защитные диоды уже есть в составе мультиплексеров, итого вся схема - либо четыре корпуса 4067, либо девять штук 4051. И 64 резистора. Никаких диодов.

К тому же, поскольку в исправном состоянии (как я понимаю) источник всегда нагружен на малое сопротивление, защитить его от превышения при обрыве не просто, а очень просто - одним диодом на линию +5V.

To rx3apf
==========
"Что-то я не понимаю этих сложностей... Какое-такое "падение напряжения" на мультиплексерах ? Если речь идет о ширпотребных аналоговых мультиплексерах a la 405x и их клонах, то сопротивление открытого канала - максимум сотни Ом, а импеданс ADC - порядка сотни мегаом"

А никто и не говорил, что падение напряжения на MUX - основная проблема. Говорилось, что оно есть, и под него нужно оставить кусок диапазона.

==========
"... т.е. о сколько-нибудь значимом падении речи вообще не может быть."

Ну это смотря в каком диапазоне мерить. Если в данном конкретном случае, то предел измерений составляет 0,256В. А на двух последовательно соединенных мультиплексорах 4051 падает 0,066В, но это, простите меня, практически, четверть диапазона... Но повторюсь еще раз, ЭТО НЕ ЕСТЬ ПРОБЛЕМА!!!

==========
Но и при 10 кило рассеиваемая на резисторе мощность не превысит 125 mW, т.е. можно ставить резисторы типоразмера 0805.

Да, 10k проблему защиты измерительной цепи решило бы... Только вот предел измерения НЕ БОЛЕЕ 950 Ом.

==========
К тому же, поскольку в исправном состоянии (как я понимаю) источник всегда нагружен на малое сопротивление, защитить его от превышения при обрыве не просто, а очень просто - одним диодом на линию +5V.

Если бы речь шла просто об обрыве в процессе измерения, то никакого диода и не требовалось бы.
НО ТРЕБУЕТСЯ ЗАЩИТИТЬ СХЕМУ ПРИ ЗАПУСКЕ ГЕНЕРАТОРА ТОКА. В этом случае напряжение в цепи может составлять от 15 до 35В (при обрыве) Вольт.

При запуске цепь, узел запуска, сгорает, соответственно, появляется обрыв, токовый генератор выдает в цепь максимально возможное напряжение - до 35 Вольт. Вот от этого и требуется защита.

Спасибо за внимание.

Ну тогда мощный стабилитрон (стабилитрон с транзистором) или
http://www.intersil.com/cda/deviceinfo/0,1...-0548RH,00.html
Еще другие фирмы подобное делают.

Говорилось. Вот я и пытаюсь понять - откуда оно такое есть ? Когда его в принципе не может быть ?


Простите меня, но откуда взялись столь безумные цифры ? Импеданс ADC 1E8 Ом ! А сопротивление открытого канала 4051 не превышает килоома в худших условиях. Пять десятичный порядков - о чем вообще может идти речь ?




Простите, Вы про четырехпроводную схему измерения что-нибудь слышали ? Какое отношение имеет диапазон измеряемых сопротивлений к сопротивлению токоограничительного защитного резистора в цепи высокоомного вольтметра ? Вас при этом раскладе не смущает собственное входное сопротивление ADC в 100 МОм ?



И что с того ? Если источник имеет токоограничение в районе долей-единиц mA, то один общий кремниевый диод на цепь пятивольтового питания полностью решает эту проблему. Если источник мощнее - то взять балласт мощнее. Двухваттный стабилитрон, например. Мало ? Умощнить его транзистором. И, учитывая диапазон сопротивлений датчиков при штатной работе, выбрать напряжение ограничения меньше 5 вольт, тогда больше никаких защитных цепей вообще не потребуется, входы мультивлексеров подключаются непосредственно к шлейфам датчиков.

Ну почему же цифры безумные?

Давайте прикинем. Сопротивление открытого канала мультиплексора равно.... ну, давайте для упрощения примем равным 100 Ом. Через мультиплексоры гоняем ток 250 мкА. Итого в данном варианте имеем падение напряжения на мультиплексоре 0,025 В.

Я вживую намерял 0,033В , видимо там сопротивление побольше, чем 100 Ом, либо мультиметр дурит.


Прошу прощения за невежество, а четырех проводная схема и мостовая это одно и тоже?
Если нет, то можно на этом поподробнее остановиться?

"И что с того ? Если источник имеет токоограничение в районе долей-единиц mA, то один общий кремниевый диод на цепь пятивольтового питания полностью решает эту проблему. Если источник мощнее - то взять балласт мощнее. Двухваттный стабилитрон, например. Мало ? Умощнить его транзистором. И, учитывая диапазон сопротивлений датчиков при штатной работе, выбрать напряжение ограничения меньше 5 вольт, тогда больше никаких защитных цепей вообще не потребуется, входы мультивлексеров подключаются непосредственно к шлейфам датчиков."

Что-то я малость подзапутался, Вам не составит труда как-нибудь визуализировать место установки диода либо стабилитрона с транзистором?

И может я что-то не так понял? В какое именно место было предложение воткнуть, 10-килоомный резистор?

ADC---MUX1---MUX2-------------------Rизм


Спасибо.

Токоограничительный резистор - между mux2 и контролируемой цепью, естественно. Через мультиплексеры протекает лишь ток утечки ADC и токи перезарядки емкостей, это абсолютно несущественное падение на ключах в установившемся режиме. А место установки балласта - непосредственно на выходе источника тока. Первоначально в присоединенной картинке не было полной ясности, как именно подается напряжение с источника тока на контролируемую цепь. Если показанный на схеме выключатель - это и в самом деле механический коммутирующий элемент, индивидуальный для каждого канала, то откуда вообще может взяться ток через мультиплексер ? Путь тока - источник-ключ-провод-резистор нагрузки. И ADC контролирует _напряжение_, а не ток или сопротивление. Фактически это и есть разновидность четырехпроводной (трехпроводной, точнее - для данного случая) схемы - ток подается по одной паре, напряжение снимается с другой (в трехпроводке - один общий для двух цепей).
Если же предполагалось подавать и контролирующий ток (250 uA) через мультиплексер, то надо ограничить напряжение на выходе источника тока до рабочего диапазона этого мультиплексера (а лучше до рабочего напряжения ADC, чтобы не использовать дополнительные цепи ограничения тока), подавать на измеряемую цепь, а _другим_ мультиплексером из той же точки подавать на ADC.

BTW, каскадировать мультиплексеры тоже не обязательно, даже если есть только один вход ADC - достаточно "разворачивать" восемь соединенных параллельно сигналом "разрешение выхода" (нога 6 для 4051).

Спасибо, идею с резистором понял. Прошу прощения, мой рисунок был не полный, отсюда и недопонимание. Каюсь.

Да, подразумевалось, что контрольный ток гоняется через мультиплексоры.

Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Если я Вас правильно понял, то Вы предлагаете то, что изображено в варианте 1.
А то меня что-то переклинило, что R2 должен стоять исключительно за R1, потому и не мог понять, как это он на измерение не влияет .

Но вариант 1 не устраивает тем, что опрос цепей (их может быть 64) должен быть обязательно импульсный. Постоянным током низя (ТЗ не позволяет).

Если пойти по варианту 2, то при запуске токового генератора мультиплексоры остаются незащищенными. Выносить R2 за мультиплексоры низя - диапазон измерения не позволяет.
Ограничить напряжение источника тока (до безопасного для измерительной схемы уровня) тоже нельзя, т.к. при запуске в цепи требуется развить ток 1А. Соответственно при сопротивлении цепи 20Ом, требуется напряжение 20 В. Мультиплексоры такого не переживут.

Вот и ломаю голову... Честно говоря, при быстром рассмотрении, понравился вариант с adg465/7 от Tanya. Только вот с поставками беда. Теперь вот над электронными ключами со стабилитронами задумался...

"Если же предполагалось подавать и контролирующий ток (250 uA) через мультиплексер, то надо ограничить напряжение на выходе источника тока до рабочего диапазона этого мультиплексера (а лучше до рабочего напряжения ADC, чтобы не использовать дополнительные цепи ограничения тока), подавать на измеряемую цепь, а _другим_ мультиплексером из той же точки подавать на ADC."
Что-то не понял, как это "...а _другим_ мультиплексером из той же точки подавать на ADC."?

Да, согласен, мультиплексоры можно былобы не каскадировать, просто в данном случае речь идет о модернизации, и требуется по максимуму сохранить преждний вариант с минимумом переделок.

Да. Хотя зачем там резистор R1 ?

Вариант 2 я вообще не понимаю - он не имеет смысла. Поскольку коммутирует не ток датчиков, а ток от источника тока до +5V. Я до сих пор не понимаю самой топологии устройства - что, на каждом датчике свой, индивидуальный, источник тока (иначе как совместить показанную структуру с 64-мя датчиками ?) Путь должен быть все равно тем же - разнести коммутацию тока и напряжения по разным мультиплексерам. Но пока из представленных схем непонятно, как это делать. Нарисуйте более подробно, с парой датчиков хотя бы...


Вот увижу более подробный вариант - попробую объяснить. Пока я вообще не понимаю, как работает это загадочное устройство...

Более подробное изложение (без всяких элементов защиты).
Нажмите для просмотра прикрепленного файла


В штатном режиме генераторы тока не работают. Требуется лишь опрашивать внешние цепи на предмет обрыва, либо КЗ.

При запуске генераторов тока, внешние цепи не опрашиваются. Во время работы генераторов тока и требуется защитить мультиплексоры.


Резистор R1 требуется для ограничения тока опроса до требуемой величины (250 мкА). Опрос производится 5-и Вольтовым напряжением.

Т.к. опрос должен быть только импульсным, то чтобы не мудрить ничего лишнего R1 должен стоять перед мультиплексорами.

В кратце, пожалуй, всё.

Двойной комплект мультиплексеров. Один комплект подает +5V через токоограничительный резистор или диод (по на канал) на датчики, второй (тоже с резистором на входе) снимает напряжение непосредственно с датчика. Не надо гонять ток опроса через тот канал, по которому контролируется результат, ни к чему хорошему это не приведет.

Спасибо. Мысль интересная.

Настораживает еще 1 момент. Если в силу каких-либо причин, например сбой контроллера, мультилексоры вывесятся в Z-состояние, а источник тока будет работать, не пробьет ли входы мультиплексоров? Это я про целесообрахность установки диодов цепляющих канал на + и -5 В. Там никаких тонкостей по выбору данных диодов нет? Или это лишнее и внутренних диодов мультиплексоров вполне достаточно?

Полагаю, вполне достаточно. Но, если мучает паранойя, можно поставить по одному BAT54 на каждую пару каналов. Много места это не займет, а уж от превышения (и, в принципе, возможного "тиристорного эффекта", если источник тока может включаться при отсутствии питания на мультиплексерах, защитит на 100%).

СПАСИБО!