Ув. коллеги!

Многие давно используют для измерения сопротивлений ратиометрический метод (сравнение с эталонным сопротивлением). Хотелось бы переложить этот способ измерения для переменного тока (измерение проводимости жидкостей).
Сразу подумалось про использование моста из N-FETов, нагрузку поместить в диагональ моста, измерять однополярное напряжение до моста, сопртивлением тр-ров пренебрегаем.
Возникают небольшие трудности с питанием верхних плечей, но вроде как решаемо.
Диапазон измерений 0-50 mS, это (с учетом темп. компенсации) где-то 100 Ом - 100 кОм (бесконечность не пишу , точности 5-7% будет достаточно...

Прошу покритикавать, может я не вижу каких-то подводных камней? Или не знаю устоявшихся проверенных решений?

Дальше встанет вопрос реализовать все это с питанием от петли 4-20, будет еще интереснее...

Задача коммутации моста решена в АЦП AD7730.

так Вы хотите сопротивление измерить или проводимость? метода-то разная

Чересчур избыточно и дороговато, > $20.
По прикидкам, хватит 10-битного встроенного АЦП, если разбить измеряемый диапазон на два куска.


В чем разность метОд, просветите, если не трудно...?

ну Вы же знаете, что зависимость сопротивления и проводимости обратная. поэтому при измерении сопротивления к испытуемому прикладывают ток и измеряют падение напряжения, а при измерении проводимости - прикладывают напряжение и измеряют ток. тогда все линейно


100Ом - 10мСм, 100кОм - 10мкСм - это не соотносится с 0-50мСм. да и жидкость с проводимостью 10мкСм это что?

Хм, я говорил про ратиометрический метод, - источник опорного напряжения, эталонный резистор, измеряемый резистор, общий.
Измеряем напряжение на делителе и дальше пересчитываем в каких угодно еиинцах, хоть в Сименсах, хоть в Омах.

Поясню..
50 mS - 20 Ом, с учетом возможной температуры 70 гр.С - 10 Ом, но для таких диапазонов используется датчик с К=10 (геометрия электродов), отсюда 100 Ом.
Ну а 10 мкС - дистиллят, фигли... Ноль Сименсов не измерить, но отталкиваться от какой-то минимальной цифры надо.

Сопротивление или проводимость между двумя зондами померить не сложно. Для этого не обязательно городить мост - можно обойтись полумостом или просто операционником с конденсатором на выходе.

Засады обычно скрываются в другом: какова измерительная ячейка диэлектрические или проводящие стенки, какова форма и материал электродов, наличие газов в жидкости и т.д., а самое главное - какова частота и тестовое напряжение. Жидкость - не такой простой объект измерений как кажется. Частоту, напряжение и материалы электродов надо выбирать так, чтобы избежать поляризации электродов. Если получите зависимость значения проводимости от напряжения или частоты - не удивляйтесь.

Вы не с простого, эмбеддерского АЦП начинайте, а с методов измерения проводимости (сопротивления. это одно и то же) жидкостей. Простым мостом там не обойтись, показания будут плыть из-за поляризации электродов. Измерительное напряжение должно быть менее 50 -100мВ, в завистимости от формы электродов.
А АЦП - дело последнее, когда уже все измерено и осталось отобразить/ввести данные в систему.
Почитайте про измерители жесткости воды. В свое время наигрался с теми пробирками и двойными дистиллятами...

Почему они должны поляризоваться при переменном напряжении?

ГДЕ почитать? В основном попадаются примитивные статьи любителей аквариумов и комнатных растений

действительно, посмотрел - 5мкСм

При каких значениях проводимости возникает больше проблем, при малых или при больших? Рабочие значения для меня - 1...20 mS. Да и заявил-то я 5...7%
Электроды есть готовые, фторопласт с графитовыми вставками и торчащим кончиком Pt1000.

Обычно при малых, но это субъективно. Факторы, влияющие на результат, от проводимости не зависят.
Без рисунка понять сложно, что за электроды и как они расположены в жидкости.

Если в двух словах - на один электрод подаёте переменное напряжение, с другого - снимаете ток.
Дальше усилитель (если нужен), фильтр (тоже бывает нужен) и детектор - синхронный или амплитудный.
Ну а дальше АЦП и математика.

Ваша упомянутая ратиометричность достигается одинаковым значением опоры генератора напряжения и АЦп. То есть, от самой опоры и её стабильности ничего не будет зависеть, а с выхода АЦП будете иметь значение проводимости, умноженное на коэффициент преобразования.

http://www.cnshb.ru/AKDiL/0048/base/RK/220008.shtm
http://window.edu.ru/window_catalog/files/r39097/mipt044.pdf
Кондуктометрия. Так это называется. Ссылок полно.

Как это нызывается я уже фкурсе.
Первую ссылку видел, ничего познавательного.
А вторая, про микроволновые измерения. забавная. Почувствовал себя полным идотом...

У меня никогда такого не было... Что такое идот?

Не, ну азбуку то я помню еще...

И с этим, вроде как, все ясно.
Проблема сделать ЭТО с питанием от токовой петли (на измериловку останется не более 2 mA).
Поэтому и хочу попробовать, коммутируя нагрузку мостом, подавать на электроды очень короткие (200-300 uS) знакопеременные импульсы с частотой порядка 50-100 Гц.
Вроде как и без усилителей должно получиться. Схему чуть позже накидаю..



Буковка "И" потерялась. Бывает...

А как это?

Плясать нужно от электродов и электролита, не забывая при этом о наличии емкости...

Очень просто.
Операционником.


Смотря от чего запитать вашу токовую петлю.
И почему 2? Минимум-то четыре.


Ну да... При вашей точности хватит одной MSP430 с её 12-битным АЦП.
Методом заряда-разряда опорного конденсатора.
Заряжаете конденсатор постоянным током через известный резистор, разряжаете - переменным через измеряемый импеданс.
По характерным временам и соотношениям уровней вычисляете сопротивление/проводимость.

А контроллер? Кроме того, у XTR116 опора крайне хилая по току, быть может придется что-то дополнительное ставить,
Pt1000 или NTC какой надо, опять-же, подкармливать. Хотя тоже можно (нужно) импульсом.
Короче, - 2 и баста!!

В кондуктометрах (насколько я помню) частота повыше. В Вч десятки МГц, в Нч еденицы КГц. Желательны знания о жидкости, не зря существуют ВЧ кондуктометрия.

Схемку вот накидал предварительно...

токоизмерительный резистор 1кОм при сопротивлении среды 100Ом-100кОм? это Вы так задумали?

Именно я!
Выше написано, что интересующий диапазон измерений 1...20 mS, так что 100 кОм это "на бумаге", реальных всего где-то 10.
Пока пробую без внешнего АЦП, хотя гложут сомнения...
И ОУ, похоже, уберу, питать мост вполне можно и от +5. И защитные цепи тоже лишние, в FET_ах все есть, добавить только один диод к +5...

тогда уж и ключи уберите, прямо с портов сигнал в цепь

т.е. рабочий диапазон 100Ом-10кОм? токоизмерительный резистор в 1кОм вносит максимальную нелинейность в измерительную цепь? так задумано?

а вот "в одном флаконе" -
AD5933 1MSPS, 12-Bit Impedance Converter, Network Analyzer
Impedance measurement range from 1 kΩ to 10 MΩ, Capable of measuring of 100 Ω to 1 kΩ with additional circuitry
Internal temperature sensor (±2°C); Internal system clock option; Phase measurement capability; System accuracy of 0.5%

Ага, а вы из этого флакона сами-то пили?
Похоже, что нет, раз советуете...
У меня на полочке даже демо-борда валяется от АД, но пока что-то ниасилил...
Вблизи точки калибровки ещё куда ни шло, а шаг вправо-влево - и показывает какую-то чушь...
Возможно, это глюки демо-софта, времени пока не было до конца разобраться.

еще не пробовал, но собираюсь ...
объясните, пожалуйста, в чем заключаются ее недостатки для применения в целях, этого топика?

и мне меня очень интересует диапазон 10-1000мСм

Для этого топика может и сойдёт.
Если цена в 20$ за корпус устраивает.
Динамический диапазон вроде не особо широкий и точность тоже так себе...
Мне надо было не ниже 1% на диапазоне от килоом до десятков МОм (по документации вроде как реально), но вот реально без внешней обвязки пока не получилось.

Не понял. Может, набросаете? А то ведь, по мне, так напряжение на один электрод не подашь - его относительно чего-то подавать нужно. И ток с одного электрода не снимешь - цепь-то какая-то должна быть для тока?

на один электрод напряжение, второй через токоизмерительный резистор на землю. на втором измеряется напряжение

я ее еще не опробовал в реальной схеме, однако, в "Схемотехнике" 3/2007 есть внушающее доверие описание измерителя импеданса на основе этой микросхемы ..., хотя внешней обвязки там тоже довольно много, точностные характеристики вполне "на уровне" ...

Шутите, поди?
Относительно земли, как же ещё...
С одной стороны относительно земли подаём напряжение, с другой опять же отн. той же земли (может даже виртуальной) операционником снимаем ток.
Поскольку ток линейно зависит от проводимости, выходное напряжение опера тоже будет пропорционально проводимости.


Дадад, я тоже на эту статью повёлся.
Однако, при той обвеске, которая светит
(а светит динамическое управление усилением как по входу, так и по выходу с постоянной перекалибровкой)
, дешевле и проще сделать всё "традиционно".
Вот разве что с комплексными импедансами повозиться - ГК чего-то имеет на эту тему, радужные планы...

Единственное, что могу посоветовать - не покупать ихний АД-шный кит.
Мало того что он шёл к нам чуть не полгода, так оказался совершенно беспонтовым.
Даже операционник закрысили, который по схеме должен был стоять на выходе - пришлось ставить, что под руку попало
Платка, правда, красивая - есть чему поучиться.
Даже полигоны цифровой и аналоговой земли повторяют контур соответствующих ножек, а в центре - специальная перемычка между землями.
Но всё равно, не стоит она 250 баксов.

Попробуйте для начала поиграться симулятором на сайте AD