Всем привет,

пробую использовать LT1990

http://ru.farnell.com/linear-technology/lt...1990/dp/1330733

для измерения не быстро меняющегося высоковольтного напряжения. Надо измерять 0-20кВ, которое изменяется примерно с частотой 50-100Гц, хочется примерно раз в милисекунду знать значение этого напряжения. Само измерение происходит на МК Атмега328. Раньше делал делителем на 100мОм/25кОм без операционника - измерялось устойчиво, но отъедалось в среднем 3 Ватта, чего хотелось избежать.

Попробовал сделать на LT1990, заменив делитель на (1.5ГОм+2МОм)/330кОм. На схеме 1.5ГОм не показан (он собран из 3-х по 500МОм на 10кВ), на его выход воткнут в 2МОм резистор (R6, 3кВ), далее R5=330кОм, C22=100мкФ, с30=10мкФ. Красная дорожка с 6-ой ноги LT1990 уходит напрямую в микроконтроллерный вход АЦП, зеленая дорожка горизонтально по центру - земля. МК от высоковольтной системы по земле разделен индуктором на 10мГн, 0.1Ом, LT1990 также от всех остальных развязана такими же индукторами.

При измерениях получается лажа, значения совсем ни как не коррелируют с тем, что должно быть и гуляют произвольно от 0 до 2В на 6-ой ноге. Если даже на вход R6 подать просто 0-30В, тоже ничего путнего не получается, то есть тут не в ВВ проблема.

Повидимому я что-то не понимаю в устройстве LT1990 (как я понимаю, это почти аналог INA148), только дешевле из-за меньшей точности.

Вдруг кто с этим ОУ работал, или увидели причину моей ошибки, посоветуйте, мне, пожалуйста, что же я тут не то сделал?

Спасибо

ИИВ

...лучше бы схемку нарисовали...а то разбираться по трассировке как-то не очень...

Ref, Gain висят в воздухе. Я тоже не понимаю. Если хотите повторитель, то зачем все это?

Ref на земле, Gain1, Gain2 - да, висят, как в даташите, чтобы был повторитель.


согласен, сейчас нарисую, просто изначально не положил, так как вроде кроме самого ОУ тут больше ничего нет такого важного.

А зачем?

После делителя на 1.5ГОм/330кОм, ток на МК совсем слабый. Хочется его повторить, чтобы устойчиво его измерять. МК надо примерно 10кОм резистор в нижнем плече, то есть, при моем коэффициенте в делителе в 4000 раз, в верхнем плече будет стоять всего-то 40мОм, которые при 20кВольт будут рассеивать 10Ватт. Мне 10Ватт жалко Дополнительно, хочется что-то поставить, чтобы если там какой скачек, то через него в МК не привалило что-то высоконапряженное или отрицательное и МК не ушел в ресет.

Ну... Так у Вас же конденсатор должен стоять параллельно нижнему резистору. МК будет иногда несколько пикофарад от него заряжать.
Но если уж так хочется, то поставили бы повторитель на ОУ с малым входным током...
Ваш же инструментальник имеет небольшое входное сопротивление и предназначен для другого. Но все-равно Вы где-то накосячили.

Благодарю, Вас за ответ, с конденсатором - да, не подумал, но есть, куда вкрячить. Навесным повешу. А с операционниками - еще не разбирался, и это - мой первый опыт, пока, к сожалению, не удачный. Я честно говоря, думал, что это именно и есть такой повторитель с малым током.



Вот тут я в терминологии совсем запутался. По даташитам там в LT1990 на входе два 1МОм резистора стоит. Скажите, пожалуйста, разве этого мало и есть больше, или я окончательно запутался в терминах и не на то смотрю?

...LT1990(на рисунке её внутр.схема)...если питание LT1990 однополярное(от 5 вольт) то вывод REF(1) надо подключить к средней точке(1/2 питания)...выводы(2,5,8)оставить неподключёнными... если внутренний делитель не нужен - лучше поищите что-нибудь с полевыми транзисторами на входе(типа AD820)..

Благодарю, Вас за советы!

Перегрыз дорожку и навесным повесил делитель на 100кОмных резисторах и середину подключил на REF. Стало стабильнее на выходе 2.5В, но все еще не то, что мне надо. Поставить в то же место AD820 или что-то аналогичное пока не могу, переразводка-переизготовление-перепайка платы на 2 недели затянется. Реально не могу понять, почему LT1990 не работает... Уже даже попробовал один выпаять и другой впаять, думая, что LT1990 бракованный (из Фарнела-то) попался, но не помогло.

Ref вход требует низкоомного потенциала... Поставьте "стабилитрон" с резистором от питания.
Что Вы мудрите? Питание, входы и выходы у Вашего ИУ совпадают со стандартной раскладкой ножек ОУ. Вам же нужен повторитель... еще повесить проводочек с выхода на вход. Лучше резистор сверху.

Можно об этом же продолжение... Я знаю, что я что-то не понимаю, но упорно не могу разобраться что именно мне не понятно...

Уже несколько ОУ сжег, и атмегу, и две бездарно разведенные платы в мусорку ушли... Помогите, пожалуйста, как правильно.

Что мне надо: есть 5 входов (P7, P9), на которые подается напряжение порядка +/-5В, которое получено от ВВ делителей. Более того, в исходной схеме у меня есть входы +5кВ, +20кВ, 0, -5кВ, -20кВ. Делителями я их и перевожу в то, что идет на входы P7, P9, так, что P7-1 - это "земля", P7-2, P7-3 - результат деления положительных напряжений, P9-1, P9-2 - результат деления отрицательных напряжений.

Сами напряжения меняются пилообразно, то есть наростает оно за 100-2000мс, потом резко падает до 0. Мне надо знать момент падения с точностью примерно 100мкс, и желательно знать значения в промежутках хотя бы 1000 раз в секунду, для всяких статистических мониторингов.

Из постановки - атмеги328 - должно за глаза хватить. При попытке воткнуть ее напрямую туда даже с питанием от батарейки - она довольно регулярно перезагружается не успевая сохранить ни какую разумную телеметрию. Есть подозрение, что это происходит из-за довольно больших выбросов. Если туда воткнуть обычный прибор UNI-T 71D, то он видет скачки напряжения, осцилл я туда воткнуть боюсь.

Попробовал в свое время с LT1990 - (обсуждение выше) тоже ничего не получилось.

Сейчас пробую поставить между делителями и оцифровщиками дифференциальные усилители, так, чтобы скачки напряжения не перезагрузили атмегу, но и измерения проходили бы быстро и аккуратно. Сейчас стоит схема как на картинке, если все резисторы на ней 2кОм - атмега или горит, или перезагружается, если резисторы порядка 1мОм - атмега ловит какой-то шум. Промежуточные значения я еще не пробовал.

Скажите, пожалуйста, в правильном ли я направлении двигаюсь, и, если да, как правильно расчитать номиналы резисторов, а если нет - в каком направлении копать?

Спасибо

ИИВ

Вы упорно называете LT1990 "ОУ". А это вовсе не ОУ, это дифференциальный усилитель, высоковольтный. Который для вашей задачи нафиг не нужен, вам и в самом деле лучше использовать обычный ОУ с малыми входными токами. Я догадываюсь, что его "высоковольтность" для вас былa притягательнa, но онa для вашей задачи абсолютно бесполезна и даже вредна.

Поставьте свой делитель с гигаомными резисторами, потом обычный повторитель на обычном rail-to-rail ОУ, и все. Только вход ОУ защитить не забудьте, а то сдохнет.

Огромное спасибо за ответ! Я подозревал, что так, но, мне это ВВ ДУ (INA148 или LT1990) туда поставить посоветовал один мной уважаемый человек, поэтому я сильно на этом зацикливался...

Можно последний вопрос... надеюсь, что последний, до успешного решения задачи:


скажите, пожалуйста, разумно ли это сделать TVS диодами (вопрос не в цене, а чтоб работало), или надо что-то другое делать? Например, такими: http://ru.farnell.com/jsp/search/productde...jsp?sku=1748614

Спасибо

ИИВ

TVS - довольно дубовые устр-ва, однако у них большие утечки. Я бы посоветовал сначала поставить газоразрядник (GDT) на землю, а после него (т.е. через резистор) диоды с малыми утечками на землю и питание.

А просто резистор высокоомный и внутренние диоды.... Т.е. - ничего не ставить. Смело, по-пионерски.
Там же еще конденсатор в нижней части делителя должен стоять. От иголок. И еще конденсатор в обратной связи, для урезания полосы и шумов.
А в статике все можно посчитать.
Но береженого разрядником не только Бог бережет.

Там, где есть 20 кВ, там будут и электростатические разряды. В отличие от испытаний на ЭМС, они будут не снаружи корпуса, а внутри. Надо бы защититься.

А кондер в делителе, конечно, нужен.

Уважаемые, Tanya и =AK=,

огромное Вам спасибо за дельные советы. Теперь многое мне понятно, надеюсь, что последовав Вашим советам все у меня наконец-то заработает. Очень надеюсь, что вскоре подниму эту тему снова, чтобы рассказать, что теперь все работает!

С уважением

ИИВ

Сначала схему опубликуйте. Со всеми номиналами. Тогда и нам будет понятно.

А вы выкиньте 330 кОм и засадите 1.5 ГОм прямо на (-) вход любого стандартного MOSFET или JFET опера. А резистор нижнего плеча поставьте с его выхода на (-) вход опера (выберите нужное значение). С (-) входа опера поставить пару встречно включенных диодов на землю (защита входа), и (+) вход опера туда же. Получите правильный и хорошо защищенный измеритель высокого напряжения.

Недостаток только один - он инверсный и потребует минуса питания (при положительном высоком), но у вас разнополярные напряжения и все равно нужен инвертор со смещением. Поэтому желательно присобачить еще один опер в дифрежиме, чтобы он смещал ноль в 2.5 В для АЦП процессора.

Без вопросов, посоветуйте, пожалуйста, в чем опубликовать? Схема у меня сейчас в пикаде, то, что до повышающего транса - примерно 140 компонент, после него два двухполупериодных каскада на 5 ступеней и делители - еще 80 компонент. Первая часть нарисована, вторая - собрана навесным, так как всяко она в масле плавает, и плату на нее тратить не было ни времени, ни нужды. Если пикадову часть джипегить - будет не читаемо, если в исходниках, то надо еще и мою библиотеку компонент тащить, не факт, что кто-то даже решиться это все барахло зачитывать... Скажите, пожалуйтса, как поступить?

Спасибо Вам за интересный совет, как раз с учетом всех советов развожу новую плату и попробую тамже заимплементировать Ваш подход. Благо всяких положительных и отрицательных напряжений у меня на плате уйма.

Так сделать, конечно, можно. Но практической пользы от этого решения никакой, разве что защита входа изящнее получается. За счет двуполярного питания и второго опера получится и сложнее, чем с обычным повторителем на R-R ОУ, и погрешность дополнительная появится. А ведь придется еще и вход АЦП защищать от случайного попадания отрицательного напряжения с выхода ОУ.

Преимущество такого решения по сравнению с повторителем на R-R ОУ состоит в том, что можно будет точно мерять напряжения начиная с 0, поскольку R-R ОУ обычно не обеспечивает точности вблизи 0. Однако я сомневаюсь, что ТС это требуется. Однако если такое действительно нужно, то нетрудно подать небольшое смещение на вход повторителя, используя опорное напряжение АЦП.

Будьте проще. Только тот фрагмент, который тут обсуждается - Делитель, аналоговая измерительная часть, ее питание.



Так я такое именно и предлагала. С конденсатором еще в обратной связи. Только предварительный делитель тоже с конденсатором будет тут очень полезен. Или такая же по сути цепь - High - R1, конденсатор на землю, R2, "-" вход ОУ. На один резистор меньше. А чуть выше - в разрыве R1 можно поставить и разрядник.

Ну например так:

1. Ставите драйвер принтера doPdf
2. Настраиваете печать из PCADа (в виде нескольких отдельных Print Job)
3. Печатаете их все (одновременно) на doPdf
4. Получате многостраничный pdf со схемой

Вот как раз практический опыт и говорит о том, что вывоковольтные входы следует делать именно так. По многим причинам и надежная защита (именно на землю, а не на источник напряжения) - одна из них. Попытка применять высоковольтный делитель и измерять напряжение приводит к массе погрешностей, влиянию токов утечек, появлению "лишних" фазовых сдвигов и т.д.

Вот это место подробнее, пожалуйста. Откуда возьмутся дополнительные погрешности (по сравнению с инвертирующим вариантом), почему появляется "влияние токов утечек", и в чем причина "лишних фазовых сдвигов"?

1. Как только входная нога опера не не земле - с нее идет ток утечки, а входные токи весьма малы. Понятно, что и вокруг ноги на потенциале можно сделать петлю с тем же потенциалом - но вы это делаете? А ведь утечки бывают не только по поверхности, но но и внутри текстолита (влажность, флюс и т.п.) - неоднократно сталкивался. Тут и петля не всегда помогает. А вот нулевой потенциал легче обеспечить.

2. Защитный элемент (именно встречно включенные диоды - не стабилитроны и т.п.) должен идти именно на землю, а не на какой-то потенциал, импульсные токи при пробоях могут быть велики. При смещении входа опера от земли, защитный элемент вынужденно подключается к тому же потенциалу - это плохо. Гораздо проще поставить второй опер, который обеспечит и инверсию (если надо) и смещение - надежность защиты существенно повышается. Тем более, что опера практически всегда сдвоенные.

3. По моей схеме вход опера - виртуальный ноль и имеет нулевое входное сопротивление. Поэтому паразитная емкость со входа на землю - не влияет. А в делителе напряжения она образует интегрирующую цепочку (вместе с нижним резистором делителя). Опять же, при малом резисторе не очень страшно, но, при напряжениях под 20 кВ, он довольно велик.

Татьянино предложение (немного модифицированное) - ставить два резистора последовательно, основную защиту делать перед последним резистором - приемлемо, но эта точка перестанет быть виртуальным нулем и снова начнутся емкости и токи утечки. Но если выбрать небольшой резистор - то получится нормально. В данном случае он (практически) не входит в делитель и его можно выбрать произвольно малым.

Для электрометрических усилителей это было бы уместно. А у ТС в нижнем плече делителя стоит 330к. Если принять сопротивление утечки 100М, то дополнительная погрешность составит 0.33%. У резисторов погрешность больше.

И раз уж взялись рассуждать об утечках, то почему вас напрягает утечка через нижнее плечо делителя (а на нем всего 3В, сопротивление 330к), но совершенно не волнует утечка через верхнее плечо - где напряжение 20 кВ, а сопротивление 1.5 ГОм? Где логика-то?


Не больше, чем предельно-допустимый ток диода. То есть, от силы один ампер для маломощных импульсных с малым током утечки. Что является совершенным пустяком и, поскольку импульс короткий, будет съедено ближайшим конденсатором развязки.


Разве? А поставьте-ка кондер с отрицательного входа ОУ на землю и наслаждайтесь самовозбуждением.


Ну, а это просто безграмотный бред. Вот вам ликбез по делителям напряжения, читайте и учите наизусть формулу (2.4). Как следствие этой формулы, для делителя так или иначе придется ставить конденсатор в нижнее плечо, об этом уже говорили. Так что упомянутая паразитная емкость на землю играет не негативную роль, как вам кажется, а позитивную.

Это ежели принять сопротивление утечки 100М. И при каком, простите напряжении? А ежели не принять? И учесть флюс и влажность? Никогда не сталкивались с реальными условиями?

А насчет погрешности резисторов это вы круто загнули, вероятно никогда не сталкивались с нормальными делителями с точностью до 0.01% - посмотрите хотя бы тут.


Вы, вероятно никогда не видели высоковольтные делители. Они делаются так, что утечки в верхнем плече практически исключены. Ну, по крайней мере, ежели их делают грамотные специалисты, знающие специфику.


Вот тут, как раз и видна ваша полная безграмотность в этом вопросе. Посчитайте ток через паразитную емкость порядка 10 пф при перепаде напряжения в 20 кВ (пробой) с фронтом порядка 10 нсек. И учтите внутреннее сопротивления и паразитную индуктивность своей емкости. И переколёбы на всех паразитных контурах тоже учтите. А также вспомните и про грозовой импульс, на воздействие которого должны быть рассчитаны практически все высоковольтные схемы. А речь идет об общих принципах построения, перепад напряжения может быть и 200 и 700 кВ.


А про компенсацию нижнего плеча емкостью, параллельной резистору ОС никогда не слышали? Только эту емкость вы ставите сами, в отличие от паразитной емкости. И неконтролируемой емкости элементов защиты.


Благоговею перед столь грамотными людьми. Спасибо, конечно, но с этим я знаком уже много лет. Вот только вопрос какой конденсатор - тот который вы выбираете сами или тот, который случайно получается.

Что-то вы, похоже, просто выеживаться начали.

Эта точка и не была нулем. В эту точку можно включить и разрядник и конденсатор на землю. А можно еще один "лишний" резистор.
Если стационарный потенциал порядка десяти вольт, то никаких утечек (выше пикоампера) там не будет. Да и не волнует... Если на вход идет порядка мегаома. Конденсатор уберет пички и отфильтрует вход, как нужно ТС - у него АЦП до 10 килогерц. ОУ можно даже взять экзотический для особо привередливых - OPA380.

С нижнего плеча делителя через повторитель сигнал поступает на вход АЦП МК. Питание МК 3.3В. Соответственно, на нижнем плече делителя округленно 3 В максимум, о чем вам было сказано битым словом.

А ежели не принять, то устройство, скорей всего, правильно работать вообще не будет. Поскольку есть еще верхнее плечо делителя, о чем вам тоже было сказано битым словом. И даже если большая часть верхнего плеча этого делителя собрана навесным монтажом и плавает в масле, то все же провод, пришедший оттуда, никто в здравом уме не будет подключать ко входу ОУ, от такой дурости никакие диоды не спасут. Этот провод следует подключить к газоразряднику, второй конец которого следует посадить на "грязную" землю. От газоразрядника через резистор - к схеме диодной защиты и входу ОУ.

Так вот, последний из упомянутых резисторов достаточно выбрать равным сопротивлению нижнего плеча делителя(330к), и сразу становится видно, что ваши инсинуации абсолютно беспочвенны. На нем будет падать столько же, сколько на нижнем плече делителя, за счет чего через ПП будут течь тот же ток утечки. Однако этот ток утечки будет вносить погрешность с противоположным знаком, компенсируя погрешность утечки нижнего плеча.

Более того. Вы совсем не дотумкиваете, что в предлагаемой вами схеме через ПП резистора обратной связи ОУ течет ровно такой же ток утечки, как через ПП резистора нижнего плеча обычного делителя. И посему вносит одинаковую погрешность для обеих схем. Поскольку на этих резисторах падает одинаковое напряжение. И, соответственно, если ваша "критика" (а в сущности - ламерское выеживание) имела бы хоть малейший практический смысл, ее следовало бы применить к обеим схемам.


За ссылочку спасибо. С такими делителями, действительно, не сталкивался. Отмечу, что точность 0.01% - только для делителей на 2 кВ, а здесь речь идет о 20 кВ. Так что не гоните, для 20 кВ у них ничего лучше 0.1% не видать.

"Нормальными" их назвать можно только ради красного словца. Трудно даже представить, сколько они могут стоить, я думаю, речь идет о сотнях долларов, если не о тысячах. На фоне их цены экономить на ПП и монтировать их (и сопутствующие схемы) на копеечный FR4 есть чистая дурость. Да еще и закладываться при этом на неотмытый флюс, это вообще дурость в квадрате.


Расскажите про эту специфику и как они делаются, это интересно. Впрочем, сильно подозреваю, что кроме растопыривания пальцев за этим вашим заявлением опять ничего нет, снова будете ламерский бред нести.


Угу. "Где-то там" ток может быть большим. Однако маломощный диод выйдет из строя (а диоды с малыми утечками - маломощные) , если ток через него превысит примерно 1А. По этой причине защита одними только диодами - есть признак полной вашей безграмотности в данном вопросе. Защиту надо делать так, чтобы через последнее звено защиты - диоды - ни при каких обстоятельствах не протекал импульсный ток более чем 1А.


Вы несли дикую ахинею про то, что "паразитная емкость со входа на землю - не влияет, а в делителе напряжения она образует интегрирующую цепочку вместе с нижним резистором делителя". А теперь лезете в бутылку, когда вас ткнули носом в ликбез для студентов.

Самым страшным специалистом является не безграмотный - он спросит, и не грамотный - он знает, а именно полуграмотный, которому кажется что он знает все.

Беда в том, что людям недалеким неведома рефлексия, поэтому собственные речения они неспособны приложить к себе. Если бы не это, можно было бы даже похвалить за самокритику.

Ну, высосали вы из пальца "дополнительные погрешности", "влияние токов утечек" и "лишние фазовые сдвиги", стремясь расхвалить свою схему, так пора бы уж вам угомониться, чем громоздить поверх этого ворохА еще больших глупостей и строить козьи морды, когда вас уличают в элементарном невежестве.

Пошел за креслом и попкорном