Помощь - Поиск - Пользователи - Календарь
Полная версия этой страницы: Измерение ёмкости при наличии шунтирующей проводимости.
Форум разработчиков электроники ELECTRONIX.ru > Аналоговая и цифровая техника, прикладная электроника > Метрология, датчики, измерительная техника
АндрейЦ
День добрый, суть вопроса в измерении влажности через измерение ёмкости.

Имеется пластинчатый(к примеру) датчик ёмкость которого мы измеряем.
Измеряем на переменке, оцифровывая напряжения последовательно включённых датчика и опорного резистора.
Дальше фурье и собственно получение ёмкости. Делаем это для того, чтобы отсечь влияние проводимости влажного материала и влияния места установки на сам датчик.
Датчик надёжно защитить сложно конструктивно, так что измерять планируется именно так. Поскольку диапазон возможных ёмкостей очень небольшой: десятки-сотни пик,
должно хватить и относитеьно малоразрядного АЦП.
Итого, имеем генератор 100КГц, два инструментальных усилителя и МК с 12битным 1Мегасемпловым АЦП.
Но на этапе прорисовки схемы/платы начала терзать мысль, диапазон реактивного сопротивления датчика будет примерно 15Ком-1,5Мом, и эта реактивность будет зашунтирована влажным
материалом. Если материал будет не влажным, а МОКРЫМ шунтироваться будет сотни Ом- килоомы.
Хватит ли мне разрядности ацп увидеть ёмкость на фоне сопротивления.
Пытаюсь помоделировать, будто бы хватает, а "глаза боятся".
xemul
Если худший случай - 1,5 МОм датчика || сотни Ом материала, ей-ей не понятно, на что "будто бы хватает" 12 битов. имхо, кроме изменения сопротивления материала Вы ничего не заметите.
В не-мостовых измерителях иммитанса используется измерение амплитуды и фазы сигнала на нескольких частотах с последующим расчётом RLC измеряемой цепи. Чем в данном случае может помочь фурьёвость, я не знаю.

UPD: догадался - на датчик у Вас подаётся не-синус.
АндрейЦ
Цитата(xemul @ Jan 19 2012, 18:26) *
Если худший случай - 1,5 МОм датчика || сотни Ом материала, ей-ей не понятно, на что "будто бы хватает" 12 битов. имхо, кроме изменения сопротивления материала Вы ничего не заметите.
В не-мостовых измерителях иммитанса используется измерение амплитуды и фазы сигнала на нескольких частотах с последующим расчётом RLC измеряемой цепи. Чем в данном случае может помочь фурьёвость, я не знаю.

UPD: догадался - на датчик у Вас подаётся не-синус.


Подаётся именно синус а посредством фурье планируется именно что вычислить RLC и оставить из вычисленного только С. А кроме омического падения напряжения на сотне Ом, будет и сдвиг фазы на ёмкости.
MaslovVG
Цитата(АндрейЦ @ Jan 19 2012, 18:00) *
Но на этапе прорисовки схемы/платы начала терзать мысль, диапазон реактивного сопротивления датчика будет примерно 15Ком-1,5Мом, и эта реактивность будет зашунтирована влажным
материалом. Если материал будет не влажным, а МОКРЫМ шунтироваться будет сотни Ом- килоомы.
Хватит ли мне разрядности ацп увидеть ёмкость на фоне сопротивления.
Пытаюсь помоделировать, будто бы хватает, а "глаза боятся".

Поднимите частоту синусоиды чтобы уменьшить реактивное сопротивление скажем раз в десять.
xemul
Цитата(АндрейЦ @ Jan 19 2012, 18:00) *
Хватит ли мне разрядности ацп увидеть ёмкость на фоне сопротивления.

Изменение амплитуды на (датчик||материал) при сопротивлении материала 1 кОм и изменении сопротивления датчика на порядок вверх и вниз от 150 кОм (характеристику датчика не знаю, поэтому взял геом. среднее от озвученных значений) составит соответственно 0.6% (4.6 бита 12-битового АЦП) и 5.6% (7.8 бита).
Реактивность датчика не учитывал, т.к. Вы не предполагаете непосредственно измерять фазу сигнала.
АндрейЦ
Цитата(xemul @ Jan 19 2012, 20:50) *
Изменение амплитуды на (датчик||материал) при сопротивлении материала 1 кОм и изменении сопротивления датчика на порядок вверх и вниз от 150 кОм (характеристику датчика не знаю, поэтому взял геом. среднее от озвученных значений) составит соответственно 0.6% (4.6 бита 12-битового АЦП) и 5.6% (7.8 бита).
Реактивность датчика не учитывал, т.к. Вы не предполагаете непосредственно измерять фазу сигнала.


Как бы да, но с активной частью ещё проще,
так как я 2 каналами АЦП измеряю и напряжение на датчике и на последовательно
включённым с ним эталонным резистором. А там, при сопротивлении эталона 1Ком имеем
соотношения от 1 к 15 до 1 к 1500. Паразитное шунтирование даёт от 1 к .1 до 1 к бесконечности в идеале. Та что с одной стороны получается. Фаза же восстанавливается при программной обработке и у меня нет практического опыта, хватит ли разрешающей способности. С другой стороны максимальная проводимось будет только при максимальной ёмкости, ведь если в датчике грубо солёная вода, то и ёмкость его максимальна.
egorr
Вы бы задачу конкретизировали.Влажность какого вещества или газа собираетесь измерять и при каких условиях,с какой точностью это надо делать,в каком диапазоне температур и давления.Что представляет из себя датчик,если готовый-то тип или даташит,если свой,то хотя бы эскиз конструктива с размерами.
Herz
Цитата(АндрейЦ @ Jan 19 2012, 20:13) *
С другой стороны максимальная проводимось будет только при максимальной ёмкости, ведь если в датчике грубо солёная вода, то и ёмкость его максимальна.

Из чего это следует? И как, всё-таки, фурье помогает определить сдвиг фазы, не поясните?
vvs157
Цитата(АндрейЦ @ Jan 19 2012, 18:00) *
Итого, имеем генератор 100КГц, [....]
МОКРЫМ шунтироваться будет сотни Ом- килоомы.
Вы только учтите, Что на таких частотах сопротивление воды или водного раствора соли будет существенно выше, чем на постоянном токе.
Для просмотра полной версии этой страницы, пожалуйста, пройдите по ссылке.
Invision Power Board © 2001-2025 Invision Power Services, Inc.