Дизайн народного RLC-метра (RLC-3)

vlad5: Хочется что бы прибор остался все таки портативным, в этом я вижу его конкурентное преимущество.

Портативность вещь хорошая, но как ее определить? К примеру какое время работы от батарей/аккумуляторов характерно для портативного прибора, какой емкости? Габариты тоже вопрос.

vlad5: Сейчас у Вас идет улучшение свойства номер 3 (качество прибора), и как обычно, за счет свойств номер 1 и 2.

Ни в коем случае, новая схема на 1 корпус сложнее чем старая.

vlad5: Вот тут и наступает философский вопрос: как сбалансировать эти качества чтобы и качественно и не дорого, а еще и портативно. Разработка любого устройства - это ВСЕГДА компромисс.
Что касается схемотехники, напряжения питания +-15В великоваты для портативного устройства, желательно хотя бы +-5В, а еще лучше просто +5В (один преобразователь дешевле двух, и шумов меньше).

Это так нарисовано, схема легко переделывается и под однополярное питание,собственно я две и делаю. Просто я выбираю из того что есть, либо плохенький оу MCP6002 но R-R и однополярка, либо TL072 который сильно лучше но питание двуполярка минимум +-5 вольт. Преобразователь питания я на макетке отработал, так что и тот и тот вариант годный. На тл будет больше потребление понятное дело.

vlad5:Иметь интерфейс связи с компьютером конечно неплохо, но это не должно быть целью.

Это не интерфейс с компьютером, это изоляция измерителя от всего остального. Почитайте даже эту тему, много кто хочет приделать к моему приборчику другой экран, другие кнопки или еще чтото другое. Измерительную часть при этом никто не трогает, тем не менее платы переразводят с ухудшением аналоговой части, в прошивке вообще никто пока не разобрался и варианты прибора с другим экраном, например, скорее всего не родятся. Было бы проще если бы народ при подобном желании просто делал свой экран с авр или еще чем удобнее и подключал по компорту к измерителю.

GM: 1) Чем огород городить с таким "гибридным интегрирующим ацп", не проще ли поставить интегральный 24-битный ацп, скажем, AD7794? Который даже в чипдипе стоит 360 руб.

Если по сути, как вы собрались обмерять переменку с помощью ацп , который рассчитан на постоянный ток? График подавления помех данного ацп показывает что например 10кгц он подавляет всего на 30дб. Есть много других вопросов в тему. Такой микросхемы у меня под рукой нету, так что проверить что там на самом деле я не могу.

GM:2) У выбранного вами мультиплексора невысокий коэффициент подавления пролезания в соседний канал (crosstalk) - всего -50 дБ, гораздо ниже чем разрешающая способность 24-битного ацп - 138 дБ.

Да, обратите внимание на схему. Паразитные сигналы другого канала будут скомпенсированы а в измеряемом дадут ошибку усиления относительно постоянную во времени.

GM:3) В СД вы теряете половину энергии измеряемого сигнала, поскольку интегрируете только одну половинку синусоиды. Мне кажется, лучше честно проинтегрировать обе половинки сигнала за вдвое меньшее время (заодно все чётные гармоники обнулите), затем вычесть программно один сигнал из другого. [Вообще-то, лучше поставить пару инструментальных усилителей, которые сразу дают напряжение на измеряемом импедансе или на опорном сопротивлении]

Опишите схему , позволяющую проинтегрировать обе половинки сигнала. Если соберетесь делать инвертор на оу прикиньте ошибку фазы, которая будет вноситься в измерение за счет того, что инверсный сигнал отстает от прямого.

GM:4) Вариант подключения платы прямо к компьютеру ведёт в варианту некоего не всегда удобного стационарного прибора. Для измерителя импедансов предпочтительнее иметь мобильный автономный прибор, как тестер.

Вариант подключения к компутеру не основной, основной это два блока соединенных через rs232 один измеритель а второй экран с кнопками и своим контроллером.

Neekeetos: К примеру какое время работы от батарей/аккумуляторов характерно для портативного прибора

Для портативного прибора в промышленности требуется работа от батарей без подзаряда в течение как минимум двух рабочих смен, то есть 16 часов. Что касается габаритов, на мой взгляд, размеры портативного прибора должны быть примерно равны пачке сигарет или китайского тестера D830. Места много не занимает и в руке держать удобно.

Neekeetos: Ни в коем случае, новая схема на 1 корпус сложнее чем старая.

Это очень хорошо что все устройство остается достаточно простым.

Neekeetos: Преобразователь питания я на макетке отработал

А на чем сделан преобразователь? Не будет от него какой-либо несинхронной импульсной помехи на усилители и АЦП, что испортит чувствительные диапазоны? Может стоит его тактировать от микроконтроллера?

Neekeetos: Это не интерфейс с компьютером, это изоляция измерителя от всего остального.

Да я понял идею. Просто разницы нет, что присоединить к интерфейсу - компьютер или другой контроллер с индикатором. Одно время в соседней ветке делали DDS-генератор на таком принципе, все законченными функциональными модулями, все четко и красиво. Только вот из-за этого генератор потерял в портативности, а в качестве не сильно выиграл
Не смотря на все удобство такого подхода (открытая система и интерфейсы) фактически никто, подчеркиваю НИКТО не взялся подключать какие-то альтернативные кнопки и индикаторы в интерфейсный модуль генератора. Так что нет смысла гнаться за универсальностью, делайте как удобно лично для Вас. Делить на несколько контроллеров устройство есть смысл в том случае, если производительности одного не хватает, а два более простых дешевле одного более сложного и дорогого.

vlad5: А на чем сделан преобразователь? Не будет от него какой-либо несинхронной импульсной помехи на усилители и АЦП, что испортит чувствительные диапазоны? Может стоит его тактировать от микроконтроллера?

На счет второго мк я пока просто прикидываю, может и в один все втиснется, в другом корпусе например.

Neekeetos: Было бы проще если бы народ при подобном желании просто делал свой экран с авр или еще чем удобнее и подключал по компорту к измерителю.

Золотые слова, вот такой мне видится философия новой конструкции.
Открытая архитектура, и пусть каждый сам добавляет к ней всякие вкусности по своему желанию.
Как в компьютере!

А я всё об одном. Вот есть заводские мультиметры. Если измеряется маленькое напряжение на высокомном источнике (фотодиоде, например), то движения рук вокруг мультиметра влияют на измерение, мобильный телефон влияет, соседство с радиолюбительской радиостанцией влиет. А надо ж в расчеты какую-то измеренную цифру вставлять.
Мне хочется состыковать измеритель от Neekeetos с блютуз модулем, но если этот модуль заметно влияет на измерения, то хочется наперед знать к чему готовиться в плане борьбы с этим влиянием.

Neekeetos: GM: 1) Чем огород городить с таким "гибридным интегрирующим ацп", не проще ли поставить интегральный 24-битный ацп, скажем, AD7794? Который даже в чипдипе стоит 360 руб.
Если по сути, как вы собрались обмерять переменку с помощью ацп , который рассчитан на постоянный ток? График подавления помех данного ацп показывает что например 10 кГц он подавляет всего на 30 дБ

Ну, если по сути, то на выходе классического СД будет-таки постоянка...

Neekeetos: GM: 2) У выбранного вами мультиплексора невысокий коэффициент подавления пролезания в соседний канал (crosstalk) - всего -50 дБ, гораздо ниже чем разрешающая способность 24-битного ацп - 138 дБ.
Да, обратите внимание на схему. Паразитные сигналы другого канала будут скомпенсированы а в измеряемом дадут ошибку усиления относительно постоянную во времени

Нет, это вы обратите внимание на предлагаемую вами схему. Вы интегрируете 3 мВ с выхода U3.3 (вход 15 мультиплексера), а в это время с выхода U3.2 (вход 14 мультиплексера) шурует синхронный сигнал амплитудой 1000 мВ, и просачиваясь с АХ на ВХ даёт те же самые 3 мВ (поскольку просачивание составляет 50 дБ). И что вы в таком случае измеряете? И чем это может быть скомпенсировано?

Neekeetos: GM: 3) В СД вы теряете половину энергии измеряемого сигнала, поскольку интегрируете только одну половинку синусоиды. Мне кажется, лучше честно проинтегрировать обе половинки сигнала за вдвое меньшее время (заодно все чётные гармоники обнулите), затем вычесть программно один сигнал из другого. Вообще-то, лучше поставить пару инструментальных усилителей, которые сразу дают напряжение на измеряемом импедансе или на опорном сопротивлении
Опишите схему, позволяющую проинтегрировать обе половинки сигнала. Если соберетесь делать инвертор на оу прикиньте ошибку фазы, которая будет вноситься в измерение за счет того, что инверсный сигнал отстает от прямого

Поставьте два ОУ с Ку=1 и с Ку=-1, это что, проблема?

Михалыч А: Мне хочется состыковать измеритель от Neekeetos с блютуз модулем, но если этот модуль заметно влияет на измерения, то хочется наперед знать к чему готовиться в плане борьбы с этим влиянием.

GM: Ну, если по сути, то на выходе классического СД будет-таки постоянка...

Может в идеальном сд так и будет, в реальном вы не сможете настолько подавить помехи для использования вашего волшебного ацп. В любом случае пробуйте,обмеряйте, может я и не прав тут.

GM: И что вы в таком случае измеряете? И чем это может быть скомпенсировано?

математика тут такая, интеграл синуса за период равен нулю. Раз вам лень я вам формулу нарисую - S = N ( S(0...pi)(A) + S(pi...2pi)(B) + Kop* (S(0...pi)(B) + S(pi...2pi)(A) ) ) +С где N количество полных периодов интегрирования, Kop - коэффициент проникновения соседнего канала, S это интеграл. Как я уже писал, в данном случае проникновение каналов приводит к изменению коэффициента усиления, которое постоянно. Учитывая, что интеграл синуса или косинуса за полный период равен нулю получаем такую формулу для полного заряда интегратора -
S = N (1-Kop) ( S(0...pi)(A) + S(pi...2pi)(B) ) + C . Каналы измерения разнесены на разные микросхемы, так что остальных занятных эффектов не ожидается.

GM: Поставьте два ОУ с Ку=1 и с Ку=-1, это что, проблема?

Ну да, проблема, то что вы советуете это чистая теория, примерно как ваш классический СД, никто его не собирал нигде кроме как в уме. Нарисуйте схемку полноценного двухполупериодного СД с оу , которая по вашему должна быть, мы ее обсудим, уверен уже на этапе нарисовок найдете несостыковки и проблемы.

Neekeetos: Выгода тут состоит в том, что не надо сильно заботиться о подавлении синфазной составляющей пары измеряемых сигналов.

А как быть с несинхронными помехами/наводками?

И вообще, миниатюризация почти всегда вредит точности, тут и помехи от преобразователей питания, и худшая экранировка, и бОльшая вероятность повреждения прибора.
Модульный принцип с открытой архитектурой приветствую.
Собственно большая часть ветки посвящена спорам какой вариант лучше -портативный или стационарный, т.е. народ по-разному оценивает показатели качества прибора. Мне весовые коэффициенты в процентах представляются таким образом:
точность и диапазон измерений - 80
габариты и вес 10
цена 10
По поводу мультиплексоров - может быть имеет смыл применить одиночные ключи, и тогда проникновение из канала в канал уменьшится? Конечно, это не выгодно в плане разводки платы - больше деталей, больше места, длиннее связи, но всё же?

Тетраэдр: А как быть с несинхронными помехами/наводками?

Neekeetos: Раз вам лень я вам формулу нарисую - S = N ( S(0...pi)(A) + S(pi...2pi)(B) + Kop* (S(0...pi)(B) + S(pi...2pi)(A) ) ) +С где N количество полных периодов интегрирования, Kop - коэффициент проникновения соседнего канала, S это интеграл. Как я уже писал, в данном случае проникновение каналов приводит к изменению коэффициента усиления, которое постоянно. Учитывая, что интеграл синуса или косинуса за полный период равен нулю получаем такую формулу для полного заряда интегратора - S = N (1-Kop) ( S(0...pi)(A) + S(pi...2pi)(B) ) + C . Каналы измерения разнесены на разные микросхемы, так что остальных занятных эффектов не ожидается.

Свежо предание, а верится с трудом . Кто-то у нас с математикой не дружит. S = N ( S(0...pi)(A) + S(pi...2pi)(B) + Kop* (S(0...pi)(B) + S(pi...2pi)(A) ) ) +С = N S(0..pi)(A + KopB) + N S(pi..2pi)(B+KopA) +С. КорA можно пренебречь, но вот сигналы А и KopB одного порядка и одной частоты и приходят из разных каналов. Как вы их будете разделять или компенсировать?