Дизайн народного RLC-метра (RLC-3)
ATLab: Начать с изложения подробной математической модели прибора. Это позволит всем желающим попробовать свои силы в разработке прибора, давать предложения по существу
Не знаю, что вы имеете в виду насчёт подробной математики, поэтому начну с азов, а там будем спрашивать, уточнять и добавлять по ходу дела.
Итак, есть последовательная цепь, состоящая из генератора синусоидального напряжения частоты f, известного стабильного во времени сопротивления R0 и неизвестного сопротивления Zx, причём Zx=r+1/(jwCх), если это ёмкость Cх или Zx=r+jwLх, если это индуктивность Lх, r – сопротивление потерь последовательной схемы замещения, w=2pi*f - круговая частота, j - мнимая единица.
Из теории электрических цепей известно, что ток в участке цепи, состоящей из последовательно соединённых сопртивлений R0 и Zx определяется следующим образом I=U/(R0+Zx), где U - напряжение, приложенное к участку цепи.
Очевидно, что напряжения на R0 и Zx в силу закона Ома определяются уравнениями U0=I*R0=A+jB и Ux=I*Zx=C+jB соответственно. Отсюда можно легко вывести формулу для неизвестного сопротивления Zx=Ux/I=R0*(Ux/U0)=(AC+BD)/(CC+DD)+j(BC-AD)/(CC+DD)
Тогда, действительная часть r=R0(AC+BD)/(CC+DD), соответственно мнимая часть x=R0(BC-AD)/(CC+DD)=wLх для индуктивности, если х>0,
или x=R0(BC-AD)/(CC+DD)=1/(wСх) для ёмкости, если x<0. Зная коэффициенты A,B,C и D, знак х и частоту легко рассчитать значения r, а также Сх или Lх.
Коэффициенты A,B,C и D определяются из преобразованием Фурье входных данных U0(i) и Ux(i) для частоты w. Про ПФ в следующий раз, если будет нужно.
<b>ATLab ну зачем там Mega128 и 24 битные АЦП? Для крутизны или есть расчет, из которого видно, что без них не обойтись? Два 16-битных ADS1110 стоят дешевле одного ADS1252
Не, ну давайте 4004 приспособим, но ведь 21-й век на дворе 
. Нужен удобный проц с аппаратным умножителем и достаточной памятью для накопления U0(i) и Ux(i), для этого нужна память. Вгрубе, тут так: чем больше точек, тем точнее результат, надо подкопить точек не за один период, а за 50-100.
Теперь по 24-битникам. Они сразу и бесповоротно решают проблему динамического диапазона измерений. Если вы хотите мерять от 10^-2 Ом до 10^+8, то это, извините, как-никак 10 порядков, а 24-битник даёт только 7, отношение даёт 14. Для сравнения, 15-битный ацп даёт всего 4 порядка, отношение 8, поэтому разработчики, используя относительно малобитный ацп, и ставят усилители на 1, 10, 100 и т.д. Я не так сильно стою именно за ADS1252, хотя у меня есть 2 штуки (не знаю, куда приткнуть), есть масса возможностей, давайте обсудим. Например, есть прекрасный сдвоенный AD7264 со встроенными регулируемыми усилителями Ку=1-128.
chav1961: эту проблему можно решить и иным способом - все-таки применив вместо R0 цифровой потенциометр. Этот девайс тоже недорого стоит, и никаких ключей для работы не потребует
Давайте по-подробнее, тип, на каких частотах может работать, точность...
Создание хорошей схемотехники определяется способностью отойти от "общепринятого" которое было затверждено ранее, вовремя используя новые узлы и идеологию.
GM: использование только одного опорного резистора R0=1 кОм, что избавляет схему от массы ключей.Хорошая мысль! Но за это надо заплатить 24-битным АЦП..
в помехах от несовершенства дешевого конструктива утонут младшие биты.Накопление тут немного поможет, но обработка длинных отсчетов требует и более производительной "числодробилки".
Попробуем и еще дальше порассуждать...вспомнив, что у нас НЕ ГЕНЕРАТОР а DDS СИНТЕЗАТОР.. А ранее, это ВСЕГДА был один, или несколько, каких-то стабильных генераторов. Теперь у нас есть возможность без дополнительных затрат иметь стабильную УПРАВЛЯЕМУЮ ПРОГРАММОЙ ЛЮБУЮ ПЕРЕМЕННУЮ ЧАСТОТУ, А ЭТО МЕНЯЕТ ИДЕОЛОГИЮ ПРОЦЕССА ИЗМЕРЕНИЯ. При измерении предварительно меняем частоту до получения определенного, удобного для оцифровки, диапазона аналогового сигнала. Таким образом, в нашей задаче, мы можем иметь ОЧЕНЬ ПРОСТУЮ АНАЛОГОВУЮ ЧАСТЬ. Рискну предположить, что в тупом пределе, -сдвоенный компаратор для наидешевейшего варианта Для нормальной точности все-же нужно АЦП разрядов,например, на 8 для усреднения значений... Естественно, подразумевая теперь только один опорный резистор.
GM: Вот, открываю новую ветку, Инициатива во все века была "наказуема", поэтому, думаю именно Вам, GM, необходимо периодически "подводить итоги" в этой ветке, направляя течение в нужную, конструктивную сторону..
GM: Для измерения L или C вполне подходит, а для измерения R - нет.
Действительно так... Положим LC пока на полочку. Надо думать дальше..ПРО ИЗМЕРЕНИЕ "R"! Красивого, пока ничего в голову не приходит..
Навскидку разумно все-же менять амплитуду на входе, сколько сможем менять, настолько и динамический диапазон снижается. Это важно. Вот интересно, можно-ли программно опору на ЦАПе менять? Хотя-бы разряда на четыре (16 раз).Но и это очень мало..
GM: ну а в измерителе с 24-битным сразу оцифряют. Думаю, при практической реализации, шум АЦП на таких уровнях больше шума усилителя, в этом фокус.Это и понятно, усилитель "весь аналоговый" а на разводке АЦП наведенной грязи хватает. Если прикинуть, то 24 разряда,- это 16777215 уровней. Тут шутки в сторону! : Если верх 10вольт, то квант вроде 1,6 микровольта? В простой дешевой конструкции на обычной двухслойной плате и без гальванических развязок, такое не работает!