Дизайн народного RLC-метра (RLC-3)

Прикупил у местного ремонтника другое табло, всё сразу завелось.

а всё-таки пацаны, как влияет на точность измерения домешивание треугольного шума на выход цапа?

slav0n: а всё-таки пацаны, как влияет на точность измерения домешивание

slav0n: треугольного шума на выход цапа?

Neekeetos: тут гдето в архивах этой темы есть описание

если честно - лень копаться, можно-ли по-точнее?

Neekeetos: треугольный сигнал это вовсе не шум

ок, не шум но помеха

slav0n: ок, не шум но помеха

Привет всем, смотрю тема разработки пока поутихла немножко. Но у меня за это время появились кое какие наработки, а также некоторые философские вопросы реализации.
Предыдущая моя конструкция уперлась в разрешающую способность ацп, поэтому я тут на макете сделал гибридный интегрирующий ацп ( честно скопированый у HP из http://neekeetos.embedders.org/hp_adc.png ), который состоит из интегратора и вспомогательного ацп (который в нашем случае встроен в мк, stm32f100 ). Достоинством такой схемы является высокая точность и линейность характерная для интегрирующего ацп и высокая скорость измерений благодаря использованию вспомогательного ацп. На макете параметры у ацп примерно такие получились - 100 измерений в секунду, разрешение 24 бита, интегрирование входного сигнала - непрерывное. К сожалению те оу, которые мне доступны, довольно ширпотребны, так что с более нормальными возможно получить более качественный ацп.
Я сейчас занимаюсь аналоговой частью схемы, которая выглядит так - http://neekeetos.embedders.org/lcr_analog3.png , тут немного схематично показан интегратор и нету части схемы - источника тестового сигнала. Общий смысл тут довольно обычный - у нас имеются две пары сигналов - ток на шунте и напряжение на измеряемом элементе. Они сразу после повторителей заводятся на два синхронных детектора построеных на аналоговых ключах. Соотв. в один момент времени работает либо один СД либо другой. Выход СД подключен на вход интегратора, который накапливает постоянную составляющую сигнала, что нам и нужно. Каждая пара сигналов будет обмеряться в нескольких точках периода( несколько фаз ), видимо 5 или 7 (чтобы подавить как можно больше гармоник тестового сигнала) согласно табличке , которую я некоторое время назад выкладывал в эту тему. В схеме нету дифусилителя , чтобы получить непосредственно разность двух сигналов тока или напряжения. Вместо этого два сигнала подаются на вход СД, где подключаются на выход поочередно, для тестового сигнала получаем на интеграторе разность , поскольку фазы работы СД для них всегда отличаются на 180градусов. Выгода тут состоит в том, что не надо сильно заботиться о подавлении синфазной составляющей пары измеряемых сигналов.
Вот такие наработки. Хочется услышать полезные(или критические) конструктивные замечания по схеме или устройству аналоговой части.
Философский вопрос состоит вот в чем. Для управления этой схемой( и ацп и сд) требуется довольно таки много выводов (и ресурсов) МК, и подумалось, что можно разделить измерительную часть и часть интерфейса. Можно прикрепить к аналоговой части небольшой мк, который будет заниматься чисто измерениями, а наружу например выдавать данные по компорту? Соответственно сделать и некие команды управления вроде калибровки или задания формата результатов измерений. Интерфейсная платка же будет содержать в себе дисплей, кнопки , и обеспечивать пользовательские функции, например статистику , сортировку измерений и тп. Соотв. любой человек при желании сможет сделать интерфейс себе по вкусу не трогая при этом именно измерительной части. Есть так же интересный вариант подключения платы прямо к компьютеру, тогда в качестве интерфейса уже будет некая программа. Кто что думает?

Neekeetos: Философский вопрос

Neekeetos: Хочется услышать полезные(или критические) конструктивные замечания по схеме или устройству аналоговой части.

Хочется что бы прибор остался все таки портативным, в этом я вижу его конкурентное преимущество. Стационарных и подключаемых к ПК измерителей иммитанса и так полно, а вот маленьких!, дешевых! и качественных! как всегда недостаток. Выбрось любое из этих трех свойств и преимущество будет превращено в недостаток. Сейчас у Вас идет улучшение свойства номер 3 (качество прибора), и как обычно, за счет свойств номер 1 и 2. 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). Добавление пары корпусов 74HC4053 или еще какой мелкой логики или операционных усилителей не сильно скажется на портативности или цене устройства, если при этом произойдет улучшение потребительских качеств прибора (точности или диапазона измерений). Для любительских применений широкий диапазон измерений имеет более высокий приоритет над точностью измерений, т.е. лучше измерять менее точно, но зато в более широком диапазоне. Разбивать прибор на автономные блоки удобно при макетировании или отладке, но это отрицательно сказывается на цене всего изделия. Иметь интерфейс связи с компьютером конечно неплохо, но это не должно быть целью. Приоритет этого свойства изделия где-то в конце остальных свойств, при использовании в любительских условиях едва ли 1% пользователей это реально понадобится хоть раз.

Neekeetos: Кто что думает?

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.

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.

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]

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.

GM: лучше поставить пару инструментальных усилителей

А какие рекомендуете в эту конструкцию? А то "аналоговые девайсы" кусаются по цене. Хотелось бы оценить стоимость всего изделия или основных компонентов и прикинуть "народность" такого прибора. В принципе, если покупать на ebay у китайцев, то может получиться не очень дорого. И в каждую деревню шлют.