RLC-X
Конечно понимаю что тем по данной тематике уже накопилось немало, но у меня есть некоторые идеи которыми хотелось бы поделиться и возможно услышать некоторые взамен. Итак прежде всего вот список того что как мне кажется является недостатком и присутствует в тех конструкциях что я видел ( использующих принцип измерения векторов тока и напряжения, список не для критики а для сравнения с тем что будет дальше предложено
) :
- Так как после входной цепи присутствует элемент -опамп вычитающий два напряжения (чтобы найти либо напряжение на шунте либо на самом измеряемом элементе) то на границах диапазона измерения точность будет падать из за влияния CMRR (величины подавления синфазной составляющей входного сигнала), вместо разности на выходе будет присутствовать и синфазный сигнал.
- В подавляющем большинстве конструкций используется PGA - усилитель с программируемым КУ, очевидно что при различных значениях КУ будет меняться также и задержка вносимая усилителем, что даст сдвиг фазы измеряемой величины. Возможно эффект этот не столь значителен и компенсируется правильной калибровкой но вот к примеру при увеличении тестовой частоты уже будет влиять на точность измерений. Кроме того понятно что в режимах где используются разные КУ для измерения тока и напряжения задержка будет иметь забавную непредсказуемость тк все комбинации КУ наверно никто не калибрует.
В качестве альтернативы предлагаю следующее - использовать синхронный детектор, но с некоторыми исправлениями и оговорками. Ключевая идея схемы прикреплена файликом к данному сообщению. Это балансный перемножитель на переключаем(ом/ых) конденсаторе. Сразу оговорюсь что никакой логики там не будет, управление ключами планируется с МК, далее будет понятно почему (однако по схеме с логикой можно разобраться с идеей без прошивок или попробовать сделать какой то свой тест). Схема состоит из непосредственно умножителя (4 ключа и конденсатор), за которым следует интегратор со схемой сброса. U1A это входное однополярное напряжение, U1B - опорное напряжение схемы, требуется чтобы сместить все сигналы в нормальный диапазон работы ключей и интегратора. Данная схема при подаче на вход сигнала с частотой такт/8 (это по схеме, а вообще можно сделать произвольную меньше такт/2) происходит синхронное детектирование входного сигнала. Обратите внимание - момент с инверсией входного сигнала для использования в синхронном детекторе, я не указал этого в недостатках но обычно для создания инвертированной копии сигнала используется опамп в то время как в прямой ветви сигнала нету никаких активных элементов, из за вносимой задержки это нарушает точность работы детектора(не возьмусь точно оценить вклад данной ошибки, на частотах больше 1кгц думаю он будет значительным), в данной схеме инверсия выполняется за счет подключения конденсатора наоборот, соотв она гораздо более сбалансирована. Важно - схема переделывается в симметричную, и ее в таком случае можно( и нужно) использовать для получения разностного напряжения (скажем на шунте), для того чтобы это сделать достаточно на вход элемента U1B подать не опорное напряжение а то из которого требуется вычесть первое входное. Надо сказать что в дифференциальном включении схема вообще лишена такого недостатка как плохое подавление синфазной составляющей , судя по статьям эта величина ориентировочно может составлять >100дб.
Собственно схема измерения может быть такой - сигнал измерения подается через шунт на измеряемый элемент ИЭ (обычная схема) включенный на землю. Далее сигналы с ИЭ и с шунта идут на схему смещения уровня (конденсаторы + привязка к опорному) и повторители на опампах. На данном этапе получаем два сформированых входных сигнала нужного уровня. Далее в зависимости от измеряемого параметра (напряжение на шунте либо напряжение на ИЭ) коммутируются входа синхронного детектора для его работы либо в однополярном режиме (для измерения напряжения на ИЭ) либо в дифференциальном (напряжение на шунте), и запускается процесс измерения величины - сброс интегратора затем период интеграции с измерением полученой величины встроеным в мк АЦП
На измерении хочу остановиться поподробнее. Синхронный детектор как всем известно чувствителен к фазе сигнала, и в принципе для получения входного вектора требуется измерить два напряжения для фазы 0град и для 90град. Для данной схемы измерение как мне кажется лучше сделать 4 раза получив величины для 0 90 180 и 270 градусов соовт. Дело в том что у опампа в интеграторе несомненно будет смещение нуля, которое при таком измерении может быть компенсировано просто вычитанием полученных величин 0-180 и 90-270. Второй важный момент - тк используется интегратор то оцифровку напряжения на нем можно проводить в разные моменты времени, практически это даст изменяемый КУ величина которого напрямую зависит от соотношения моментов оцифровки, а это - относительная точность задания КУ порядка стабильности кварцевого генератора МК. Абсолютное значение КУ будет однако зависеть от параметров элементов интегратора, однако в рассчете импеданса используются отношения векторов а не абсолютные их величины поэтому на абсолютную погрешность измерения будет влиять только временная нестабильность параметров интегратора за время измерения а также погрешность задания КУ, обе величины довольно точно определены. Таким образом в результате измерения 4величин для каждого из двух параметров (всего 8) можно вычислить импеданс.
Итого: схема простая, буквально состоит из 3 дешевых опампов (можно в одном корпусе), двух микросхем типа 74hc4066 для коммутации, ну и всего остального в МК. Схема не требует большой разрядности и АЦП, сильно подозреваю что можно ацп заменить вообще на компаратор и измерять временные интервалы, на точность это сильно не повлияет, только время измерения увеличится. Сильно не пинайте за кривость изложения и возможные неточности, но как могу
во1 схема проста, во2 это не хренотень, в3 хотелось бы аргументов а не субъективного "не понимаю, ну его нафиг".
ЗЫ ваш ответ похож на хайку, вы не из японии случаем?
В RLC2 меня не устраивает практически все, начиная от недоставаемых деталей и заканчивая громоздкостью конструкции, да и повторять чужое неинтересно ( а сам рлц2 также содран с китайского тестера , вообще рекурсия выйдет )
Блок схема типовая , видимо очень похожа на РЛЦ1 , то есть измерительный мост состоящий из шунта и измеряемой детали , с него берутся два сигнала которые затем обмеряются, как происходит измерение и в принципе работу эту схемы я в своем первом посте описал детально, именно блок схем конечно не рисовал .
1) Синфазный сигнал имелся в виду следующий (надо сказать что именно к рлц-2 это замечание не относится тк там такого нету, те применимо к той схеме что используется в рлц-1 - без трансимпедансного усилителя ака преобразователя ток-няпряжение) . Происходит следующее , если измеряемая деталь имеет высокое сопротивление то напряжение на двух выходах моста будет приблизительно равно и максимально по амплитуде - это фактически тестовый сигнал. Для того чтобы вычесть два этих сигнала и получить фактическое напряжение на шунте стоит оу который непосредственно вычитает эти два сигнала, вот для него критично как он подавляет синфазную составляющую которая в таком примере будет во много раз больше полезного сигнала.
2) для частоты 10к и оу лм358(питание 30в) -0,2град при усилении 1 и -43град при усилении 100, сильно подозреваю что эта задержка пропорциональна граничной частоте для данного усиления, те если найти на графике зависимости усиления оу от частоты (без ос, в любом даташите есть) точку для нужного усиления период полученной частоты будет линейно связан с задержкой, но это мое мнение, специально это не искал.
Ваша схема , она кстати лучше чем рлц2 имхо, тк не порезана с целью экономии на спичках:
http://neekeetos.embedders.org/lcr.pdf
Пока писал ответ еще одну вещь припомнил в качестве недостатка именно рлц-2 - конвертор ток-напряжение по тем же причинам что я выше описал будет вносить некислую погрешность , которая будет значительней с увеличением частоты.