Главная страница -> VRTP -> Texнологии -> Измерительные приборы.

Трудно сказать кто ошибся.
Пост # 327845 "Посмотрите вот это (ж.Радио №9, 2003)"
Пост # 327953 "Хотел полное описание прочесть, не нашел ее в 03/2003"
Если серьёзно, подобные схемы есть, по-моему, в книгах Р. Граф "Электронные схемы. 1300 примеров", Москва, "Мир", 1989г., Герман Шрайбер "300 схем источников питания (Выпрямители. Импульсные источники питания. Линейные стабилизаторы и преобразователи)".

Это точно! И главное показалось ведь что что-то не то...
Книгу постараюсь на выходных посмотреть, спасибо.
vsky
Сорри, ошибся как раз я

Это сообщение отредактировал vlad-kyiv - Jan 28 2011, 11:42 AM

Вам это ,вряд-ли, поможет. Но, пожалуйста

Это сообщение отредактировал ur5kby - Jan 29 2011, 03:05 AM

vlad-kyiv, вот ещё Б.И. Горошков "Радио-электронные устройства" (справочник), М."Радио и связь", 1984г., стр. 94, рис. 2.41.

Смотрите чего сегодня накопал ! Вроде бы и разница небольшая
(выв 4 , "-" питания LM358). Завтра буду попробовать...


Присоединённое изображение (Нажмите для увеличения)

Ждем с нетерпением!
А я уже и MCP602 купил сегодня и еще одну схему посоветовали, но другая работа срочная появилась

Возможно это известно всем, но, как говорится, просто на всякий случай. Поскольку во главу угла поставлена точность показаний, необходимо сказать, что точность/погрешность показаний будет зависеть от точности подбора резисторов. Для схем на рис.2.41 - это точность равенства R1 = R4, и R5 = R3 + часть R2. На мой взгляд в схемах есть неточность - необходимо установить перемычку между неинвертирующим входом ОУ и точкой соединения резисторов R1 и R2. Тогда номиналы примут следующие значения R3 = 91 кОм, а R2 = 22 кОм/20 кОм (отечественные компоненты/импорт).

А без разницы. Можно и как вы сказали, а можно и как на схеме- все равно результат будет один и тот же. Например, сдвиг потенциометра на 10 Ом добавит к R1 0,1%, а от R3 отнимет всего 0,01%. То есть по-любому настройка возможна с точностью 1% или даже некоторых его долей.
Но в случае шунта по земле, величина синфазного сигнала мала, а поэтому КОСС выше 35-40dB и не нужен. А это значит, что резисторы можно подбирать в этом случае в пределах 5%, или брать готовые +/- 2,5%. Но коррекция смещения в том или ином виде по-любому нужна.

На мой взгляд, этот справочник Горошкова был странен- он как бы и не справочник и не учебник. Описание схем довольно бестолково: в основном называется какое-то одно их качество, об остальных ни слова, никакого анализа недостатков, как будто их в помине нет. А часть схем вообще нигде ни в промышленной аппаратуре, ни в документации производителей компонентов никогда не встречалась.

-mark-, что-то я запутался о чём речь. Для нормальной работы схемы ("Справочник ..." Горошкова) необходимо чтобы R1 = R4, и R5 = R3 (точнее так – резистор между неинвертирующим входом и корпусом равен резистору между инвертирующим входом и выходом ОУ), а R2, как подстроечный, необходим для того, чтобы компенсировать разброс номиналов используемых резисторов. Чем точнее выполняются равенства, тем точнее результат измерения. «По правилам» подстроечный резистор рассчитывается/подбирается из условия, что его «ротор» должен быть в среднем положении, чтобы при настройке учесть разброс параметров как в «плюс», так и «минус». По схеме в «первоисточнике» R2 = 1 кОм. Следовательно, 500 Ом для R3 составит 0,5%, а для R1 уже 5%, а в крайнем нижнем положении аж 10%! Таким образом, мы «божью науку» сводим к … на нет. Следовательно, перемычка и изменение номиналов резисторов всё-таки необходимо. Или я неправильно рассуждаю?

to Mkulibin
А тогда придется расшифровывать слова "нормальная работа схемы".
Для КОСС нужно не равенство самих резисторов, а равенство их отношений: R1/R3 = R4/R5. Вот для подстройки КОСС в дифференциальной схеме иногда и рисуют резистор, как он изображен на рис.2.41. Поэтому я говорил о нем в этом качестве.
Но, как вы правильно написали, R1,R4 и R3,R5 делают к тому же еще и одинаковыми, чтобы падения на них, вызванные входными токами смещения, с обеих сторон были одинаковыми и не создавали дополнительного дифференциального напряжения на входах ОУ. То есть, чтобы входные токи ОУ были сбалансированы.
Итак,максимальный КОСС, минимизация ошибок, вызванных входными токами смещения, коррекция напряжения сдвига(которая на рис.2.41 отсутствует)- и есть, не вдаваясь в подробности, нормальная работа дифференциальной схемы на постояном токе.

А Горошков на рис.2.41 просто привел пример, как преобразовать ток в напряжение и чем можно менять коэффициент преобразования. Но то, что при вращении R2 меняется еще и КОСС и ошибка от токов смещения- об этом он "забыл" упомянуть. Поэтому, кстати, можно и не указывать ни тип ОУ, ни даже точность самих резисторов.

Посмотрите схему прибора 43101..Там на ОУ реализовано измерение переменного напряжения и тока. Правда, там стрелочный прибор в обратной связи. Но тем не менее, что 50 мкА, что 10(20) А - никаких проблем...При подключении к шунту надо соблюдать токовые и потенциальные цепи. Тогда все будет нормально.

Это сообщение отредактировал PYMA - Feb 10 2011, 01:46 AM

Присоединённый файл ( Кол-во скачиваний: 1336 )
 43101.pdf

Схемы приборов довольно неудобно читать из-за цепей коммутации, но видно, что применен какой-то программируемый(типа 140уд12) ОУ, с полноценной коррекцией и двуполярным питанием.

Точно так. К этому надо еще и просто иметь представление о:

а) Принципе работы ОУ.
б) Отличиях реального ОУ от идеального.
в) Особенностях конкретного ОУ.

А вот с этим даже у авторов некоторых схем проблемы. Ну а затем, как следствие, и проблемы у повторяющих.

Это сообщение отредактировал -mark- - Feb 10 2011, 07:36 AM

Я бы делал вот так. ОУ выбирайте сами.

Это сообщение отредактировал PYMA - Feb 12 2011, 03:18 PM

Присоединённое изображение (Нажмите для увеличения)

Ну-ну, удачи. Наконец-то нашёл, хоть какую-то информацию о "покупных".
"Сообщение Alexey52 » 27 май 2009, 19:53
Купил ваш модуль Ампервольтметр EK-7208Y-Module установил его в лаборатоый источник питания, в принципе все устраивает , но хотелось бы более точный амперметр, потому как на небольших токах показания неверны, например при токе 35mA показывает 10mA, при 45mA показывает 20mA, если откалибровать на малых токах показания становятся нормальными но начинает сильно врать на больших токах >3A..."
Вот, так.

Так это смотря какой покупной! ))
Я недели две назад видел на радиорынке в продаже собранный на PICe. Кажется какой-то ОУ тоже там стоял, не уверен не помню точно. Шунт,кстати, тоже на плату впаяли. Так там тоже есть нелинейность в начальном диапазоне измерения.
А тот о котором я тогда говорил( http://vrtp.ru/uploads/post-39-1295703808.jpg ), судя по виду с датчиком тока. Впрочем, вариант включения ОУ по-прежнему актуален, просто нет времени этим заниматься. В планах сборка измерителя емкости аккумов, а там тоже стоит ОУ с шунтом для измерения тока.

Это сообщение отредактировал vlad-kyiv - Feb 12 2011, 06:38 PM

Правильнее Кu=-R3/R1, а не Uвых=-R3/R1
С двуполярным питанием, даже при заземленном одном конце шунта, включать ОУ по схеме с одним входом- форменное чудачество. Потому что малейшее изменение в сопротивлении соединений на пути от низкоомного шунта к ОУ даже на какие-то несчастые 0.001 Ом(легкий окисел с изменением влажности, остатки флюса, не суперкачественная пайка и пр.), сразу даст ошеломительную ошибку. Она может выразится и в виде легкой или сильной нелинейности. Потом ищи ее.
(К слову сказать, lm358 по такой схеме уже использовать нельзя, ввиду особенностей его выходного каскада.)

Какое схемное решение использовать в измерительном усилителе, какой ОУ использовать, отчего появляется нелинейность измерения и как с ней бороться, эти вопросы всё чаще и чаще появляются на форуме (тема дополнительно поднята и в соседней ветке http://vrtp.ru/index.php?showtopic=8858&st=260&#entry331482 ) Но на извечный вопрос «Что делать?» конкретного ответа пока нет. Предлагаю общими усилиями попытаться немного систематизировать разрозненные «знания». Попытаюсь сделать первый шаг (если где-то не прав, поправьте). Рассматривать специализированные ОУ не будем, т.к. они в большинстве своём дороги и дефицитны, а при желании их использования в своих разработках, параметры легко найти в интернете.

На рис.1 – 4 представлены часто встречающиеся схемы измерительных усилителей, используемых в преобразователях «ток-напряжение».
Схема на рис.1 используется для измерения тока в отрицательном полюсе нагрузки. Достоинство – простота реализации с одним источником питания. Для реализации схемы подходит множество ОУ, предназначенных для работы с однополярным питанием с входным синфазным напряжением, включающим потенциал общей шины, а также многие из инструментальных ОУ.
Схема на рис.2 используется для измерения тока в положительном полюсе нагрузки. Для реализации схемы подходит любой ОУ с подходящим по допустимому напряжению питания, предназначенный для работы с однополярным питанием и максимальным входным синфазным напряжением, достигающим напряжения питания.. Максимальное напряжение питания не может превышать максимально допустимого напряжения питания усилителя.
Схема на рис.3 и 4 более универсальные, т.е. могут быть использованы для измерения тока, как в отрицательном, так и в положительном полюсе нагрузки. В схеме рис.3, часть входного тока ответвляется в цепь R1+R2. В схеме рис.4 потери входного тока отсутствуют.
При необходимости контролировать ток, который изменяет направление в зависимости от режима работы схемы, например, ток заряда-разряда аккумуляторной батареи, используется схема на рис.5. Это позволяет легко определить заряжается аккумулятор или разряжается.

Это сообщение отредактировал Mkulibin - Feb 15 2011, 04:14 PM

Присоединённое изображение (Нажмите для увеличения)

Выбор конкретного типа ОУ определяется требуемой точностью, на которую в основном влияет смещение нуля усилителя, его температурный дрейф и погрешность установки усиления и необходимым усилением схемы. В начале шкалы неизбежна значительная погрешность преобразования, вызванная ненулевым значением минимального выходного напряжения усилителя, (что для большинства практических применений несущественно).
«Ненулевое значение минимального выходного напряжения» - это погрешность, обусловленная смещением нуля усилителя. Оно проявляется в наличии постоянного напряжения на выходе ОУ при отсутствии входного напряжения. Компенсация этого напряжения может быть выполнена либо использованием ОУ в которых есть встроенные регулировочные элементы для устранения сдвига (http://de.ifmo.ru/bk_netra/page.php?dir=3&tutindex=36&index=6&layer=1 рис. 1.17, например, К140УД6, …), либо использованием специальных схем, например http://de.ifmo.ru/bk_netra/page.php?index=...1&tutindex=36#8 Более подробно это описано в книге И. Достал «Операционные усилители», (п. 11.4, стр. 384), Москва, «Мир», 1982г.
Выводы:
В измерительных усилителях преобразователей «ток-напряжение» предпочтительнее использовать:
1. схемы с дифференциальным входом (рис. 3 -5);
2. резисторы на входах ОУ с малым сопротивлением;
3. возможно малое значение коэффициент усиления каскада;
4. двуполярное питание ОУ и схем компенсации напряжения сдвига.

Немного хотелось бы сказать о замене «многострадальной» LM358, например, на м/с со сверхмалыми входными токами (1 рА у МСР602). Для успешного применения таких ОУ следует решить проблемы, связанные с утечкой токов по поверхности платы. Если не принять никаких мер, то токи утечки могут легко стать больше входных токов ОУ, что вызовет дополнительное смещение входного напряжения. Для уменьшения возможности возникновения такого смещения необходимо тщательно очистить печатную плату после монтажа и покрыть ее эпоксидным или иным компаундом с целью предотвращения влияния влаги и дальнейшего ее загрязнения. Однако даже чистая печатная плата не обладает бесконечным сопротивлением. Неправильно разведённая плата может привести к значительному смещению нуля усилителя. Проблема решается путем создания вокруг входных выводов ОУ проводящего, охранного кольца, подключаемого к некоторой точке схемы с низким сопротивлением, находящимся практически под тем же потенциалом, что и входы ОУ. Это эффективно препятствует протеканию тока по плате к входам усилителя.
Охранные кольца должны полностью окружать входы ОУ и выводы резисторов, конденсаторов, диодов и других элементов схемы, подключенных к входам ОУ. Для достижения максимального эффекта при монтаже в отверстия, охранные кольца должны быть помещены как с верхней, так и с нижней стороны печатной платы. Более подробно об этом можно прочитать, например, в книге Г.И. Волович «Схемотехника аналоговых и аналого-цифровых электронных устройств», п.1.9.3, стр. 56.

Всё это конечно хорошо, и пикоамперные входные токи с защитными кольцами это стильно.. но если стоит шунт от китайского тестера (примерно 0,005 Ом) в "землю", Ток нагрузки течет в "землю"... а плата амперметра подключена к "земле" конденсатора фильтра через 50см МГТФ-0,07. И какие там пикоамперные токи, когда на проводе падает в разы больше, чем на шунте. "..а мы боремся за звание дома образцового собержания!"(с) /Иван Васильевич меняет профессию/
Чаще всего собирающие БП даже не задумываются над тем, как ток бегает и какое сопротивление при этом он преодолевает..

Это сообщение отредактировал Eddy71 - Feb 15 2011, 01:29 PM

Так это я "мягко" намекнул, что такие замены делать не стоит.

Схемы на ОУ- очень обширная тема, о ней много литереатуры. Вот туда и нужно ходить интересующимся паяльником. А то до смешного доходит, до детсадовского беспредела: мы, мол, спецлитературой не интересуемся, потому что нам "некогда" или "для меня электроника только хобби", дайте "схему", а лучше- разведенную плату и хватит болтовни. Примерно так. Какие же здесь могут быть советы? Тем более, заметьте, что зачастую сами авторы конструкций не готовы их обсуждать. Они сами отделываются фразами типа "сделайте лучше" или "лично я доволен". Поэтому на поставленный вопрос "Что делать?" хочется ответить вопросом: "Кому?"

Насчет многообразия схем на ОУ и когда какую из них выбирать- конкретного ответа никогда не было и быть не может. Я уже говорил, но еще раз повторю. Нужно знать всего три вещи:
а) Принцип работы идеального ОУ.
б) Отличиях реального ОУ от идеального.
в) Особенностях конкретного применяемого ОУ.

Возможно при реализации придется использовать несколько шунтов с разным сопротивлением и чтобы реле управляемое контролером их переключало. Наверное и програмная калибровка в разных точках не лишней будет. Надо попробовать собрать одну из схем с двухполярным питанием и посмотреть насколько она линейна, но внутренний голос подсказывает, что врятли она будет линейна.

Заглянул.... офигел.... 6 страниц уже накотали. Вы чего это??
Дошли до переключаемых шунтов.
Я же уже опубликовал схему все точно меряет. Всю схему проверял на всех диапазонах - все четко. Ошибка +\-1%. Собирал ее на точный измерительный прибор (для снятия ВАХ батареек), гонял и проверял основательно.
Если пользовать MCP602 на шунте 0,1 Ом до тока 10 а, то тоже неплохие результаты.
Я все измерения производил через плату ввода аналоговых сигналов Lcard 709 c 14 битным АЦП, поэтому охватил весь диапазон токов от миллиампер до 20 ампер.
Загляните наконец в современный электросчетчик, там шунт - кусок меди сечением несколько кв. мм. и тоже достаточно четко все меряет, очевидно ЭДС там милливольты.
Очень много сообщений ниочем....

А зачем нужно иметь «магазин сопротивлений»? Какая в этом необходимость? Коммутировать шунты чем? Соединительные провода и сами (допустим, это будет реле) переключающие контакты будут вносить погрешность. Получится парадокс – «улучшить, чтобы ухудшить».
Двуполярное питание и схема компенсации напряжения сдвига даст на выходе ОУ «чистый ноль», следовательно, в дальнейших измерениях уже не будет участвовать «хвостик» или «довесок» в виде напряжения сдвига, который присущ в разной степени ВСЕМ ОУ. Но! АЦП имеет дискретность, или «шаг дискретизации», который задаётся программно. Т.е. измеряемая величина «индицируется» не плавно, а скачками – превысил определённый порог – «1», не дотянул – «0». Вот что пишет Eddy71 в посте # 327606 о своём измерителе: «Цена одного шага АЦП Uпит./1024. Т.е. 0,00488в. Поэтому то, что менее 4,88мВ будет отображаться как 0». Отсюда вывод – чем больше таких «шагов» и чем они мельче, тем точнее и, главное, «линейнее» будут показания.
megavoltus, никто не сомневается в работоспособности и точности Вашей схемы. Да, 6 страниц может быть и много, но такие «разговоры» нужны для того, чтобы люди поняли суть и сущность происходящих процессов, чтобы в дальнейшем не повторять одни и те же ошибки. На то и форум. А «почистить» посты всегда можно.

Это сообщение отредактировал Mkulibin - Feb 16 2011, 09:43 AM

Проблемы измерения тока не существует. Есть лишь проблема понимания таких схем и правил их конструирования.

Большинство недорогих контроллеров (PIC, AVR) имеют на борту втроенный АЦП с разрядностью 10 бит. Это значит выходной сигнал их может принимать значения от 0 до 1023. И всё. Больше этих шажков не сделаешь без извратов - столько есть аппаратно. Линейность АЦП очень хорошая. А вот как раз в месте усиления и возникают нелинейности..
Я как megavoltus конечно неделю опыты не ставил, но несколько раз эти нелинейности наблюдал именно из-за неправильной распайки проводов. Чтобы отбросить эту проблему в пром. измерениях применяют трех и четырех проводные схемы подключения. Чтобы напряжение падения на проводах не вносило смещения в измеряемый сигнал.

А никто и не спорит! Про «провода» и разводку дорожек на платах уже говорилось много и в разных темах. Грабли «стоят на боевом взводе». И из «поллитровки» литр тоже не получишь. «Большинство недорогих контроллеров (PIC, AVR) имеют на борту встроенный АЦП с разрядностью 10 бит.» megavoltus использовал «… плату ввода аналоговых сигналов Lcard 709 c 14 битным АЦП». Т.е. 1024 против 16384, или если брать один и тот же диапазон измеряемой величины, то 4,88 мВ против 0,3 мВ, что повысит точность измерения в 16 раз. Как пел капитан Врунгель, «в море синем, как в аптеке, всё имеет суть и вес …»

Все стандартные схемы линейны, когда правильно распаяны, а ОУ используются в строгом соответствии со спецификацией. Сами по себе ОУ в очень большой степени линейны, иначе бы они потеряли смысл и их не выпускали.