Характериограф От Lnx

[I_Avals]

Будет ли интересен кому характериограф? На данный момент занимаюсь разработкой такового.

Есть рабочий прототип, работаю над вторым прототипом, печатной платой и улучшением характеристик. Цель - создать легко повторяемый и несложный в настройке прибор.

Не знаю, в курсе ли Вы, но существует серийная разработка подобного прибора на весьма недифицитных комплектующих. Минус - нет интерфейса с сомпъютером, плюс - возможность сравнения ВАХ двух ламп одновременно, что ценно при подборе пар.

Думаю, стоит ознакомится со схемотехникой, просто потому, что это работает.

Интерфейс с компъютером безусловно полезен, поскольку позволяет хранить результаты измерений и подбирать пары используя данные большего количества ламп.

[Реклама]

Реклама: ООО ТД Промэлектроника, ИНН: 6659197470, Тел: 8 (800) 1000-321

[lnx]

Да, видел это - интересное решение, но мне больше понравился этот проект: uTracer (из которого позаимствовал некоторые идеи).

Изменено 30 мая, 2015 пользователем lnx

[Реклама]

20% скидка на весь каталог электронных компонентов в ТМ Электроникс!

Акция "Лето ближе - цены ниже", успей сделать выгодные покупки!

Плюс весь апрель действует скидка 10% по промокоду APREL24 + 15% кэшбэк и бесплатная доставка!

Перейти на страницу акции

Реклама: ООО ТМ ЭЛЕКТРОНИКС, ИНН: 7806548420, info@tmelectronics.ru, +7(812)4094849

[I_Avals]

Тоже видел. Но импульсные измерения - вещь тонкая. Перед измерением надо быть уверенным, что все режимы уже установились. Если, конечно, интересует точность.

[Реклама]

Выбираем схему BMS для заряда литий-железофосфатных (LiFePO4) аккумуляторов

Обязательным условием долгой и стабильной работы Li-FePO4-аккумуляторов, в том числе и производства EVE Energy, является применение специализированных BMS-микросхем. Литий-железофосфатные АКБ отличаются такими характеристиками, как высокая многократность циклов заряда-разряда, безопасность, возможность быстрой зарядки, устойчивость к буферному режиму работы и приемлемая стоимость. Но для этих АКБ очень важен контроль процесса заряда и разряда для избегания воздействия внешнего зарядного напряжения после достижения 100% заряда. Инженеры КОМПЭЛ подготовили список таких решений от разных производителей. Подробнее>>

Реклама: АО КОМПЭЛ, ИНН: 7713005406, ОГРН: 1027700032161

[lnx]

Я решил идти немного другим путём, чем автор uTracer. Он измеряет, подавая импульсы для каждой точки измерения, а я полностью разряжаю конденсатор на испытуемую лампу и делаю измерения на протяжении всего этого процесса.

[I_Avals]

Метод. Правда, надо как то адаптироваться к переменной скорости разряда конденсатора.

Я, в своё время, подавал выпрямленную сетевую синусоиду и снимал ток с катодного резистора. Правда, в качестве "показометра" был осциллограф. Пробовал писать X-Y с цифрового, но 8 бит дают изрядно изрезанные графики.

Измерение ВАХ в динамике возможно только для одной лампы и в триоде. Если захотите снять, скажем, токи анода и экранной сетки, или анодные токи двух или более ламп, то придётся исхитряться. Одним бортовым АЦП не обойтись, поскольку измерения окажутся разнесёнными во времени и Ваш конденсатор успеет хоть немного, но разрядиться. Собственно, для одной ламы это тоже вопрос, если одним АЦП снимать сначала наряжение на аноде, потом ток.

Прикупил себе Hantek 1008B - 8 каналов 12 бит, буду пробовать.

Изменено 30 мая, 2015 пользователем I_Avals

[lnx]

Скорости бортового АЦП ATMega для моих задач достаточно: рекомендуемая производителем частота АЦП 50-200КГц, время измерения 12 тактов. При частоте 150КГц время одного измерения - 0.00008с (0.08мс). Даже на предельном режиме, при токе 230мА и напряжении конденсатора 350В, за время измерения напряжение на конденсаторе упадёт лишь на 0.2В. При точности вольтметра в 0.4В - ничего страшного. К тому же всегда есть возможность скорректировать результат программно, заложив алгоритм коррекции в программу микроконтроллера.

[I_Avals]

Скорости бортового АЦП ATMega для моих задач достаточно: рекомендуемая производителем частота АЦП 50-200КГц, время измерения 12 тактов.

По даташиту 13 и добавьте время на переключение каналов.

Даже на предельном режиме, при токе 230мА и напряжении конденсатора 350В, за время измерения напряжение на конденсаторе упадёт лишь на 0.2В.

По моим расчётам это соответствует конденсатору 100 мкФ. Такой быстро не зарядишь.

К тому же всегда есть возможность скорректировать результат программно, заложив алгоритм коррекции в программу микроконтроллера.

Я много занимался по работе разнообразными измерениями и приобрёл привычку устранять возможные погрешности как можно раньше. В этом плане недорогой внешний звуковой стерео АЦП в 16 бит был бы более профессиональным решением. Как в смысле точности, так и в смысле одновременности преобразования. В этом случае можно воспользоваться и выпрямленной сетевой синусоидой, не заморачиваясь БП для заряда конленсатора. Ограничение времнеи измерения в 5 - 10 периодов сетевого напряжения даст достаточно точек и убережёт лампу от возможного перегрева.

[lnx]

Да, правильно, 13 тактов. Первое преобразование с инициализацией - 25.

A normal conversion takes 13 ADC clock cycles. The first conversion after the ADC is switched on (ADEN in ADCSRA is set) takes 25 ADC clock cycles in order to initialize the analog circuitry.

Внешний АЦП - это уже другой подход и другой прибор, может, в следующих версиях...

[I_Avals]

Не настолько уж и другой.

Как по мне, стоит закладываться на нормальную метрологию сразу, чем тратить время на постепенное и возможное (в некоем неопределённом будущем) улучшение. Тем более, что вопрос Вы явно предварительно изучали.

[lnx]

Действовал соответственно своим ресурсам.

Использовать звуковой стерео АЦП - интересная идея. Подскажете какую-то конкретную модель?

[I_Avals]

Идея, собственно, лежащая на поверхности. 2 канала с одновременным преобразованием, мин. 16 Бит, большая номенклатура - чего ж Вам боле?

Из тех, что в моём распоряжении - 24-х битный CS5360

В этой же серии CS5349 (16 бит), CS5334 (20 бит), CS5389 (18 бит).

Погуглите "Stereo A/D Converter for Digital Audio" - этого добра завались. Вопрос доступности и, отчасти, цены. Самый дешёвый вариант из найденных на eBay - 5ш т CS5331 (18 бит) за 11 $ Согласитесь, 2,2 $ за 8-ми выводный кристалл, не требующий обвязки - это не дорого. При этом Вы можете иметь до 480 сэмплов на одном полупериоде сетевого напряжения.

Если уж совсем не хочется платить - поищите старенький SB-16. Там наверняка что то найдётся. Правда, может возникнуть вопрос с повторяемостью, если будете тиражировать свой девайс.

[lnx]

Интересно было бы взглянуть на пример реализации измерения с использованием звуковых АЦП.

[salyamkamrad]

Если уж говорить о точности, тогда для пентодов нужно измерять ток в цепи анода, а не катода, ввиду присутствия тока экранной сетки. Только вот... измерение противофазного напряжения на шунтах на фоне синфазного напряжения порядка 300 вольт задача нетривиальная. Заточенные под это дело ОУ наверняка недешевы, самодельные схемы тоже ударят по карману из-за цен на прецизионные резисторы.

[I_Avals]

.. измерение противофазного напряжения на шунтах на фоне синфазного напряжения порядка 300 вольт задача нетривиальная.

Это, если подходить к ней прямо. Как в анекдоте про обезьяну и прапорщика - "Что тут думать, тут прыгать надо".

На самом деле существует ещё минимум 4 метода, кроме Вашего, в порядке возрастания сложности и стоимости:

1. Немного изменить схему подключения ИП, перенеся шунты "вниз". На одном получим сигнал катодного тока, на втором - тока экранной сетки. Из первого вычитаем второй, хоть программно, хоть на ОУ - вот и ток анода.

2. Использовать УПТ с оптронной развязкой.

3, Использовать трансформаторы тока на датчиках Холла.

4. Использовать несколько плат одноканальных АЦП с собственным процессором для преобразования в RS232, гальванически развязанных по питанию и мнтерфейсу.

Я собирался делать последний вариант, поскольку есть с десяток AD678 и AT89С4051. Идея а том, что все запускаются одним сигналом, потом первый, по сигналу конца преобразования, начинает передачу данных (12 бит + № канала), закончив - даёт команду следующему и так, по цепочке. Сигнал последнего запускает новое преобразование для всех. Преимущество - гибкость в плане числа используемых каналов, от 1-го до 10-ти, и независимость от постоянной составляющей. По поводу стоимости - во первых, их уже есть, во вторых, если покупать, процессор - 1$. АЦП, понятно немного дороже, но, опять же, в зависимости от типа, количества и места покупки.

Это самое очевидное, наверняка есть что то ещё.

Хотя и Ваш подход не так уж требователен к ОУ. Кто сказал, что на шунте должно падать 75 мВ? А, если 10 Вольт? Пусть максимум DC 500 Вольт, Нам потребуется инструментальный усилитель с Ку 1/50. Т.е., полезный сигнал составит 200 мВ. Тот же LM833 имеет офсет 0,3 мВ. А если немного поискать? Или ввести балансировку?

В общем, чем искать причины, давайте искать решения.

самодельные схемы тоже ударят по карману из-за цен на прецизионные резисторы.

Не знаю, по чём у Вас прецизионные резисторы, в моём городе их можно купить за 5 - 10 центов. Сложность, скорее, в поиске номинала.

И потом, а кто заставляет покупать именно прецизионные резисторы? Ставьте обычные. Просто добавьте подстройку в усилитель между шунтом и АЦП. У нас, ведь нет задачи реализовать точность на все 16 - 24 разряда, тем более, результаты выводятся графически. При калибровке точности обычного DT9205 хватит. Я свой сравнивал на работе с 5-ти разрядным профессиональным - погрешность в пресловутые +/- единица младшего разряда.

Основная задача характериографа - не получить абсолютно точные ВАХ, а оценить пригодность лампы, сравнить две ВАХ на предмет совпадения. В этом случае идеальная точность не нужна, поскольку все лампы измеряются на одном и том же приборе.

Офсеты ОУ в каналах АЦП можно перед измерением запомнить одной кнопкой (Уст. "0") и программно вычесть из результатов.

Применение внешнего АЦП диктуется, кроме точности, необходимостью устранения т.н. методологической ошибки - измерения двух величин в динамике с некоторым промежутком во времени одним АЦП. Вообще говоря - это могут быть два или несколько одноканальных АЦП, запускаемых одновременно и считываемых последовательно. Просто звуковые имеют удобный интерфейс.

Да и вопрос калибровки - это, уже, следующая задача.

Изменено 31 мая, 2015 пользователем I_Avals

[I_Avals]

Интересно было бы взглянуть на пример реализации измерения с использованием звуковых АЦП.

Честно говоря - готовых решений не встречал. Всё озвученное выше - мои идеи, исходя, как Вы выразились - "Действовал соответственно своим ресурсам".

Интерфейсы не сложны, одна проблема - скорость передачи данных. При 120 кБод/с Вы получите максимум 3 кГц при 2 х 16 бит. Чтобы реализовать 48 кГц, Вам потребуется перейти на RS232 -> USB, например на FT232. Программно обрабатывается как СОМ, но скорость намного выше.

Изменено 31 мая, 2015 пользователем I_Avals

[salyamkamrad]

1. Немного изменить схему подключения ИП, перенеся шунты "вниз". На одном получим сигнал катодного тока, на втором - тока экранной сетки. Из первого вычитаем второй, хоть программно, хоть на ОУ - вот и ток анода.

Здесь я хочу посмотреть схему в том месте, где шунт измерения тока экранной сетки прижат к общему проводу.

Основная задача характериографа - не получить абсолютно точные ВАХ, а оценить пригодность лампы, сравнить две ВАХ на предмет совпадения.

Ну дык lnx уже сделал такое ВАХ нескольких ламп он может измерить по очереди и потом сравнивать их как захочет. И, если бы использовал регулируемый источник анодного напряжения, а не уменьшающееся напряжение с конденсатора, мог бы получить 11-разрядный результат с АЦП микроконтроллера путем оверсемплинга и децимации.

[ПРАЙМЕР]

Только вот... измерение противофазного напряжения на шунтах на фоне синфазного напряжения порядка 300 вольт задача нетривиальная. Заточенные под это дело ОУ наверняка недешевы, самодельные схемы тоже ударят по карману из-за цен на прецизионные резисторы.

Усилители для работы с синфазным напряжением 300 вольт давно продаются , самопал возможен на варикапах + ГУН и далее , медленный только вариант , токи пикоамперные .....

[salyamkamrad]

Как в анекдоте про обезьяну и прапорщика - "Что тут думать, тут прыгать надо".

\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\

4. Использовать несколько плат одноканальных АЦП с собственным процессором для преобразования в RS232, гальванически развязанных по питанию и мнтерфейсу.

Карабкаться на 25 метровую пальму и искать шест такой длины для сбивания кокосов я точно не стану.

Усилители для работы с синфазным напряжением 300 вольт давно продаются , самопал возможен

Продаются, но цена не устраивает. Самопал возможен на ОУ типа УД17 и их импортных аналогах, если дополнить их схемой компенсации синфазного напряжения. Но потребуются сверхпрецизионные резисторы с допуском 0,01%, а они от 150 руб за штуку на алике и ебее и понадобится их что-то около десятка.

на варикапах + ГУН и далее , медленный только вариант , токи пикоамперные .....

Вот это как-то мимо меня прошло. Где бы посмотреть, почитать?

[I_Avals]

1. Немного изменить схему подключения ИП, перенеся шунты "вниз". На одном получим сигнал катодного тока, на втором - тока экранной сетки. Из первого вычитаем второй, хоть программно, хоть на ОУ - вот и ток анода.

Здесь я хочу посмотреть схему в том месте, где шунт измерения тока экранной сетки прижат к общему проводу.

Да что же Вы мыслите так прямо. Где у меня написано - шунт измерения тока экранной сетки прижат к общему проводу? Написано - Немного изменить схему подключения ИП, перенеся шунты "вниз". "Вниз" - это не значит на самую "землю". По свободе нарисую.

Основная задача характериографа - не получить абсолютно точные ВАХ, а оценить пригодность лампы, сравнить две ВАХ на предмет совпадения.

Ну дык lnx уже сделал такое ВАХ нескольких ламп он может измерить по очереди и потом сравнивать их как захочет. И, если бы использовал регулируемый источник анодного напряжения, а не уменьшающееся напряжение с конденсатора, мог бы получить 11-разрядный результат с АЦП микроконтроллера путем оверсемплинга и децимации.

Регулируемый источник анодного напряжения не совсем хорош, можно и перегреть лампу при измерениях. Не говоря о том, что это ещё одна куча деталей.

Я пришёл к методу подачи на анод выпрямленной сетевой синусоиды. С того же ТАН-6, путём коммутации обмоток, можно получить амплитуду на аноде лампы от 160-ти до 700-т Вольт

Последовательно с мостом стоит полевик, отключающий лампу по критериям превышения максимального тока, мощности анода или напряжения. Схемы пределов заимствованы отсюда.

Я не призываю lnx бросить всё и идти по моему пути, просто высказываю свои соображения и находки по поводу этого вопроса.

Я начал заниматься этим ещё в прошлом веке, обнаружив на работе графопостроитель А3, позиция пера которого управлялась напряжениями. Этакий механический осциллограф. Собрал тиристорный регулятор, автоматом повышающий напряжение 0 - 220, потом ТАН, мост, конденсатор. Смещение - от лабораторного БП. Нажал кнопку - прорисовал одну линию. И так, 15 раз подряд.

Пример результата

Потом, потихоньку стал расти в сторону интерфейса с компьютером.

Карабкаться на 25 метровую пальму и искать шест такой длины для сбивания кокосов я точно не стану.

Так Ваш ОУ типа УД17 со схемой компенсации синфазного напряжения и есть шест такой длины для сбивания кокосов

[salyamkamrad]

Регулируемый источник анодного напряжения не совсем хорош, можно и перегреть лампу при измерениях.

Ничего с ней не будет за несколько миллисекунд. Установили необходимое анодное, подали его на анод, дождались окончания переходных процессов, провели измерение, выключили анодное, дали лампе "отдохнуть", установили новое значение анодного и т.д. Спешить некуда, мы же не с электронно-лучевой трубкой работаем, все результаты измерений хранятся в памяти.

Так Ваш ОУ типа УД17 со схемой компенсации синфазного напряжения и есть шест такой длины для сбивания кокосов

Это универсальный "шест", я его еще много где планирую использовать когда отработаю. Изменено 31 мая, 2015 пользователем salyamkamrad

[I_Avals]

Но потребуются сверхпрецизионные резисторы с допуском 0,01%, а они от 150 руб за штуку на алике и ебее и понадобится их что-то около десятка.

К чему крайности, мон шэр?! А не взять ли 1% резисторы и не дополнить ли их небольшим подстроечником для балансировки по максимальному подавлению синфазного?

Впрочем, как сказано в "Неукротимой планете" Гарри Гаррисона - "Каждый идёт в ад своим путём".

[salyamkamrad]

К чему крайности, мон шэр?! А не взять ли 1% резисторы и не дополнить ли их небольшим подстроечником для балансировки по максимальному подавлению синфазного?

Кхе-кхе... Тут нужно самому попробовать и посмотреть, как ведет себя такая схема с термостабильностью 1-процентных резисторов и тем более с подстроечными резисторами... Рассказывать бесполезно, смайликов и нецензурных слов не хватит для передачи эмоций С 0,25-процентными уже получше, но все равно не то. Изменено 31 мая, 2015 пользователем salyamkamrad

[I_Avals]

Установили необходимое анодное, подали его на анод, дождались окончания переходных процессов, провели измерение, выключили анодное, дали лампе "отдохнуть", установили новое значение анодного и т.д.

Смотрим сюда.

Это универсальный "шест", я его еще много где планирую использовать когда отработаю.

Право, сударь! Инструментальный усилитель! Что там отрабатывать? Откройте любой учебник по ОУ - там теория, поройтесь у AD, Texas Instruments или MAXIM - там практика. Всё уже придумано до нас.

Кхе-кхе... Тут нужно самому попробовать и посмотреть, как ведет себя такая схема с термостабильностью 1-процентных резисторов и тем более с подстроечными резисторами..

Помилуйте! Но это же Вы "лезете на пальму" и это Вам нужен "шест" сверхпрецезионной длины. Мой первый совет, если помните, опуститься к "земле". "Спилить пальму", если угодно.

[salyamkamrad]

Инструментальный усилитель!

Высоковольтный дифференциальный усилитель.

Помилуйте! Но это же Вы "лезете на пальму" и это Вам нужен "шест" сверхпрецезионной длины. Мой первый совет, если помните, опуститься к "земле". "Спилить пальму", если угодно.

Вот высоковольным дифусилителем я ее и спилю, а не стану складывать стопкой газеты (многочисленные АЦП) чтобы стало чуть-чуть повыше

[I_Avals]

Инструментальный усилитель!

Высоковольтный дифференциальный усилитель.

Можете на картинке пояснить принципиальную разницу?

...многочисленные АЦП...

Для тех, кому хочется чисто покритиковать, повторюсь - идея с многочисленными АЦП была продиктована исключительно их наличием. Вы так переживаете за стоимость проекта! А тут всё даром!!!Прикиньте - десяток АЦП, 12-Bit 200 kSPS, каждый по 30+ баксов и даром!!! Как мы все любим шару, понятно каждому.

В общем, повторю высказывание ТСа

Действовал соответственно своим ресурсам.

Теперь ресурсы изменились - есть Hantek 1008, USB, 8 каналов по 12 бит + софт. Работаю в этом направлении.

Изменено 31 мая, 2015 пользователем I_Avals