Электронная балансировка моста Уитстона

[paramon]

Предложите схему преобразователя "напряжение в сопротивление"

Изменено 13 ноября, 2020 пользователем paramon

[Реклама]

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

[paramon]

Прошу посоветовать вариант электронной балансировки моста Уитстнона в широких пределах (весь диапазон измерения), запитанного переменным током.
Задача: Вместо мостового тензодатчика включать резисторный мост с широким диапазоном балансировки, с помощью которой эмулировать работу снятого мостового тензодатчика.
Желательно иметь удовлетворительную температурную стабильность (не хуже 500 ppm). Мост питается синусоидой 2В RMS 400 Гц. Максимальный сигнал с моста 10 мВ.
Интересует прежде всего аналоговый вариант (нелинейность не более 2%) управления перекосом (балансировки) моста постоянным напряжением. Эмулируемые процессы медленные (10% шкалы в минуту).
Цифровые потенциометры пока не рассматриваю.

[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

[Armenn]

Фоторезистор и светодиод.

[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

[avv_rem]

Лучше конкретно опиши задачу. Много лет электронные весы ремонтирую. Вот ни разу такой прибор не пригодился. И даже нужды в нем не было.

При питании тензодатчиков переменным током всегда следи за качеством контактов экранов.
Не забывай про емкостное сопротивление паразитного конденсатора экран-провод. Паразитный конденсатор дает паразитный ток. Этот ток нарушает баланс моста. При плохом контакте в экранах начинается дрейф показаний.

[Реклама]

Сравнительное тестирование аккумуляторов EVE Energy и Samsung типоразмера 18650

Инженеры КОМПЭЛ провели сравнительное тестирование аккумуляторов EVE и Samsung популярного для бытовых и индустриальных применений типоразмера 18650. 

Для теста были выбраны аккумуляторы литий-никельмарганцевой системы: по два образца одного наименования каждого производителя – и протестированы на двух значениях тока разряда: 0,5 А и 2,5 А. Испытания проводились в нормальных условиях на электронной нагрузке EBD-USB от ZKEtech, а зарядка осуществлялась от лабораторного источника питания в режиме CC+CV в соответствии с рекомендациями в даташите на определенную модель. Подробнее>>

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

[musa56]

9 часов назад, paramon сказал:

схему преобразователя "напряжение в сопротивление"

Вот например

https://yandex.ru/video/search?text=переменный резистор на полевике&path=wizard&wiz_type=v4thumbs

[Реклама]

Литиевые аккумуляторы EVE Energy и решения для управления перезаряжаемыми источниками тока (материалы вебинара)

Опубликованы материалы вебинара Компэл, посвященного литиевым аккумуляторам EVE Energy и решениям для управления перезаряжаемыми источниками тока.

На вебинаре мы представили информацию не только по линейкам аккумуляторной продукции EVE, но и по решениям для управления ею, что поможет рассмотреть эти ХИТ в качестве дополнительной альтернативы для уже выпускающихся изделий. Также рассмотрели нюансы работы с производителем и сервисы, предоставляемые Компэл по данной продукции. Подробнее>>

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

[Andmat70]

Простой биполярный транзистор, на базу которого напряжение подается через сопротивление.

[Реклама]

Литиевые батарейки и аккумуляторы от мирового лидера  EVE в Компэл

Компания Компэл, официальный дистрибьютор EVE Energy, бренда №1 по производству химических источников тока (ХИТ) в мире, предлагает продукцию EVE как со склада, так и под заказ. Компания EVE широко известна в странах Европы, Америки и Юго-Восточной Азии уже более 20 лет. Недавно EVE была объявлена поставщиком новых аккумуляторных элементов круглого формата для электрических моделей «нового класса» компании BMW.

Продукция EVE предназначена для самого широкого спектра применений – от бытового до промышленного. Подробнее>>

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

[paramon]

11 часов назад, Armenn сказал:

Фоторезистор и светодиод.

Да, неплохо. Но требуется второй служебный канал для линеаризации. Все же характеристика сд очень нелинейна.

4 часа назад, 856856 сказал:

https://pdfserv.maximintegrated.com/en/an/AN3284.pdf

Спасибо! Очень интересный вариант. А не знаете, как мультиплицировать количество шагов регулирования: то есть, например, не 256, а 256х256 шагов, чтобы было не заметно ступенек регулирования?

[paramon]

4 часа назад, Andmat70 сказал:

Простой биполярный транзистор, на базу которого напряжение подается через сопротивление.

Увы, не катит. Питание моста  - переменный ток, значит на переходе к-э будет меняться знак полярности. И у биполярного транзистора очень узок динамический диапазон регулирования по входу при очень большой нелинейности. 

[paramon]

Может, существует "в природе" уже готовое электронное устройство, выполняющее функцию данного преобразования, как например, преобразователи напряжение-частота?

1 минуту назад, 856856 сказал:

Не знаю. Можно взять готовый с бОльшим числом шагов, на 1024 например.

Это да, но этого мало...

[Armenn]

2 часа назад, paramon сказал:

Да, неплохо. Но требуется второй служебный канал для линеаризации. Все же характеристика сд очень нелинейна.

Терморезистор и нагреватель.

Два полевых транзистора включенных для работе на пременном напряжении.

Переменный резистор с шаговым двигателем.

Датчик давления и поршень создающий давление от элетромагнита.Схема 

Схема готового преобразователя.

 

3 часа назад, paramon сказал:

не 256, а 256х256 шагов, чтобы было не заметно ступенек регулирования?

 

Поставьте паралельно.

А вообще можно задачу развернуто, зачем все это нужно?

[paramon]

Вот блок схема задачи  развернуто:

Я не имею возможности проводить реальные испытания, но необходимо с помощью имеющегося прибора, не влезая в его программу, получить отчет, похожий на тот, что ожидается (в целях предоставления потенциальным заказчикам для оценки возможностей прибора).

Формирователь (аналоговый интегратор плюс схема коррекции или, возможно, управляемый компьютером по своей программе ЦАП) формирует напряжение, форма изменение которого во времени похожа на возможную результирующую кривую (на схеме обозначена красным цветом). Я задаю разные формы кривых и получаю разного вида отчеты программного комплекса вместе с автоматически формирующимися расчетами параметров результатов испытания.

[paramon]

1 час назад, Armenn сказал:

А вообще можно задачу развернуто, зачем все это нужно?

Ответил выше

[Armenn]

Шанг регулировки какой нужно? По напряжению и количеству?

Я правильно понимаю, вам надо меняя независимо два сопротивления на 350ом в очень маленьких приделах (каких? )получить на выходе регистрацию этих изменений?

Причем поданое на вход, должно четко  (с какой точностью?) вашим прибором регистрироваться на выходе.  

[paramon]

10 часов назад, avv_rem сказал:

Лучше конкретно опиши задачу.

Чтобы не плодить повторов, я приведу ссылку.

Там более конкретней (возможно, я ошибся с темой):

 

[paramon]

2 минуты назад, Armenn сказал:

Шанг регулировки какой нужно? По напряжению и количеству?

Я правильно понимаю, вам надо меняя независимо два сопротивления на 350ом в очень маленьких приделах (каких? )получить на выходе регистрацию этих изменений?

Причем поданое на вход, должно четко  (с какой точностью?) вашим прибором регистрироваться на выходе.  

Шаг по "Y" не менее 1/1000 от всей шкалы. То есть не менее 1000 отсчетов на диапазон выходного сигнала эмулятора тензомоста.  Диапазон от 0 до 6...10 мВ RMS 400 Гц.

Если использовать для эмуляции этого сигнала параллельно включенное к одному из плеч моста сопротивление, то его величина должна  меняться в диапазоне от 100 до 200 кОм (ориентировочно) для перекрытия всего диапазона, с учетом произведенной предварительной балансировки. 

Мне нужно на выходе Задатчика менять напряжение, а оно уже должно менять сопротивление преобразователей, вызывая отклик в сигнале моста.

Сигнал на выходе прибора должен линейно зависеть от аналогового сигнала Задатчика, хотелось бы вписаться в 2% несоответствия. Масштаб можно поправить, главное - линейность преобразования. 

[avv_rem]

19 часов назад, paramon сказал:

Задача: Вместо мостового тензодатчика включать резисторный мост с широким диапазоном балансировки, с помощью которой эмулировать работу снятого мостового тензодатчика.

Вот ЗАЧЕМ? Там трех резисторов хватит. По крайней мере, мне для ремонта всегда хватает. Да и то не пользуюсь.
1. Подходишь к весам.
2. Замыкаешь выход тензодатчика.
3. Весоизмеритель уходит далеко в отрицательную область.
4. Вычисляешь примерно, на какую часть шкалы уходит.
5. Если сильно много, меняешь датчик и калибруешь весы.

В 99% случаев нелинейность связана с трением в продольных тягах, разрушением тумб, трещинами закладных пластин...

Отдельная история - статически неопределенные системы. Лечится переключением датчиков и последующей корректировкой настроек (сменой программной конфигурации). Столкнулся пару раз. Долго пытался объяснить начальнику, в чем ошибка. Увы, не смог. Махнул рукой, ушел за пивом. Год "специалисты" по вызову приезжают. Даже понять не могут, что с весами происходит.
 

Изменено 14 ноября, 2020 пользователем avv_rem

[musa56]

13 минут назад, paramon сказал:

Сигнал на выходе прибора должен линейно зависеть от аналогового сигнала Задатчика

По моему вам проще использовать цифровые потенциометры и управление от микроконтроллера. Вот только тогда и кривые будут такие как нужно и точность регулирования нужная

Изменено 14 ноября, 2020 пользователем musa56

[paramon]

9 минут назад, avv_rem сказал:

Вот ЗАЧЕМ? 
 

статически неопределенные системы - это что, низкая повторяемость результатов при наложении одного и того же веса, не возврат к нулю?

Я не ремонтом этой системы занимаюсь, а её видоизменением с повышением функционала.

[avv_rem]

Только что, paramon сказал:

статически неопределенные системы - это что, низкая повторяемость результатов при наложении одного и того же веса, не возврат к нулю?

Нет. Это, к примеру, когда датчиков много и ты пытаешься откалибровать каждый, а платформа одна. Вес хаотично распределяется между датчиками.  Калибруешь первый, а вес давит на второй и третий.

Но это вообще не твой случай.

Вход весоизмерителя - это вольтметр. Вот и подавай на него напряжение. ЗАЧЕМ тебе сопротивление понадобилось?

[LazyEd]

Фактически вся задача эмулятора сводится к подаче на вход прибора напряжения пропорционального сигналу задатчика. Так может решать задачу надо напрямую, просто регулируя напряжение, без промежуточных извращений?

[paramon]

40 минут назад, avv_rem сказал:

 Вот и подавай на него напряжение. ЗАЧЕМ тебе сопротивление понадобилось?

Сигнал представляет собой синусоиду и для правильной работы измерителя должен быть синхронизирован с напряжением питания моста (там синхронный выпрямитель). Сформировать этот сигнал, имеющий среднее значение, близкое к уравновешенному состоянию моста, проще путем использования моста Уитсона. Отпадает задача синхронизации и смещения уровня. Для изменения уровня сигнала требуется лишь менять одно из сопротивлений моста (а лучше 2).

Вопрос лишь в том, как это сделать, поскольку руками крутить ручку потенциометра, формируя результирующую кривую - проблематично. Получится фигня, а не график.

[paramon]

16 минут назад, LazyEd сказал:

Фактически вся задача эмулятора сводится к подаче на вход прибора напряжения пропорционального сигналу задатчика. Так может решать задачу надо напрямую, просто регулируя напряжение, без промежуточных извращений?

Сигнал на выходе моста (на входе прибора) представляет собой синусоиду и для правильной работы измерителя должен быть синхронизирован с напряжением питания моста (там синхронный выпрямитель). Сформировать этот сигнал, имеющий среднее значение, близкое к уравновешенному состоянию моста, проще путем использования моста Уитсона. Отпадает задача синхронизации и смещения уровня. Для изменения уровня сигнала требуется лишь менять одно из сопротивлений моста (а лучше 2).

Вопрос лишь в том, как это сделать, поскольку руками крутить ручку потенциометра, формируя результирующую кривую - проблематично. Получится фигня, а не график.

Если использовать в качестве входного сигнала прибора сигнал несбалансированного моста и управлять его амплитудой с помощью ОУ, то опять же возникают трудности:

1. как организовать это самое управление коэффициентом усиления ОУ с помощью напряжения, обеспечив линейность зависимости "напряжение - Ку"?

2. как обеспечить регулирование сигнала на входе прибора в диапазоне, включающим 0?

3. не станет ли этот вариант сложнее электронного регулирования сопротивления одного из плеч моста?

[paramon]

1 час назад, musa56 сказал:

По моему вам проще использовать цифровые потенциометры и управление от микроконтроллера. Вот только тогда и кривые будут такие как нужно и точность регулирования нужная

Это один из вариантов, который я бы хотел пока отложить. 

1. Он может оказаться "не проще", поскольку удобные для монтажа ЦП (soic, dip) имеют не более 256 ступеней, а это для меня мало.

Кто-нибудь знает, как включить 2 ЦП, чтобы получить схему изменения сопротивления как 256х256=65536 ступеней?

2. В МК нужно каждый раз записывать требуемую "кривую", пока не представляю, как это делать.

Есть вариант: система состоит из АЦП, МК, ЦП. Тогда выдаваемый Задатчиком аналоговый сигнал оцифровывается, выдается микроконтроллером по SPI в ЦП и  тот меняет балансировку моста, обеспечивая линейное изменение  сигнала на входе Прибора. Несколько муторно, но обеспечивает реальную эмуляцию работы тензомоста.

Есть одна проблема в применении ЦП: в мостовом включении при питании моста переменным током он не только должен работать  в диапазоне -U...0...+U (такие есть), но и иметь гальваническую развязку от входного управляющего сигнала (таких, по моему, нет). Кроме того, сами ЦП, если их два в разных плечах, должны быть гальванически развязаны между собой и иметь два гальванически развязанных источника питания. 

 

[_abk_]

1 hour ago, paramon said:

Сформировать этот сигнал... проще путем использования моста Уитсона... лишь менять одно из сопротивлений моста...

Разве еще не очевидно, что не проще?

1 hour ago, paramon said:

Отпадает задача синхронизации и смещения уровня.

Перемножитель и ОУ с дифф. выходом помогут

[_abk_]

Перемножитель и ОУ с дифф. выходом помогут.

А что одной темой нельзя было обойтись? 

 

Изменено 14 ноября, 2020 пользователем _abk_