В поисках эффективного датчика тонких излучений Опции

[Andy1744]

интересное воплощение , вместо того чтобы городить три полных канала ,авторы без хитростно щелкают мультиплексором при одном (даже второй имеющийся в Ad7746 канал не нужен). И опять вариант схемы из CN0129 ,кто бы мне пояснил в чем идея такого способа подключения прямого и инверсного EXC к входам ОУ ? я как бы и понимаю , и как бы не очень

схема включения мультиплексора тут такая .
левая (по схеме) обкладка емкостного датчика C1-C3 , по очереди подключается к CIN+ , при этом две другие подключены к EXC , транслируя EXC через общую точку к измеряемой емкости.
 ad7745_sw.jpg ( 187,08 килобайт ) Кол-во скачиваний: 17

в общем , я бы попробовал , вот только руки заняты всякой фигней - наглядевшись на картинки игрухи laryca , потратил день на украшательства.
 DSC_0511_a.JPG ( 128,43 килобайт ) Кол-во скачиваний: 22

хорошо бы нашлись еще батыры паяльника и микроконтроллера.

[laryc]

в общем , я бы попробовал , вот только руки заняты всякой фигней - наглядевшись на картинки игрухи laryca , потратил день на украшательства.
хорошо бы нашлись еще батыры паяльника и микроконтроллера.

Андрей! Восхтительно!!! Мне к такому результату было ещё пару шагов.. но я нашёл то что искал Коля Остенбакен и пойду по аномалиям с нетбуком и палящим солнцем.. мне пока работать не дают .. начальник свихнулся в результате карьерного роста и долгого пребывания на свежем воздухе... люди гибнут за металл. На счёт включения ОУ В CN-0129 и в схемке Ксении . там делитель не равноплечий. Выходы Exination на разных модах тоже выглядят экзотично - почему-то не привязываются к нулю,что в схемотехнике берётся за "как правило" ведь его не надо стабилизировать а помещаются внутри 0 -Vdd ,ну и делитель, понятно дело, выбирает какойто другой диапазон в отличии от предложеного в даташите..... Ксения,.Спасибо!

Сообщение отредактировал laryc - 24.11.2013, 10:47

[laryc]

Andy я извиняюсь,сразу не обратил внимание ... на фото экранчика стоит значок 3D !!! Что уже собрал? Хenia.. ! ссылка не открылась! .. а мне дюже интересно - будь добра,перепости или на файлообменник где нет регистрации,а то в моей сети одни проблемы

Сообщение отредактировал laryc - 24.11.2013, 14:44

[laryc]

хорошо бы нашлись еще батыры паяльника и микроконтроллера.

хочу добавить .. если есть проблемы с программированием - помогу то бишь дам готовое и расскажу как пользоваться,схемы,советы и т.д. Andy судя по-всему в стороне не останется. Скоро надо полагать мы закончим программить,хотя как знать... Далее работа с датчиками - там тоже только начало состоялось,а уж про работу с натурой - тут даже по малому счёту нам не справиться вдвоём, особенно по интерпретации. Так что набор в космонавты ещё не закончен. Разместил объяву на паре сайтов - судя по количеству посещений ветки любопытные были, но где же те кому жить интересно с правильными руками?

[Andy1744]

Andy я извиняюсь,сразу не обратил внимание ... на фото экранчика стоит значок 3D !!! Что уже собрал?

да собрал макет - три моно датчика (плоские воздушные конденсаторы) , все работает , нужно приводить в пригодный для экспериментов вид ,
как минимум неделя- две уйдет чтобы подтереть все сопли. на экран вывожу только интегральные величины - "модуль вектора" и еще одну , ее пока не называю.

Andy судя по-всему в стороне не останется.

разумеется.

[Xenia]

Хenia.. ! ссылка не открылась! .. а мне дюже интересно - будь добра,перепости или на файлообменник где нет регистрации,а то в моей сети одни проблемы

Отправила ссылку вам в личку.

Андрей! Восхитительно!!! Мне к такому результату было ещё пару шагов..

Я тоже не перестаю удивляться выдающимся способностям Андрея. Вроде бы он совсем недавно с моей подачи (с гордостью ) купил демоплату на STM429, и вот уже я вижу на ее дисплее красивые графики!

Между тем, в тактическом отношении, я более схожа с laryc'ом, поскольку считаю, что плата микроконтроллера должна обеспечивать сбор сырых данных, которые затем записывать/пересылать в большой/персональный компьютер, где и заниматься их обработкой. В том числе и с помощью таких сложных пакетов, как LаbView И MatLab. Тем не менее, местные возможности платы, представленные Andy1744, меня поражают и радуют.

На счёт включения ОУ В CN-0129 и в схемке Ксении . там делитель не равноплечий. Выходы Exination на разных модах тоже выглядят экзотично - почему-то не привязываются к нулю,что в схемотехнике берётся за "как правило" ведь его не надо стабилизировать а помещаются внутри 0 -Vdd ,ну и делитель, понятно дело, выбирает какой-то другой диапазон в отличии от предложенного в даташите..... Ксения,.Спасибо!

интересное воплощение , вместо того чтобы городить три полных канала ,авторы безхитростно щелкают мультиплексором при одном (даже второй имеющийся в Ad7746 канал не нужен). И опять вариант схемы из CN0129 ,кто бы мне пояснил в чем идея такого способа подключения прямого и инверсного EXC к входам ОУ ? я как бы и понимаю , и как бы не очень

Охотно объясню, тем более что у вас двоих одновременно возник этот вопрос.

Тут дело в том, что верхнее ограничение по емкости в 20 пФ обусловлено той простой причиной, что при бОльших емкостях значение на АЦП AD7745/46 зашкаливает. Между тем, измерять бОльшие емкости им можно, если ... понизить амплитуду генератора частоты Exс. Чем сильнее мы этот сигнал понизим, тем дольше не случится зашкал. Проще говоря, если амплитуду Exc уменьшить в 10 раз, то и зашкал будет достигнут не при 20 пФ, а лишь при десятикратно большей емкости (200 пФ). Тем самым, формула пересчета потребует соответствующего изменения.

Для понижения амплитуды Exc, как аппноуте CN-0129, так в статье про 3D-томографию, используется простой прием: задействуются оба выхода EXCA и EXCB сразу, причем в ПРОТИВОФАЗЕ (установки AD7745/46 позволяют изменять полярность этих сигналов). А затем при помощи двух резисторов, образующих неравноплечный мост, оба сигнала смешиваются.

Очевидно, что если мост будет равноплечным (оба резистора по номиналу равными), то при смешении EXCA и EXCB получится нуль. Однако резисторы в мосте всегда можно выбрать такими, чтобы в среднюю точку попадало сигнала положительной полярности больше, чем отрицательной. Для этого сопротивление при положительном Exc должно быть меньше, чем при отрицательном Exc. Короче говоря, здесь имеет место простейший смеситель на двух резисторах.

Напряжение сигнала Exc на выходе такого смесителя рассчитывается просто:
U = E * (R2-R1)/(R1+R2)
а, стало быть, коэффициент ослабления будет равен:
K = (R2-R1)/(R1+R2)
где:
R1 - резистор при +Exc
R2 - резистор при -Exc
При номиналах приведенных в статье про 3D-томографию
R1 = 124.4 K
R2 = 150.4 K
получаем:
K = (R2-R1)/(R1+R2) = 26/274.8 = 0.0946
что близко к делителю 1:10
Ну, а умножение емкости будет обратно этому коэффициенту, и составит:
1/K = 1/0.0946 = 10.569 (в статье указано 10.57)
В том случае, если мы укладываемся в интервал до 20 пФ и не нуждаемся в расширении диапазона, то делитель на резисторах нам не нужен, как не нужен и отрицательный EXCB. Тогда на ОУ заводится сигнал EXCA напрямую. Тогда как ОУ все равно понадобится, чтобы амплитуда EXCA не просаживалась, когда будет нагружена не на одну емкость, а на три сразу. Тем паче, что в даташите сказано "Tolerant of parasitic capacitance to ground up to 60 pF", а при трех датчиках на одном Exc, мы без помощи ОУ в этот интервал, скорее всего, не впишемся.

Сообщение отредактировал Xenia - 24.11.2013, 20:42

[Andy1744]

игровой и развлекательный момент , конечно присуствует , но начальный посыл был сделать два в одном т.е. при стационарном использовании машинка просто организует измерение и шлет по usb на тот же netbook , а в носимом основная часть функций доступна через локальный дисплей. писать для этой платы , особо ничего не нужно , вендор всем обеспечил - бери и складывай кубики.

по поводу статьи про 3D томографию , если все так как я нарисовал , то получается , что как не переключай в каждый момент времени измеряются все три емкости , перекоммутируется только их включение. по очереди - две в паралель , и одна им последовательно. как то это не хорошо , на первый взгляд.

Сообщение отредактировал Andy1744 - 25.11.2013, 6:54

[Xenia]

по поводу статьи про 3D томографию , если все так как я нарисовал , то получается , что как не переключай в каждый момент времени измеряются все три емкости , перекоммутируется только их включение. по очереди - две в паралель , и одна им последовательно. как то это не хорошо , на первый взгляд.

На вашем рисунке EXC и CIN+ перепутаны. Там CIN+ должен быть красненьким (1, 3, 13), а EXC - синеньким (2, 5, 12). Однако, в силу симметрии, разницы никакой нету. Т.е. ваши слова полностью справедливы - по-дурацки мультиплексор подключен .

Тем не менее, та схема демонстрирует, насколько вольно можно обращаться с EXC и CIN+. А, значит, что нам нет необходимости копировать их схему один к одному, а можно позаимствовать только идею.

Лично для меня странно, отчего они не соединили все три емкости к EXC постоянно, тем более, что могли это себе позволить после включения в цепь ОУ. Тогда мультиплексировать пришлось бы только линию CIN+, что предельно тривиально.

Сообщение отредактировал Xenia - 25.11.2013, 8:34

[laryc]

непонятно почему тогда используют два парафазных выхода одновременно,если следовать логике Ксении ,достаточно поделить один выход или же просто последовательно с ёмкостью прицепить резистор ,но получается интегрирующая цепь, подключение резисторов на парафазные выходы Ех. постоянную интегрирования не уменьшат... непонятно... у меня осцилоскоп отняли так что разобраться нечем... а там что-то не совсем так как,понимает Ксения ... хотя может быть и заморочки тех кто включил так как показано в CN. .......... сложная прога LabView? "...а Вы попъгобуйте,попъгобуйте пъгипъгьиятнийшая штучка, пъгичём весьма доступная ъгабочим массам" Ленин В.И. Тезисы об онанизме.... К чему это я?... открыл как-то папочку со своим кодом на Borlande .. и подумал "неужели я был тогда такой умный?.. теперь уже не понять - старею"

Сообщение отредактировал laryc - 25.11.2013, 14:29

[Xenia]

непонятно почему тогда используют два парафазных выхода одновременно,если следовать логике Ксении ,достаточно поделить один выход или же просто последовательно с ёмкостью прицепить резистор ,но получается интегрирующая цепь, подключение резисторов на парафазные выходы Ех. постоянную интегрирования не уменьшат...

А как его поделишь? ОУ для этой цели не годится, т.к. у него минимальный коэффициет усиления - единица. А если делитель на резиторах городить, по появится ток утечки, который в данном случае вреден.

Резистор последовательно с измеряемой емкостью - идея хорошая , но сильно упадет точность измерения. Например, тогда при 10-кратном расширении диапазона последовательно с емкостью 200 пФ придется поставить резистор, эквивалентный емкости 22.3 пФ (чтобы в общей сложности вышло 20 пФ и не было зашкала). Тогда при падения измеряемой емкости вдвое (с 200 пФ до 100 пФ), емкость цепи составит 18.2 пФ. Т.е. разница между 100 пФ и 200 пФ составит всего лишь 4 пФ по прежней шкале. Тогда как по схеме из аппноута измеряемое значение честно уменьшится вдвое и окажется посредине шкалы.

Я предполагаю, что коэффиент 1:10 в аппноутах был выбран неспроста. Такое соединение позволяет мгновенно возвращаться к прежней шкале (без расширения) при отключении отрицательного EXC. Тем самым, решается не только задача расширения диапазона в 10 раз, но и появляется возможность переключения диапазонов налету, в том числе и автоматического. Т.е. при падении измеряемой величины ниже 1/10 шкалы, отрицальный EXC можно отключить и измерять малые емкости на самой чувствительной шкале. А при приближении к зашкалу включать отрицательный EXC и продолжать измерение при ослаблении 1:10.

Сообщение отредактировал Xenia - 26.11.2013, 2:49

[Andy1744]

Еще неделя ушла на работу над конструкцией прибора пригодной для мобильных замеров , у нас тут вишь дисплей теперь , надо оправдывать его наличие
В ходу столкнулся с тем что «3D сенсор» (три датчика в моно режиме) , по величине «модуль вектора» очень сильно зависим от положения прибора в пространстве , т.е. при оценке местности от точки к точке держать его нужно ,как минимум в одном положении, ну или это самое положение учитывать (задача для гироскопа?). Прибор получился громоздкий и тяжелый ,после 10 минут хождения с ним стало ясно что конструкцию нужно балансировать по месту захвата рукой . Переделал , попутно увеличил емкость батареи до 4.5 а/час , потребление 180 ma ,а при включении термостата 300 ma . Нужно снижать , видимо сделаю ШИМ на подсветку , придушу термостат , ну и светодиоды на плате тоже лишние.
Вот последний вариант , ходить с ним довольно удобно , для транспортировки разбирается на две части.

https://drive.google.com/file/d/0B1bM-9QpyL...dit?usp=sharing

[laryc]

Плоские датчики?...мд-я-я...термостат... ? .. у меня температуру воздуха датчик ловит..мд-я-я...виртуозная работа лобзиком..мд-я-я!

[Andy1744]

ну ты гонишь слегка ,на счет лобзика и термостата - лобзик не применялся ,а термос существенно расширяет возможности прибора по обнаружению слабых и медленно меняющихся сигналов. идея следующая , хотя поддерживать температуру чипа +-0.3 градуса не достаточно для исключения влияния температуры на результаты измерений , но в случае если нас интересуют именно слабые и медленные сигналы , то установив частоту срабатывания термостата выше интересующей нас , мы эту вч "несущую" можем легко учесть . у меня табличка по которой исходя из температуры окружающей среды я выставляю верхнюю точку регулировки так чтобы термос щелкал с частотой 0.1 Гц , по дискрету 2-3 градуса эта частота стабильна.

[laryc]

так я всего-то хотел сказать,что температура воздуха в датчике даёт более существенный вклад в погрешность и если не измерять атмосферу (температуру+влажность+давление) то зачем стабилизировать микруху? пусть идёт на долговременности суммарной ошибкой ибо вклад атмосферы существенно больше и ,кстати,на глазок не термостатированная микруха несколько нивелируется температурой на датчике то бишь они входят с разными знаками,ну во всяком случае на моём датчике.. Плоский датчик берёт две оси,ну и бернулиево давление падает существенно ниже чем в коаксиальных трубках... интересно что там у тебя получилось в результатах?

[Andy1744]

ну помнишь я летом тут замучил вас вопрошая почему уходит по температуре дифференциальный датчик? влажность и температура среды для капов одинакова ,а корреляция с температурой полная . Логично предположить ,что это сам чип остывает ночью и нагревается днем. Поместил чип в термостат (+-0.5С) , размах суточного колебания уменьшился (не помню , раза в 4) , но сам характер сохранился. Температура чипа теперь колеблется в пределах 1 градуса с периодом в 20 секунд ,а дифференциал емкости двух конденсаторов расположенных под углом 90 град колеблется с периодом пол суток. Предположил влияние внешнего фактора совпадающего по знаку с суточным колебанием температуры , ну вообще так и должно быть – потоки эфира различны по суткам. Однако если расположить емкости параллельно , т.е. в одинаковые условия по отношению к потоку , то колебание все равно есть , оно немного уменьшилось , но все равно есть. Вот дальше прояснить ситуацию не получилось , но так или иначе ,для меня очевидно что причина внутри коробки термостата т.е. в чипе. Какие варианты , влажность? Ну что то я слабо верю ,что внутри герметичной коробки с нагревателем ,влажность хоть как то меняется. При этом есть один чисто электрический параметр ,который совершенно точно изменяется по тому же закону что и температура среды – это период работы термостата , ночью нутро остывает быстрее. Не знаю как это может приводить к появлению совершенно определенного тренда , по подозрение имеется.
В общем из всего этого я для себя вывод сделал такой – сама тушка чипа очень чувствительный элемент , и поставить термостат затраты (кроме электрических) на который , копеечные смысл имеет , ну как минимум из-за тех 4 раз. Да и разобраться нужно с теплом до конца.

интересно что там у тебя получилось в результатах?

я пока не могу сказать , потаскался не много с носимым вариантом - не понимаю как с ним работать , реакция предельно сложная. пока решил поработать со стационарным размещением датчика , с начала его по сторонам света крутить буду , потом , на оборот источники вокруг него.
как то так.

[kosya4koff]

насчет носимого варианта таких приборов есть большие сомнения . ето скорее преносимый прибор не по габаритам а по принцыпу действия . у Шкатова тоже вель приборы не тяжелые но должны постоять в точке минимум часа 3 перед тем как можно принимать во внимание их показания . наиболее резултативным ,мне кажеться , будит оставить прибор наместе а подносить к нему исследуемые обьекты .

[laryc]

понятненько.. не буду пока мутить воду по температуре бо сам не до конца разобрался - нужно приладить алгоритм проверки на "гаусность" - там увидим .. в голове уже выстроил - осталось оформить в программу ... мож сегодня удастся посидеть - начальство разбежалось по медвежьим углам и оставили мои мозги в покое на денёк.. сущая каторга воплощать в жизнь идеи идиотов!

[kosya4koff]

предлагаю рассмотреть возможность(правильность) использования в качестве датчика жесткий диск. известен еффект .кажеться еще Козыревым замечен. время разгона маховика до нужных оборотов зависит от того когда последний раз етот маховик крутился и от плотности ефира в данной точке . эта константа (время выхода на режим шпинделя HDD) имееться на всех винчестерах поддерживающих SMART. под линуксом ету информацию можно вабще собирать при помощи простого скрипта. под виндовс можно написать прогу. и положить ее сдесь чтобы любой из искателей мог у себя на компютере ее запускать .имеет смысл поставить такой експеримент ?

[laryc]

предлагаю рассмотреть возможность(правильность) использования в качестве датчика жесткий диск.

до сего поста условия решения задач определялись "необходимостью и достаточностью" ....теперь же" возможностью и правильностью" ... а что? .. мне нравится постановочка

[Andy1744]

провел серию тестов прибора "3D 7745" по плану аналогичному тому что был для дифференциального на плоских конденсаторах , т.е. суточный дрейф и различные воздействия (где то тут пару месяцев назад выкладывал отчет , все то же , плюсом еще генератор Боброва подсовывал).
В целом выглядит как НЕ рабочий вариант , что меня немало удивило .
Измерялся "модуль вектора" по трем ортогональным парам пластин. Но похоже один эффект все же есть - в начальный момент воздействия наблюдается увеличение размаха колебаний при том же среднем , или на оборот амплитуда колебаний резко падает , все это продолжается по времени меньше минуты, но нужно проверять .

до кучи снял 13 часовой график - температура vs измеряемая величина . тест проводился для двух приборов одновременно , на одном столе , при сходной ориентации пластин. термостаты выключены.
Самый верхний график температура чипа. Далее график для пары пластин включенных дифференциально , нижний для 3D.
Получилось 0.055pf / C .

https://drive.google.com/file/d/0B1bM-9QpyL...dit?usp=sharing

p.s. к сожалению поздно заметил что у приборов различные параметры работы преобразователя по частоте выборки и использованному фильтру.
думаю еще сделаю замер с одинаковыми условиями.