Перейти к содержанию

    

Измерение с точностью до +/- 1мкВ

Задача стоит в том, чтобы измерить потенциал на резистивном датчике.

Напряжение на датчике может меняться от 100мВ до 110мВ.

Точность измерения очень высокая до 1мкВ.

Датчик расположен на расстоянии 1М.

Мерить нодо не чаще, чем 1 раз в минуту.

Понятно, что АЦП нужен минимум 16-разрядов.

Сигнал от датчика -витая пара на дифференциальный вход инструментальног ОУ.

Вопрос:

1. Какй тип АЦП лучше использовать, sigma-delta (24bit) или SAR (16bit).

2. Какой тип инструментального ОУ лучшее выбрать?

3. Подскажите ссылку на подобные решения...

Может есть готовые киты от производителя, чтобы не париться с аппаратурой?

Спасибо.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты
Может есть готовые киты от производителя, чтобы не париться с аппаратурой?

https://estore.ti.com/ADS1232REF-ADS1232REF...odule-P764.aspx

50$ дешево и сердито, как раз для мостовых измерений, только вот если надо именно вольты измерять с хорошей абсолютной точностью, то на данной плате источника опорного напряжения нету.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

Надо внимательно отнестись к материалу проводов и соединителей, т.к. возможен эффект термопары.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

Микровольт по метровому проводу?!

ИМХО это нереально. В подвале кто-нить включит сварочный аппарат - и все ваши микровольты полетят сами догадайтесь куда.

 

Усилитель с опорным источником - в непосредственной близости около датчика, и всё в хорошем экране.

Вот тогда некоторые надежды есть на вменяемые измерения.

 

Может быть даже гальваническая развязка еще против помех понадобится.

 

 

 

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты
Микровольт по метровому проводу?!

ИМХО это нереально. В подвале кто-нить включит сварочный аппарат - и все ваши микровольты полетят сами догадайтесь куда.

Не стоит так уж пугать. А если в подвале нет сварочного аппарата?

Практика показывает, что это вполне даже возможно.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты
1. Какой тип АЦП лучше использовать, sigma-delta (24bit) или SAR (16bit).

Использвать только sigma-delta (24bit) в режиме периодического опроса с частотой 5 Гц, 10 Гц или 50 Гц (чтобы частота промышленной сети 50 Гц делилась бы на частоту опроса без остатка). АЦП других типов, как правило, не годятся, поскольку для данной задачи важно, чтобы АЦП не просто измерял мгновенное значение напряжения, а "интегрировал" его за всё время периода измерения. Помимо этого, такие отчеты будете дополнительно суммировать/усреднять за необходимое вам время выдачи значения - например, за 1 минуту. Это еще больше повысит точность, т.к. снизит шум.

 

Вход очень желательно иметь как можно более низкоомным, тогда как у АЦП входное сопротивление очень велико. Т.е. крайне необходимо иметь входной повторитель (а еще лучше усилитель, если сигнал после усиления в полную шкалу АЦП вписывается). При высокоомном входе (когда токи утечки измеряемой ЭДС недопустимы) придется устанавливать предусилитель прямо по месту нахождения источника сигнала, а по кабелю вести уже усиленный по мощности сигнал, который не упадет на низкоомном входе.

 

А вообще посмотрите в интернете информацию о EEG/ЭЭГ (ЭлектроЭнцефалоГрафии). Там очень много схожего с вашей постановкой задачи - те же проблемы, микровольты и метр длины кабеля.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

Используйте четырех проводную схему . Это позволит измерять потенциал в каждой точке и исключить влияние сопротивления и ЭДС провода .

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты
Микровольт по метровому проводу?!

ИМХО это нереально. В подвале кто-нить включит сварочный аппарат - и все ваши микровольты полетят сами догадайтесь куда.

да не так всё страшно.

измеряются и десятки нановольт (при секундном интегрировании) на более длинных проводах.

и при этом отнюдь не в чистом поле, помех вокруг хватало.

правда входящий звонок на сотовый находящийся в комнате по измерениям видно было несмотря на фильтры и экраны :).

 

термоэдсы будут гораздо сильнее пакостить, чем наводки.

даже просто соединение двух разных кусков меди легко может несколько сотен нановольт на градус дать.

 

Может быть даже гальваническая развязка еще против помех понадобится.

а вот гальваническая развязка аналоговых сигналов точно убьёт все микровольты.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты
термоэдсы будут гораздо сильнее пакостить, чем наводки.

даже просто соединение двух разных кусков меди легко может несколько сотен нановольт на градус дать.

Можно питать датчик переменным напряжением. Тогда термоэдс убирается.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

Гальваническая развязка цепей питания (отдельный источник питания для предусилителя).

 

С помехами при измерении я потра---лся порядочно :( Когда вся стойка заземлена медным троссиком, соединения исключительно коаксиалом, но в области микровольт - все равно шум прет... Как включат в соседней лаборатории печь на тиристоре - и пошло-поехало.

Питание датчика ну никак развязать не могли,- через любой фильтр пролезало.

Плюнули тогда, спаяли неск. батареек и запитали от них: помогло! Благо потребление маленькое было.

 

Всё это конешн в мыслях хорошо городить, но когда на деле... Лучше модуляцию какую-нибудь и фазовый детектор потом. А иначе воспроизводимости не получите.

Иллюзия измерения, а настоящую соответствующую точность получить оч трудно.

 

У кого более оптимистический опыт - вперед! Я чо, я не против...

 

Про ЭКГ оч хороший совет, но это же крайне низкочастотная аппаратура. Там многое достигается в частности за счет подавления полосы.

 

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты
Задача стоит в том, чтобы измерить потенциал на резистивном датчике.

Спасибо.

 

Лет 18 назад решил похожую задачу. Там необходимо было измерять очень малый сигнал с мостового датчика. Проблема в том, что полезнай сигнал в плечах моста присутствует вместе с синфазной составляющей. Если резисторный датчик одним концом находится на "земле", то проблема значительно упрощается из-за отсутствия потенциального сигнала, который из-за асимметрии даже измерительного усилителя гробит полезный сигнал. Задачу решил следующим образом. Использовав 3 конденсатора и полевые ключи 590 серии. Один конденсатор находился параллельно источнику сигнала (в плечах моста), второй параллельно усилителю с несимметричным входом на ОУ 140уд17, а третий конденсатор коммутировался полевыми ключами попеременно то к мосту то к конденсатору на входе усилителя. Таким образом осуществлялось преобразование от симметричной схемы к несимметричной. Время преобразования было достаточно большим (до секунды) из-за высокого защитного времени на присоединение конденсатора к мосту и усилителю. Хотя время включения-выключения полевых ключей около 1 микросекунды реально это время пришлось увеличить в сотни раз. Точность была высокая и проблемы были с разными материалами проводников и контактов моста. На современной элементной базе это можно решить значительно проще особенно если датчик заземлен.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

Ежели

...

Напряжение на датчике может меняться от 100мВ до 110мВ.

Точность измерения очень высокая до 1мкВ.

...

Мерить нодо не чаще, чем 1 раз в минуту.

...

то нет никаких особых проблем. Ставите нормальный источник опорного (от 3 ppm/C), делитель, который дает 100 мВ и точный диф.усилитель с коэффициентом усиления, например, 1000. В результате получаете сигнал 0...1В, который нужно измерять с точностью 1 мВ, т.е. 10 бит. Понятно, что полезно поставить гальванику по питанию и выходному сигналу АЦП.

 

А ежели измерение раз в минуту - то вообще АЦП не нужен - простой преобразователь напряжение/частота на интеграторе и измерение скважности выходного сигнала. При этом гальваника - через 1 оптрон.

 

Вот только стоит уточнить, 1 мкВ - это абсолютная точность или разрешение? Судя по всему - разрешение.

 

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты
Ежели

А ежели измерение раз в минуту - то вообще АЦП не нужен - простой преобразователь напряжение/частота на интеграторе и измерение скважности выходного сигнала. При этом гальваника - через 1 оптрон.

 

Использование ПНЧ поможет подавить влияние промышленных помех нрмального вида 50Гч*N.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты
1. Какй тип АЦП лучше использовать, sigma-delta (24bit) или SAR (16bit).

2. Какой тип инструментального ОУ лучшее выбрать?

 

Операционный усилитель нужен с малыми смещениями, дрейфами и шумом по напряжению, а хорошо и по току например ADA4528,

если есть лучше, то хорошо т.к. этот шумит напределе, но 1 мкв точности получится.

АЦП дельтасигма например AD7792,

обязательно нешумное питание, RC фильтр на входе и аккуратная разводка (чтобы небыло разных утечек и наводок) точность откалибруется програмно, резисторы стабильные необходимы, не просто, но у меня получалось как раз ±10 mV 0,01%, но трудно.

Еще, если раз в минуту, то и интегрировать данные с максимально медленным режимом АЦП за всю минуту.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

Для публикации сообщений создайте учётную запись или авторизуйтесь

Вы должны быть пользователем, чтобы оставить комментарий

Создать учетную запись

Зарегистрируйте новую учётную запись в нашем сообществе. Это очень просто!

Регистрация нового пользователя

Войти

Уже есть аккаунт? Войти в систему.

Войти
Авторизация