BWZ

Теоретически задача конечно решаемая. Но как я уже писал вначале, есть еще 3 измерительных датчика, этот как бы вспомогательный. Размеры ротора небольшие, он в корпусе, на котором и так уже почти живого места не осталось. Хотелось бы что-нибудь попроще, иначе потом уже никто не разберется в совершенно искаженных результатах измерений. А тут появилась новая, на первый взгляд глупая, идея. Что если напечатать круглый диск с меткой на лазерном принтере на специальной прозрачной пленке, используемой для печати? Я думаю, что особого разбаланса полоска краски не внесет, диск получится сам по себе легкий, диаметром 4-6 мм. Диск закрепить на валу, датчик на просвет можно найти с приличным разрешением. Пленку вырезать штампом, типа остро заточеной трубки, смогут сделать с погрешностью не хуже 0,01 мм. Вот только пленка должна быть механически прочной и не сильно растягиваться. Хотелось бы узнать мнение людей, уже использовавших такую пленку в различных конструкциях.

По поводу различных насадок на вал. Не факт, что выходящий наружу конец вала совпадает с осью симметрии ротора, поэтому можно получить очень приличную разбалансировку изделия. Но даже если я захочу провести балансировку заново в каждом конкретном случае, мне обязательно нужна будет нулевая метка (для балансировки). Таким образом круг замыкается – для получения датчика нулевой метки нужно сбалансировать изделие заново (упрощая задачу, хотя бы один раз). А для балансировки обязательно нужна нулевая метка, иначе не найти где убирать лишний вес. Именно поэтому мне и показался наилучшим решением оптический датчик – минимальное вмешательство в работу изделия. С магнитными метками ранее тоже сталкивался, но здесь их по ряду причин очень сложно поставить. Двигателя как такового нет - часть ротора является пневмотурбиной.

Для тех, кто думает что применение компаратора вместо ОУ никому не нужно, могу привести противоположный пример. Примерно в 2000 году нужно было заменить стабилизатор напряжения с малым падением, находившийся внутри микросборки, снятой с производства, на аналочичную схему. Условия эксплуатации очень жесткие, ОУ был нужен только с приемкой, на транзисторах не проходили габариты схемы. Как раз перед этим ОУ с упоминавшегося здесь "Кристалла" (или "Квазара", что одно и то же Г) отметились массовыми отказами через полгода работы. Причем все было с ПЗ и куплено у изготовителя по огромным ценам. Начальство давило, сроки были нереальные и за неделю я слепил стабилизатор на Н521СА3, транзисторе, стабилитроне и SMD - 2 резистора и 3 конденсатора. Схема как ни странно работала, я ее отдал и забыл. А недавно увидел это "чудо" на серийной плате, предложил переделать "нормально". Оказалось , что это уже достаточно сложная процедура, т.к. схема прошла все испытания и проблем никогда не было. Петель ООС правда там было 2, причем включены весьма нестандартно. А выходной транзистор с ОК позволил сэкономить место, т.к. при использовании ОУ его пришлось бы ставить.

С механикой все было бы просто, если бы обошлось только токарными работами. Сделать симметричные выборки (или прорези для датчика на просвет) без нарушения балансировки нет возможности. Как говорит один знакомый - опоздал лет так на 15. Хотел заказать тонкий диск из титана, чтобы сделать датчик на отражение, но у него будут низкая точность и большое дрожание фронтов сигнала. А вот совместить такой датчик (на отражение), выполненый на диске небольшого диаметра и обеспечивающий достаточно широкий строб в пределах 30-60 град. и метку (относительно узкую) от паза на роторе наверное можно. Огромное спасибо zltigo за подсказку. Просто по другому очень ненадежно - около миллиона импульсов за секунду и наличие хотя бы одной ошибки приводит к полностью искаженному результату, причем исправить ничего нельзя до нового запуска ротора. А вот что лучше измерять на роторе так и не решил. Оптический датчик, определяющий паз сложной формы, где почти невозможно просчитать все переотражения при вращении ротора вроде как не очень надежно. Наносить метку краской - подсказали, что может осыпаться при таких оборотах. Использовать не оптический датчик - ротор из легкого сплава, магнитных свойств никаких, из распространенных датчиков ничего не подходит.

Уважаемый zltigo, возможно мы друг друга не поняли. Перед включением я могу поставить ротор в любое положение. Но мне нужно знать точное положение ротора в любой момент времени при его вращении. Это нужно для анализа информации с еще 3-х датчиков, напрямую с вращением этого ротора не связанными. Если более точно - нужно измерять корреляцию между положением ротора и показаниями этих датчиков.

Есть интересная задача, требующая нестандартного решения. Нужно нанести нулевую метку (при повороте через каждые 360 град.) на вал быстро вращающегося ротора – до 200 000 об/мин (кол-во нулей правильное). Устройство технологическое, единичное, настольное. Но при этом сам ротор закрыт в металлическом корпусе, снаружи только концы вала – диам. 2 мм. В корпусе можно проделать отверстие, заполнив его, например светопроводящим материалом. При этом есть такие проблемы: 1. Любое приспособление, одетое на выходящий наружу вал не должно нарушать балансировку ротора, т.е. быть очень легким и идеальным телом вращения небольшого диаметра – скорость очень большая. 2. Тело ротора значительно большего диаметра, чем вал, ротор металлический, отражательная способность хорошая, но по нему идут несколько продольных пазов сложной формы. Нанесение черной метки для оптического датчика невозможно, датчики наличия металла тоже не подходят – будет несколько срабатываний за оборот. 3. Красить ротор в черный цвет (для нанесения белой метки) нельзя. У меня в результате появилась идея использовать оптический датчик с излучателем и приемником, работающими в разных диапазонах, например УФ или синий светодиод и красный или ИК приемник. А метку наносить каким-то люминофором (идеальный вариант – распространенный Security маркер, позволяющий получить метку в видимом диапазоне при УФ-подсветке). Но смущают характеристики люминофоров – быстродействие, послесвечение и коэффициент преобразования. По подобным устройствам нигде ничего не нашел, поэтому есть сомнения в работоспособности

Когда-то разводил платы с почти такими же требованиями. Могу высказать свое мнение. 1. Слишком маленький диаметр трубы, куда устанавливают этот блок. Если эту плату поделить на части и развернуть, то на маленьких круглых платах, судя по количеству ног на чипах, половину места займет пайка кабелей (разъемы вряд-ли выдержат и места займут еще больше). Получится очень сложная в настройке и ненадежная конструкция. Проще решить задачу установки элементов вдоль вектора ускорения. 2. Все дело в применяемой химии, а никто и не говорит что плата сделана по обычной технологии, а то и дорожки сорвет запросто - тоже ведь клееные. 3. Эпоксидка при ударе моментально разлетится в порошок. А вот то, что всю плату заливают эластичным компаундом, и к тому же он находится между платой и корпусом - это вполне может быть. Жесткое крепление такой платы к корпусу наверное невозможно. 4. А оно скорее всего и не ориентируется, а только записывает - мне показалось очень похоже на телеметрию.

Есть следующая задача - нужно подключить миниатюрные датчики, расположенные на небольшом измеряемом объекте, допускающем линейные перемещения и механические вибрации (в полосе от 0 до 2 кГц), с амплитудой не более 1 мм. Длина соединения 15-25 мм по прямой, можно делать петлю, если нужно. Посоветуйте современный провод (экранированный кабель, если таковой существует) с хорошей механической прочностью и гибкостью, который реально можно купить. Раньше для таких целей использовался исключительно литцендрат, но в Союзе его выпускало только одно предприятие в Ереване, оно давно не работает. Провод должен быть в изоляции, очень гибким чтобы не влиять на измеряемый объект. Ленточный кабель не подходит, т.к. нужна свобода перемещений в 2-х плоскостях.

Хотелось бы высказать несколько другую точку зрения на проблему устойчивости аналоговых схем. Все предварительные теоретические расчеты схемы естественно необходимы, и это все достаточно полно описано в литературе. Но если внимательно посмотреть на современный ОУ (где разработчик дал более-менее полную схему), то видно, что схема достаточно сложная и представить себе ее работу и назначение всех каскадов будет сложно. И для моделирования этот ОУ будет представлять собой сложное НЕЛИНЕЙНОЕ устройство, работа которого анализируется программой с помощью численных методов. Если модель достаточно полная, то даже АЧХ будет зависеть от амплитуды сигнала. Поэтому попытка анализа реального устройства методами, применимыми только для идеальных линейных схем даст погрешность, оценить которую не представляется возможным. Проверка устойчивости схемы при разработке (в моем понимании ее стабильной работы) сводится к подключению к схеме различных паразитных емкостей и сопротивлений, неизбежно возникающих при разводке платы и критичности к близкому расположению входных и выходных сигналов. Такое моделирование значительно экономит время, тем более что на макете иногда не все удается измерить из-за вносимых входных реактивных сопротивлений приборов (проще говоря, при подключении осциллографа усилитель возбуждается). Также удобно проверять устойчивость работы при наличии входного или выходного кабеля, даже если он короткий, требования к шинам питания конкретного ОУ. А при выборе элементной базы очень удобно провести одинаковые эксперименты с одной и той же схемой на разных ОУ, а также поставить пассивные элементы соседних с применяемыми номиналов (часто делается замена, отклонение небольшое, а запаса по устойчивости нет).

1.На OP282 ничего хорошего не получится. Он Rail-to-Rail по входу, причем даже в своем классе не малошумящий. В усилителях, где требуются высокие параметры используются только классические ОУ, всякие новшества типа Rail-to-Rail по качеству к ним даже не приближаются (слова тех. специалиста Analog Devices на семинаре после 3-х часовой рекламы Rail-to-Rail). Если нужны минимальные шумы и по сути УНЧ, то лучше всего подойдет AD797 (если уточните импеданс источника сигнала, возможно предложу другой вариант). Измерительный усилитель на одиночных ОУ на НЧ можно собрать самостоятельно без особых проблем. Еще одно преимущество данного усилителя - малый уровень искажений. Малейшая нелинейность и две помехи с близкими частотами и большой амплитудой дадут массу комбинационных составляющих на НЧ, что будет воспринято как шум на выходе. Отличить такие помехи от собственного шума усилителя очень сложно, а бороться бесполезно. Если этого все равно недостаточно и нужно выжать максимум. Тогда я бы поставил на входе усилителя коммутатор и менял полярность входного сигнала с частотой скажем 80 Гц. Далее усилитель и узкополосный фильтр, который должен подавить насколько возможно 50 и 100 ГЦ и усилить модулированный входной сигнал в несколько раз. Далее демодулятор, все возвращается обратно и обеспечивается дальнейшее усиление. Смысл всех этих фокусов - шумы около 100 Гц и ниже 10 Гц почти у всех ОУ сильно отличаются. Усилитель-фильтр на 80 Гц может усиливать незначительно - несколько больше именно этой разницы в шумах. Чем ниже частота полезного сигнала, тем больше выигрыш в соотношении сигнал-шум. В качестве входного коммутатора для ваших целей вполне пойдут герконовые реле, другие варианты намного сложнее. Если задача все равно не решена, лучше заказать усилитель профессионалам, если таковые найдутся, а у вас хватит терпения и денег. А искусство проектирования входных усилителей на мой взгляд состоит в том, что изменение хотя бы одного из начальных условий ведет не только к выбору другой элементной базы, но иногда и к использованию совершенно другой структурной схемы усилителя.

А может дело вовсе не в помехах? Посмотрите, пожалуйста, уровень шума вашего входного усилителя в области частот ниже 10 Гц и умножьте его на общий коэфф. усиления схемы. Обычно НЧ шумы усилителей (1/f, фликкер-шум) достаточно большие и бороться с ними сложно.

По поводу выбора готового измерительного усилителя: нормирование шумов и зависимость КОСС от частоты не описывают все параметры усилителя. Кроме этого есть еще следующие: зависимость входного сопротивления от частоты, реакция на перегрузку по входу, линейность (искажения) при большом синфазном сигнале, ослабление помех по питанию, и т.д. в зависимости от назначения. Некоторые из них производитель не оговаривает вообще, что-то не полностью. Собрал я как-то измерительный усилитель на AD8552 - прецизионных усилителях с МДМ, все по заявленым фирмой параметрам меня устраивало, но реально результаты были хуже, чем с OP27. При короткой, но большой импульсной наводке усилитель очень долго возвращался в нормальный режим, причем угадать его поведение было невозможно. По поводу схемотехники - есть следующие варианты: измерительного усилителя тока, на 5 ОУ с подавлением очень большой синфазной составляющей, с оптроном в цепи ОС для компенсации большой постоянной составляющей по входу и ряд других мало описанных в литературе схем, на одном кристалле не выпускаются. Это не считая отдельного линейного двуполярного стабилизатора только для входного измерительного усилителя (и 78xx, 79xx сюда не подходят) - иначе выжать из него максимальные параметры не получится. И самое главное, для чего и используется дифференциальный вход - борьба с помехами. Собраный усилитель обязательно проверяется на восприимчивость к различным видам помех. Иногда это сложнее самой разработки усилителя. А еще очень сильно повлияла на сознание разработчиков навязчивая реклама многих производителей - выбери из таблицы готовое сочетание входного усилителя, АЦП и процессора и получи оптимальное решение своей задачи. Так вот я сйчас имею несколько разработок, где входной сигнал на уровне 1 мкВ при допустимой синфазной помехе до 10 В, усиление 1000 000. И только усиленный и отфильтрованный аналоговым фильтром сигнал измеряет АЦП.

Все написанное выше о Pulse Induction - на уровне начинающего радиолюбителя. Я занимался импульсными металлодетекторами около 7 лет. Различить шарик под фольгой можно только таким способом. Он дает информацию о затухании сигнала на различных частотах, что позволяет различать предметы большего размера на фоне маленьких (или тонких, типа фольги). Только обработка сигнала там специальная, все совсем не по Фурье, и публикаций очень мало - большинство металлодетекторов используется в системах охраны и безопасности. Почитать можно только в геофизике - подобные измерения называются "метод переходных процессов" и очень широко используются для определения полезных ископаемых. Но проектирование такого металлодетектора потребует много времени и средств, поэтому окупаются только серийные разработки, причем тоже не дешевые по нашим меркам. Мои работы в этой области закончились опытными экземплярами для 2 различных применений ввиду нежелания фирмы-изготовителя совершенствовать имеющиеся приборы и создавать новые. Причина оказалась проста - заказчики хотят получить 1-2 прибора с параметрами на уровне теоретически предельно возможных, очень дешево, и заплатить только после изготовления, если им понравится.

Мне тоже нужно решить подобную задачу, но аксерерометры для измерений явно не подходят - нужна полоса частот от 200 Гц до 20 кГц. Не подскажет ли кто о возможности применения пьезодатчиков для подобных измерений? Причем в связи с небольшим размером объекта измерения нужен датчик с малой площадью контакта. Еще для этой цели хорошо подходят индуктивные датчики с зазором, работающие по вихретоковому принципу, но при больших размерах объекта измерения и наличии ровной поверхности.

А может это просто сложился такой миф, что измерительный усилитель решит все проблемы. Мне пришлось ремонтировать свой сгоревший виртуальный осциллограф National Instruments. У него весьма приличная чувствительность как для платы внутри компьютера. Особенно поразила входная часть. Корпус входного разъема и корпус платы (схемы непосредственно осциллографа) соединены через резистор 20 Ом. А дифференциальный входной усилитель вычитает из входного сигнала помеху, которая измеряется на этом резисторе. При этом экран коаксиального кабеля получается как бы не совсем соединенным с корпусом, а помехи, наводимые на нем, вычитаются из сигнала с центральной жилы кабеля. Не совсем стандартное решение, но вполне приличный результат. Правда полной схемы нет, рисовал с многослойки под микроскопом, плюс находил межслойные переходы прозвонкой. Если у кого есть подобная схема полностью, поделитесь пожалуйста.