|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ Zdalny pomiar rezystancji elektrycznej. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Technologia pomiarowa Autor proponuje metodę pomiaru rezystancji rezystora zmiennego, termistora lub czujnika dowolnej wielkości fizycznej, której parametrem wyjściowym jest rezystancja elektryczna. Odległość między obiektem pomiarowym a urządzeniem może sięgać kilkuset metrów, a do ich połączenia wystarczą tylko dwa przewody. Czasami konieczne staje się zmierzenie rezystancji elektrycznej obiektu znajdującego się w znacznej odległości. Na przykład, jeśli umieścisz koło pasowe na osi zmiennego rezystora i przeciągniesz przez nie kabel z pływakiem zamocowanym na jednym końcu i ładunkiem na drugim, możesz określić poziom wody w zbiorniku lub w zbiorniku. Podobnie można sterować stopniem otwarcia okien, przepustnic powietrza, drzwi. Istnieje wiele komercyjnych przyrządów do zdalnego pomiaru rezystancji. Jednak w niektórych przypadkach ich użytkowanie okazuje się zbyt kosztowne, a co najważniejsze nie posiadają zabezpieczeń antywandalowych, a kontrolowane obiekty często znajdują się w miejscach rzadko odwiedzanych przez serwisantów. Chciałbym podłączyć mały i tani czujnik do pary przewodów idących do urządzenia pomiarowego oddalonego o kilometr lub dwa. Schematy połączeń, które wymagają większej liczby przewodów, nie są brane pod uwagę, ponieważ w istniejących kablach komunikacyjnych i sterujących zawsze brakuje wolnych przewodów. A wspólny czteroprzewodowy obwód pomiaru rezystancji na tak rozbudowanych liniach komunikacyjnych z wielu powodów nie zapewnia wymaganej dokładności. Proponuję metodę zdalnego pomiaru rezystancji, wymagającą jedynie dwuprzewodowej linii komunikacyjnej, a rezystancja przewodów nie wprowadza błędów do wyniku pomiaru. Zasadę pomiaru ilustruje ryc. 1, gdzie Rx - zmierzona rezystancja; Rn - rezystancja przewodów linii komunikacyjnej; GI1 - aktualne źródło. Gdy przełącznik SA1 znajduje się w górnym położeniu zgodnie z obwodem, prąd źródłowy przepływa przez linię komunikacyjną, diodę VD1 i zmierzoną rezystancję. Woltomierz PV1 pokazuje napięcie U1=UVD1+I (Rn+Rx), gdzie UVD1 - bezpośredni spadek napięcia na diodzie VD1. Po przestawieniu przełącznika SA1 w dolne położenie prąd popłynie przez linię komunikacyjną i diodę VD2, a woltomierz PV1 wskaże napięcie U2=UVD2+I Rn, gdzie UVD2 - bezpośredni spadek napięcia na diodzie VD2. Jeśli diody VD1 i VD2 są identyczne, to UVD1=UVD2 и Rx=(U1-U2)/I.
na ryc. 2 przedstawia schemat realizacji tej metody pomiarowej. Stabilizator prądu jest montowany na tranzystorze VT1. Na chipie DD1 - multiwibrator, który kontroluje działanie przełącznika na kluczach elektronicznych DD2 i DD3. Podczas obecności napięcia wysokiego poziomu logicznego na pinie 10 DD1 prąd ze stabilizatora przejdzie przez zamknięty klucz DD2.1, pierwszy przewód linii łączącej, diodę VD1, zmierzoną rezystancję Rx, drugi przewód linii łączącej i zamknięty klucz DD2.4 do wspólnego przewodu. Spadek napięcia na tym obwodzie zostanie przyłożony przez zamknięty klucz DD3.1 do kondensatora C6 i naładuje go do napięcia A.
W następnym półcyklu oscylacji multiwibratora prąd przepłynie przez zamknięty klucz DD2.3, drugi przewód linii łączącej, diodę VD2, pierwszy przewód linii łączącej i zamknięty klucz DD2.2 do wspólnego przewodu. Spadek napięcia na tym obwodzie przez zamknięty klucz DD3.2 spowoduje naładowanie kondensatora C7 do napięcia U2. Obwody R4C5VD3 i R5C4VD4 opóźniają momenty zamknięcia kluczy DD3.1 i DD3.2 na czas potrzebny do tłumienia stanów nieustalonych w linii komunikacyjnej. Woltomierz PV1 o wysokiej rezystancji mierzy proporcjonalny Rx różnica napięć na kondensatorach. Jeśli ustawisz prąd wyjściowy stabilizatora na 1 mA, wówczas odczyty woltomierza w woltach będą liczbowo równe zmierzonej rezystancji w kiloomach. W rzeczywistych warunkach linia komunikacyjna może przechodzić przez kable telefoniczne i sygnałowe o różnych parametrach elektrycznych. Amplituda procesów przejściowych w nich może osiągnąć 3 V (faktycznie zmierzona wartość). Procesy te są szczególnie zauważalne, gdy mierzona rezystancja ma znaczną składową indukcyjną. Na przykład, jeśli jest to cewka przekaźnika używana jako czujnik temperatury. W niektórych przypadkach procesy przejściowe są dość długie. Aby wyeliminować ich wpływ, konieczne jest zwiększenie okresu oscylacji multiwibratora i stałych czasowych obwodów opóźniających. Jako linię komunikacyjną zaleca się wybór skręconej pary przewodów o minimalnym upływie prądu. Powinien znajdować się nie tylko między drutami pary, ale także między nimi a innymi drutami używanego kabla. Jeśli weźmiemy pod uwagę, że w momencie wykonywania połączenia do abonenta napięcie w linii telefonicznej przekracza 120 V, to jasne jest, że nawet niewielki wyciek może spowodować poważne zakłócenia, a nawet uszkodzenie miernika rezystancji. Ustawienie miernika sprowadza się w zasadzie do ustawienia stabilizatora prądu. W tym celu należy przerwać przewód łączący stabilizator prądu z kluczami elektronicznymi w miejscu zaznaczonym na schemacie krzyżykiem i włączyć miliamperomierz między punktami A i B. Ustaw wymagany prąd (na przykład 1 mA), wybierając rezystor R3. Jeśli nie zostanie to zrobione, możesz przypadkowo przekroczyć prąd dozwolony dla kluczy układu K561KT3. Mikroukład po przeciążeniu może nawet nadal działać, ale wyniki pomiarów staną się dziwne. Następnie, po przywróceniu połączenia stabilizatora prądu z klawiszami, podłącz do urządzenia rezystor o dokładnie znanej rezystancji jako Rx i na koniec wybierz rezystor R3 zgodnie ze wskazaniami woltomierza PV1. Teraz o składnikach błędu rozważanej metody. Pierwszym jest inny spadek napięcia na diodach VD1 i VD2. Ta składowa błędu jest wyraźnie zauważalna przy pomiarze rezystancji 200 omów i wzrasta wraz z jej spadkiem. Aby go obniżyć, należy dobrać diody o takim samym spadku napięcia przy danym prądzie pomiarowym i postarać się zapewnić im te same warunki temperaturowe. Druga składowa błędu związana jest z niską jakością stabilizacji prądu. Przejawia się to przy dużych wartościach mierzonej rezystancji. Aby go zmniejszyć, należy wybrać jako VT1 tranzystor polowy o najniższym możliwym napięciu progowym i możliwie największej stromości charakterystyki. Jeśli wymagana jest zwiększona dokładność pomiaru, należy zastosować stabilizator prądu na wzmacniaczu operacyjnym. Trzeci składnik błędu jest związany ze zmianą rezystancji zamkniętych kluczy mikroukładu K561KT3, która może osiągnąć ± 5 omów. Jeśli chcesz usunąć ten błąd, zamknij ze sobą zaciski diody VD2 i zwróć uwagę na odczyty woltomierza PV1. Jeśli pokazuje napięcie dodatnie, włącz rezystor wyrównawczy szeregowo z kluczem DD2.2 lub DD2.3 i wybierz go tak, aby odczyty były zerowe. Jeżeli woltomierz wskazuje wartość ujemną, wówczas rezystor wyrównawczy należy podłączyć szeregowo z kluczem DD2.1 lub DD2.4. na ryc. Na rysunku 3 przedstawiono schemat realizacji rozważanej metody zdalnego pomiaru rezystancji za pomocą mikrokontrolera, którym może być dowolny mikrokontroler z wbudowanym przetwornikiem ADC. W odróżnieniu od schematu na ryc. 2, aby uprościć przełączanie, zastosowano tutaj dwa stabilizatory prądu, które powinny być identyczne. AN0 to wejście ADC mikrokontrolera nie pokazanego na schemacie (może to być np. PIC16F8T3A), RA1 i RA2 to jego dyskretne linie I/O ogólnego przeznaczenia. Mikrokontroler zasilany jest napięciem 5 V.
W pierwszym cyklu pomiarowym program mikrokontrolera konfiguruje linię RA2 jako wyjście, a linię RA1 jako wejście o dużej rezystancji wejściowej. Na wyjściu RA2 ustawia niski poziom logiczny. W rezultacie prąd stabilizatora na tranzystorze VT1 przepływa przez linię komunikacyjną przez diodę VD1 i zmierzoną rezystancję Rx, a następnie przepływa do wspólnego przewodu przez niskooporowe wyjście RA2. Po przerwie niezbędnej do zakończenia stanów nieustalonych przetwornik ADC mikrokontrolera mierzy napięcie U1. W drugim cyklu funkcje linii RA1 i RA2 wzajemnie się zmieniają. W rezultacie prąd stabilizatora na tranzystorze VT2 przepływa przez linię komunikacyjną przez diodę VD2 i przechodzi do wspólnego przewodu przez wyjście o niskiej rezystancji RA1. ADC mierzy napięcie U2. Następnie program znajduje różnicę U1-U2, oblicza Rx, po czym proces się powtarza. Prąd jednego ze stabilizatorów (na przykład na tranzystorze VT1) ustawia się, wybierając rezystor R1 zgodnie z wcześniej opisaną metodą. Następnie rezystor zmienny 1 kΩ jest włączony szeregowo z przerwą w dowolnym przewodzie linii komunikacyjnej i jako Rx podłącz rezystor o znanej rezystancji. Dobierając rezystor R2 uzyskuje się minimalny wpływ rezystora zmiennego (w całym zakresie zmiany jego rezystancji) na wynik pomiaru. Diody Zenera VD3, VD4 zabezpieczają wejścia mikrokontrolera w przypadku przerwy w obwodzie pomiarowym. Diody VD5, VD6 odsprzęgają obwody pomiaru napięcia U1 i Ty2. Dolna granica mierzonej rezystancji w obu rozpatrywanych przypadkach jest praktycznie zerowa. Górna granica dla urządzenia zmontowanego zgodnie ze schematem pokazanym na ryc. 2, przy prądzie 1 mA - około 7 kOhm. Przy dalszym wzroście zmierzonej rezystancji w wyniku naruszenia stabilizacji prądu błąd gwałtownie wzrasta. Dla obwodu pokazanego na ryc. 3, maksymalny spadek napięcia na Rx jest równy dopuszczalnemu napięciu wejściowemu ADC (5V). Dlatego przy prądzie 1 mA można zmierzyć rezystancję nie większą niż 5 kΩ. Należy zauważyć, że rozważana metoda pozwala zmierzyć różnicę między dwiema rezystancjami, z których jedna jest połączona szeregowo z diodą VD1, a druga z diodą VD2. Jest to wygodne, na przykład, gdy jako czujnik temperatury używany jest termistor, którego rezystancja w temperaturze 0 оC nie jest równe zeru. Jeśli włączysz termistor jako Rx (szeregowo z diodą VD1) i włączysz rezystor kompensacyjny szeregowo z diodą VD2, którego rezystancja jest równa rezystancji termistora w temperaturze zerowej, to odczyty przyrządu będzie dodatnia w temperaturze powyżej zera i ujemna, jeśli jest poniżej zera. W praktycznie zrealizowanym urządzeniu mierzona rezystancja oraz diody VD1, VD2 znajdowały się w odległości około 700 m od miernika. Do ich połączenia użyto wolnej skręconej pary przewodów kabla telefonicznego. Odczyty przyrządu były niestabilne do czasu wprowadzenia opóźnienia pomiaru na czas trwania stanów nieustalonych. Praktyka pokazała, że jeśli nie ma pilnej potrzeby dużej prędkości pomiaru, lepiej jest zmniejszyć częstotliwość przełączania prądu pomiarowego. Autor: L. Elizarov
Maszyna do przerzedzania kwiatów w ogrodach
02.05.2024 Zaawansowany mikroskop na podczerwień
02.05.2024 Pułapka powietrzna na owady
01.05.2024
▪ Największy na świecie wyświetlacz ciekłokrystaliczny TFT ▪ Wielopoziomowe komórki pamięci ROM ▪ Kamery GoPro w samochodach BMW ▪ Wpływ telefonów komórkowych na naukę
▪ sekcja serwisu Bezpieczeństwo elektryczne, bezpieczeństwo przeciwpożarowe. Wybór artykułów ▪ artykuł Alphonse'a Daudeta. Słynne aforyzmy ▪ artykuł Czym były słodycze w starożytnym Rzymie? Szczegółowa odpowiedź ▪ Inżynier artykułu do prac projektowych i kosztorysowych. Opis pracy ▪ artykuł Rodzaje biopaliw. Drewno. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki ▪ artykuł Gospodarka podziemna iluzjonisty w cyrku. Sekret ostrości
Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn
www.diagram.com.ua |
Zobacz inne artykuły Sekcja 
Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:
Wszystkie języki tej strony