Журнал КОНТРРЕВОЛЮЦИОНЕРА (videoelektronic) wrote,
Журнал КОНТРРЕВОЛЮЦИОНЕРА
videoelektronic

Category:

Нестандартная электроника (1)

Поскольку тут http://videoelektronic.livejournal.com/2872809.html появились положительные отзывы "Давай!", то я немного "дал"...

Думаю, что многие из читателей полагают, будто в схемотехнике всё давно известно.
Хочу вас в этом убеждении немного поколебать и в качестве примера приведу жизненную техническую задачку, в которой есть только закон Ома и микроконтроллер.

Итак, предположим, что вам надо построить микроконтроллерную систему измерения параметров накаливаемой нити, находящейся в вакууме.
Вроде бы, что может быть проще:
Есть, допустим вольфрамовая, нить определённой длины, находящаяся в вакууме, и у вас есть куча радиодеталей, с помощью которых вам надо смастрячить схему для изучения геометрии нити и теплоотвода с этой нити при помощи внешних электрических воздействий. Понятно, что электрические выводы обоих концов нити вам доступны.
Заранее известно (установлено простым школьным опытом), что если теплоотвод с нити будет идти только излучением, то при напряжении на ней 1,5 Вольт нить будет иметь сопротивление примерно 2,5 Ом.
Однако, такой режим по ряду причин не всегда может быть в установке реализуем, поэтому о геометрических параметрах нашей нити можно судить только по её холодному сопротивлению, т.е. по сопротивлению, когда мощность электричества, подаваемого на нить пренебрежимо мала и не может вызвать какого-либо нагрева нити.

И вот тут начинается первая проблемка. Дело в том, что в холодном состоянии сопротивление нити составляет примерно 0,5 Ом. Даже, если мы для проведения измерения прикладываем на нить напряжение даже 0,1 Вольт, то это приведёт (при отсутствии иных механизмов съема тепла с нити кроме излучения) к нагреву нити на 40-50 Градусов С, что исказит результаты измерения холодного сопротивления нити. А, я повторюсь, заранее неизвестно, есть ли с нити какой-то съем тепла, кроме излучения, или нет? Ток через нить при этом будет где-то 170 мА (его установившееся значение).

Отсюда вытекла задача создания некого устройства, которое бы могло одновременно точно измерять сопротивление нити в условиях практического отсутствия воздействия мощности на нить, так и в условиях нагрева нити определённой мощностью порядка 1 Вт максимум. Причём, желательно измерять всё это в динамике, т.е. при регулировании подводимой к нити мощности от 0 до максимальной.
Да, кстати, дополнительной проблемой является то, что нить эта подвешена относительно корпуса ("земли") устройства на +20-30 Вольт !

Первоначальный путь решения задачки состоял в применении источника постоянного напряжения 1,5 Вольта, оптоэлектронного ключа и микросхемы датчика тока на эффекте Холла.

Под управлением МК ключ замыкался, подключая источник напряжения к нити. При этом, в первоначальный момент времени через нить (теоретически) должен быть течь ток, определяемый её холодным сопротивлением. Однако, оказалось, что как раз первоначальный момент времени после включения ключа и является самым критичным с точки зрения точности измерения. К проблемам тут можно отнести следующее:
1) Ограниченное время включения ключа (время нарастания тока в ключе).
2) Просадка напряжения источника питаия в момент включения ключа
3) Ограниченное быстродействие микросхемы датчика тока.
4) Отсутствие возможности уточнить результат массивом измерений, так как нить начала нагреваться и ....

Устрйоство подобное создано и выглядит схемой вот так:



Нижний ключ подключает к нити более мощный ИП для другого режима работы (в данном случае надо только знать, что такое подключение то же нужно, но там никакие токи нити и сопротивления не измеряются. .

Итак, повторюсь, что все это работает, но не может удовлетворять, так как точность далека от необходимой. Например, в момент включения устройство вместо теоретического тока порядка 3 А фиксирует ток нити порядка 1 А, что не может не огорчать.

Сейчас перейду к сути новой идеи. Заключается она в том, что бы вообще уйти от измерения тока нити для измерения её сопротивления!!!

1) Берём источник питания (допустим тот, который у нас основной 6-7 Вольт), балластный резистор (R), достаточно ёмкий конденсатор, два быстродействующих ключа и пару компараторов (для разгрузки АЦП МК, хотя можно обойтись и без компараторов чисто программой и АЦП).
2) Напряжение от источника питания (ИП) подаём через последовательно включённые резистор и ключ №1 на наш конденсатор, а ключ №2 может подключать к этому же конденсатору нашу "многострадальную" нить. Ключи управляются от МК.
3) Выходы компараторов (один высокго, а другой низкого уровня) подключены к МК. К дискретным входам МК можно так же подключить и выходы ЦАП МК, что бы задавать пороги этих копараторов. Входы компараторов подключены к нашей ёмкости.

Всё работает в два приёма.
В первой фазе цикла замыкается ключ №1, который накачивает от ИП через резистор R наш конденсатор энергией до тех пор, пока не сработает компаратор высокого уровня (после чего накачка отключается и конденсатор "запоминает" энергию).
Во второй фазе цикла энергия конденсатора отдаётся нашей нагрузке-нити через открытый ключ №2.
Регулируя периодичность (частоту) цислов заряд-разряд можно в очень точных пределах задавать действующее значение мощности, подводимой к нити.
Измеряя при помощи таймера МК время разряда конденсатора можно определять сопротивление нити при любом действующем знании подводимой к нити мощности.
Заодно и таймером МК можно определить ёмкость конденсатора (конденсаторы, особенно электролиты "любят" её терять со сременем), измеряя время его зарядки от срабатывания низкого компаратора до срабатывания высокого компаратора.


А теперь дискотека прошу критиковать возможность создания такой схемы и её возможные параметры. Так же прошу высказаться по патетным перспективам такой методики.
Tags: Инновации, электроника
Subscribe

Posts from This Journal “электроника” Tag

promo videoelektronic march 31, 00:19 28
Buy for 40 tokens
Итак, вчера я описал свой взгляд на медицинско-технические проблемы, вызывающие именно такой характер распространения коронавируса, какой мы все наблюдаем. Версия технократа по поводу т.н. "эпидемии COVID-19" Но это лишь один слой проблемы. Взгляд, так сказать, с одного ракурса.…
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 10 comments