РАДИОСХЕМЫ



РАДИОФОРУМЫ


СХЕМЫ И СТАТЬИ



  • Страница 1 из 1
  • 1
Архив - только для чтения
Форум радиолюбителей » СХЕМЫ » ИЗМЕРЕНИЯ » Измерение времени зарядка емкости
Измерение времени зарядка емкости
Вт, 18.10.2016, 21:38 | Сообщение # 1        
mark4698
аватар
  Постов: 10   ОК 
Всем привет. Было выдано задание преподавателем придумать схему для того что бы она выводила на семисегментные индикаторы время заряда емкости. Пару дней подумав я пришел к следующей схеме. Собрал ее на макетке. Проверил генератор прямоугольных импульсов, он настроен ровно на 100Гц, т.е. период = 0,01с.
Суть схемы: когда мы вставляем емкость Cx между землей и 3ей ножкой Операционника и нажимаем кнопку SA1, емкость начинает заряжаться, на индикаторах соответственно горят нули. Затем, когда напряжение на 3ей ножке достигнет, или превысит напряжение на 2ой ножке(т.е. напряжение питания), то операционник станет подавать на выход 1 сигнал. Этот сигнал приходит к генератору прямоугольных импульсов, который пропорционально этому сигналу должен сгенерировать какое-то количество импульсов. И все это идет на счетчик с дешифратором и сразу на 7-сегментник.
Суть проблемы в том, что зарядившись, на емкости остается напряжение выше, чем на 2ой ножке, и соотвественно, операционник все время подает единичку на выход 1. Нужно это как-то устранить, чтобы четко операционник выдавал единичку только в момент зарядки...Как это организовать? Или как его можно остановить, после того, как емкость зарядилась?
Вт, 18.10.2016, 21:45 | Сообщение # 2        
Сергей-78
аватар
  Постов: 6050   Модератор 
Как то у вас все наоборот. Надо чтобы импульсы шли на счетчик именно когда конденсатор заряжается, а не когда он уже заряжен. Когда напряжение на нем достигнет напряжения питания, счет должен прекратится. И уменьшите картинку, а то ничего не разобрать.
Вт, 18.10.2016, 21:53 | Сообщение # 3        
Salongo
аватар
  Постов: 751   Друзья 
Измерение надо производить при разряде конденсатора, подключив его во время измерения ко входу логического элемента ТТЛ. При разряде емкости на выходе элемента будет все время лог.1, при достижении на входе элемента порогового напряжения, равного уровню лог.0 на выходе также появится лог.0.
Ср, 19.10.2016, 06:44 | Сообщение # 4        
mark4698
аватар
  Постов: 10   ОК 
Чуть уменьшил картинку.
Цитата Salongo ()
Измерение надо производить при разряде конденсатора, подключив его во время измерения ко входу логического элемента ТТЛ. При разряде емкости на выходе элемента будет все время лог.1, при достижении на входе элемента порогового напряжения, равного уровню лог.0 на выходе также появится лог.0.

Уважаемый Salongo, о каком именно элементе вы говорите? О логическом И в ТТЛ исполнении?
Ср, 19.10.2016, 07:41 | Сообщение # 5        
Salongo
аватар
  Постов: 751   Друзья 
mark4698, скачайте журнал "Радио" за 1988 год, номер 8,если не ошибаюсь. Там есть схема цифрового измерителя емкости. В статье очень хорошо расписано, как переключается элемент при разряде конденсатора. Я повторял ту схему, точность неплохая.
Ср, 19.10.2016, 09:48 | Сообщение # 6        
Сергей-78
аватар
  Постов: 6050   Модератор 
Цитата Salongo ()
переключается элемент при разряде конденсатора

Но задача стоит то подсчитать время, за которое зарядится конденсатор. Надо делать все наоборот.Прекращать счет, по достижению порогово напряжения на конденсаторе, при его зарядке фиксированным током.
Ср, 19.10.2016, 10:26 | Сообщение # 7        
Salongo
аватар
  Постов: 751   Друзья 
Цитата Сергей-78 ()
о задача стоит то подсчитать время, за которое зарядится конденсатор.

Это на порядок сложнее, чем подсчитать время, за которое конденсатор РАЗРЯДИТСЯ.
Ср, 19.10.2016, 10:45 | Сообщение # 8        
msmmmm
аватар
  Постов: 891   Друзья 
Salongo, и в чем же разница на порядок?
Ср, 19.10.2016, 11:00 | Сообщение # 9        
Salongo
аватар
  Постов: 751   Друзья 
msmmmm, разница в схемах.
Ср, 19.10.2016, 11:07 | Сообщение # 10        
msmmmm
аватар
  Постов: 891   Друзья 
В первом случае отключить счет по достижению максимального напряжения, во втором - минимального. Разница - входы ОУ поменять местами. smile
Ср, 19.10.2016, 11:10 | Сообщение # 11        
Salongo
аватар
  Постов: 751   Друзья 
В первом случае погрешность измерения будет плюс минус полет до Марса.
Ср, 19.10.2016, 11:18 | Сообщение # 12        
msmmmm
аватар
  Постов: 891   Друзья 
Задача поставлена очень неконкретно. "Измерить время заряда конденсатора" каким током, до какого напряжения, сброс в исходное положение автоматом или и так сойдет?

Добавлено (19.10.2016, 12:18)
---------------------------------------------

Цитата Salongo ()
В первом случае погрешность измерения будет плюс минус полет до Марса.
Это с какого перепугу, если заряжать фиксированным током, да и задача здесь стоит измерение не емкости, а времени. Как заряд, так и разряд конденсатора подчиняются законам Кирхгофа и Ома, рассчитываются одинаково.
Ср, 19.10.2016, 11:42 | Сообщение # 13        
mark4698
аватар
  Постов: 10   ОК 
Не указано каким током, и до какого напряжения. Все что могу сказать, это то что сейчас я использую зарядку на 12в от роутера чтобы питать схему. На счёт сброса не очень понял, можно отдельно кнопку, можно по другому, тут критерий не задан.
На счет ОУ, и замера времени заряда/разряда. Т.е. я так понимаю, что все же лучше будет мерить время за которое конденсатор разряжается?
Ср, 19.10.2016, 11:56 | Сообщение # 14        
msmmmm
аватар
  Постов: 891   Друзья 
Цитата mark4698 ()
лучше будет мерить время за которое конденсатор разряжается?
Лучше для чего? Задача как поставлена?
По сбросу: в исходном состоянии конденсатор должен быть разряжен для измерения времени зарядки и заряжен для измерения времени разрядки. Это можно делать вручную, можно автоматически, можно циклически, а можно и не делать, если не интересует хоть какая-никакая точность измерения.
Цитата mark4698 ()
Не указано каким током, и до какого напряжения.

Разница во времени заряда\разряда фиксированным током и через резистор очень большая. Уточнил бы для чего все это.
Ср, 19.10.2016, 13:45 | Сообщение # 15        
mark4698
аватар
  Постов: 10   ОК 
Надо именно время заряда, сброс сказали сделать либо вместе с включением схемы, либо отдельной кнопкой.
Ср, 19.10.2016, 14:13 | Сообщение # 16        
msmmmm
аватар
  Постов: 891   Друзья 
Пока размышляешь - схемка входной цепи для измерения времени заряда конденсатора.

Осциллограммы:зеленая - напряжение на конденсаторе, красная - пороговое напряжение компаратора, синяя - выход таймера 555.

S1 с фиксацией. Таймер считает только тогда, когда на входе сброса 4 - единица.
В исходном положении кнопка отжата. Напряжение на выходе U1A - высокое (1), на выходе U1В - низкое (0). D1, D2, R7 - логический элемент "и" - единица на выходе будет только при единицах на обоих входах. Значит на входе таймера 0, он не считает. Конденсатор разряжен через R4. Замыкаем S1. Напряжение на выходе U1В становится 1, две единицы на входах лог. "и" дают на выходе 1, таймер считает.
Далее напряжение на конденсаторе превышает уровень, определенный делителем напряжения R2, R3. Напряжение на выходе U1A и U1В - 0, на входе сброса таймера 0, таймер не считает.
Переключаем S1. На выходе U1A - 1, на U1В - останется 0, таймер не считает, конденсатор разряжается.
Обвязку 555 рисовал от фонаря.

Добавлено (19.10.2016, 15:13)
---------------------------------------------
На всякий случай: С1 - измеряемый конденсатор, R1 - резистор, ограничивающий ток зарядки.

Файлы: 0195700.jpg(57.8 Kb) · 6064895.jpg(62.6 Kb)
Ср, 19.10.2016, 17:09 | Сообщение # 17        
mark4698
аватар
  Постов: 10   ОК 
msmmmm, вечером попробую собрать вашу схему и проверить ее на макетной плате, в любом случае, спасибо большое за то, что отозвались и помогли! Отпишусь, как попробую.

Добавлено (19.10.2016, 18:09)
---------------------------------------------
Попробовал собрать вашу схему, почему то не смотря на то, что на положительном входе меньше питание, чем на отрицательном, на выходе единица..я начинаю запутываться.
Ср, 19.10.2016, 17:19 | Сообщение # 18        
Сергей-78
аватар
  Постов: 6050   Модератор 
Я так и не понял зачем на схеме верхний ОУ. И лучше использовать компаратор.
Ср, 19.10.2016, 18:57 | Сообщение # 19        
msmmmm
аватар
  Постов: 891   Друзья 
Цитата Сергей-78 ()
И лучше использовать компаратор.
Так это и есть компараторы на ОУ.
Таймер генерирует только тогда, когда на входе сброса 4 - единица. В исходном состоянии измеряемый конденсатор и резистор разомкнуты, конденсатор разряжен, на нем 0В, напряжение на инвертирующем входе U1B выше, чем на неинвертирующем (вход подтянут к +пит спомощью R1), на выходе - 0. Этого достаточно, чтобы на входе сброса таймера тоже был 0. В момент замыкания S1 конденсатор соединяется с резистором. Напряжение в точке соединения согласно второму закону коммутации будет равно 0. На выходе U1А так и останется 1, а выход U1B изменится с 0 в 1. Запустится генерация. После превышения порога оба компаратора (они теперь включены параллельно) изменят состояние из 1 в 0. Генерация отключится. Двумя компараторами формируется строб пуска-стопа генератора.
Цитата mark4698 ()
что на положительном входе меньше питание, чем на отрицательном, на выходе единица
Я, по недосмотру, сделал скрин в состоянии счета. Исходное состояние S1 - положение вверх.
Кроме того, процесс занимает миллисекунды, для лучшей наглядности емкость лучше взять намного больше.
Посмотрел даташит на ЛМ324. Микросхема должна нормально работать и у нуля, и возле напряжения питания.
Такая простая схема должна работать без проблем. Пока грешу на монтаж и исправность микросхемы. Проверь все, если не получится, завтра соберу на макетке. Была мысль развязать резисторами кОм по 10 входы ОУ, но я не раз включал их как на схеме и все прекрасно работало.
Ср, 19.10.2016, 19:09 | Сообщение # 20        
Сергей-78
аватар
  Постов: 6050   Модератор 
И все таки мое ИМХО лучше компаратор. Там четко на выходе, ноль или единица. ОУ в этом плане не так стабильны
Ср, 19.10.2016, 19:46 | Сообщение # 21        
mark4698
аватар
  Постов: 10   ОК 
Цитата msmmmm ()
Я, по недосмотру, сделал скрин в состоянии счета. Исходное состояние S1 - положение вверх.
Кроме того, процесс занимает миллисекунды, для лучшей наглядности емкость лучше взять намного больше.
Посмотрел даташит на ЛМ324. Микросхема должна нормально работать и у нуля, и возле напряжения питания.
Такая простая схема должна работать без проблем. Пока грешу на монтаж и исправность микросхемы. Проверь все, если не получится, завтра соберу на макетке. Была мысль развязать резисторами кОм по 10 входы ОУ, но я не раз включал их как на схеме и все прекрасно работало.

Я брал емкость на 100мкФ, и резистор вместо R1 брал на 100 кОм.
Про ключ я тоже понял, что он должен быть в состоянии другом) Да, схема вроде простая, но что-то вот мешает ей нормально работать, и да ладно бы я один ее проверял, но мне помогают, проверяют меня...И вроде собрано все верно, но такое ощущение, что ОУ работает как-то не так, как указано в даташите (хотя я сам прекрасно понимаю, что звучит это бредово и очень маловероятно такое).
Тем не менее, буду еще пробовать.
UPD. Дело было в моем элементе 2и, как оказалось, он работал не исправно..Заменил его на 3и, теперь все нормально, но почему то кондер не заряжается, и пока тщетно пытаюсь разобраться в чем проблема.
UPD2. Решил проблему, оказалось перемычка померла) Теперь все считает, только почему-то на емкость в 100мкФ на 16В он выдает число 153, а емкость на те же 100мкФ, но на 50В - до конца не заряжает - счетчик бесконечно бегает.
Ср, 19.10.2016, 19:55 | Сообщение # 22        
Сергей-78
аватар
  Постов: 6050   Модератор 
Когда писал. что не понимаю зачем там другой ОУ, имел в виду упрощение схемы. Поставил двух контакную кнопку. один контакт на замыкание, второй на размыкание.
Файлы: 1449782.gif(12.3 Kb)
Ср, 19.10.2016, 21:30 | Сообщение # 23        
msmmmm
аватар
  Постов: 891   Друзья 
Цитата mark4698 ()
в моем элементе 2и
О всех изменениях пиши сюда, мы же не экстрасенсы. Какой элемент поставил?
Сергей-78, тогда еще одну кнопку - для разрядки конденсатора smile . А вообще, не люблю я таких схем. С большими емкостями оно-то вроде бы как и ничего, а если счет на миллисекунды, как в моей симуляции? Ждать особой синхронности от кнопки не приходится. Возьмем начальный момент: размыкаем КН1А, заряд уже пошел, а 1 на таймер еще нет (или наоборот). Все зависит от применения. Если это какой-то стенд для студентов и время будет измеряться секундами, то очень даже пойдет.

Добавлено (19.10.2016, 22:30)
---------------------------------------------
Цитата mark4698 ()
емкость на те же 100мкФ, но на 50В - до конца не заряжает - счетчик бесконечно бегает.
Если емкость с утечкой - останова не будет. Пробуй больше емкостей, лучше новых или предварительно проверенных.
Ср, 19.10.2016, 21:37 | Сообщение # 24        
Сергей-78
аватар
  Постов: 6050   Модератор 
Цитата msmmmm ()
тогда еще одну кнопку - для разрядки конденсатора

Именно кнопкой он и разряжается. smile . На счет точности согласен. Можно этот тестируемый конденсатор и напрямую к 4 ноге таймера приколхозить. Тогда вообще не надо ОУ.
Ср, 19.10.2016, 21:42 | Сообщение # 25        
msmmmm
аватар
  Постов: 891   Друзья 
Цитата Сергей-78 ()
Именно кнопкой он и разряжается
Точно. smile
Ср, 19.10.2016, 21:43 | Сообщение # 26        
mark4698
аватар
  Постов: 10   ОК 
Цитата msmmmm ()
О всех изменениях пиши сюда, мы же не экстрасенсы. Какой элемент поставил?

Вместо D1,D2 и R7 поставил сначала 2и..вот даташит на него - http://www.ti.com/lit/ds/symlink/sn74ac08.pdf
Но он адекватно не работал, поставил кр1533ли3, замкнул между собой вторую и 13ю ножки - работает.
Цитата msmmmm ()
Если емкость с утечкой - останова не будет. Пробуй больше емкостей, лучше новых или предварительно проверенных.

Это понятно, но просто еще бы как-то вычислить нижний и верхний пределы измерения, чисто для себя.
Ср, 19.10.2016, 21:57 | Сообщение # 27        
msmmmm
аватар
  Постов: 891   Друзья 
И еще. Если утечка конденсатора будет меньше 500кОм, напряжение никогда не достигнет уровня отключения счета (с R1 100 кОм). Качество электролитических конденсаторов на себе испытали, наверное, все. Может есть смысл Уменьшить R1 и увеличить частоту импульсов? И полярность не путаем.

Добавлено (19.10.2016, 22:57)
---------------------------------------------

Цитата mark4698 ()
он адекватно не работал, поставил кр1533ли3
А ничего, что максимальное напряжение питания - 7В, и на входы столько же подавать можно? И 1533 не лучший вариант. Двух диодов жалко? Тогда 561 серию используй. Она до 15В.
Ср, 19.10.2016, 21:59 | Сообщение # 28        
Сергей-78
аватар
  Постов: 6050   Модератор 
Поколхозил без ОУ. Сразу на 4 вывод таймера. При исходном положении, нижние контакты кнопки замкнуты, кондер разряжен. При нажатии кнопки, нижние контакты размыкаются, верхние подключают напряжение. Через разряженный конденсатор, плюс поступает на 4 вывод таймера, идет счет. По мере зарядки, напряжение уменьшается и в определенный момент счет прекращается. Исключено влияние кнопки.
Файлы: 2601437.gif(7.8 Kb)
Ср, 19.10.2016, 22:09 | Сообщение # 29        
msmmmm
аватар
  Постов: 891   Друзья 
Цитата Сергей-78 ()
Исключено влияние кнопки.
Не знаю как поведет себя таймер, если подать ему на вход сброса (цифровой) медленно изменяющийся сигнал, а вот если с предварительным компаратором - очень может быть. И R1, по-моему, там не нужен - на нем во время зарядки будет ненужное падение напряжения. 4 нога обычно прямо к питанию подключена. Ну и резистор нужен на разрядку: емкость 100 мкФ, если накоротко, слаботоковые кнопки будет портить.
Ср, 19.10.2016, 22:16 | Сообщение # 30        
Сергей-78
аватар
  Постов: 6050   Модератор 
Цитата msmmmm ()
Не знаю как поведет себя таймер, если подать ему на вход сброса (цифровой) медленно изменяющийся сигнал

Когда то реле времени на цифровых элементах логики делал. Точность была приемлема. Должно и тут работать. Хотя хз. Надо проверять.
Да, резистор на разрядку нужен.
Ср, 19.10.2016, 22:21 | Сообщение # 31        
msmmmm
аватар
  Постов: 891   Друзья 
Колхозил когда-то, лет 15 назад, блок управления и защиты дизель-генератора 100кВт. Пробовал на КМОП в аналоговом режиме. Проклял все на свете, доучил ассемблер и сделал на РIC-е. Больше ерундой не страдаю smile .
Ср, 19.10.2016, 22:26 | Сообщение # 32        
Сергей-78
аватар
  Постов: 6050   Модератор 
Цитата msmmmm ()
доучил ассемблер и сделал на РIC-е. Больше ерундой не страдаю

А я когда учился, даже компа не видел, не то что язык програмирования учить. Информатику учили на большом настенном калькуляторе. Очень желею, програмировать хочется научиться.
Ср, 19.10.2016, 22:31 | Сообщение # 33        
msmmmm
аватар
  Постов: 891   Друзья 
Я ассемблер выучил сам еще в конце 80-х. Спаял МК "Специалист", а там только Бейсик и ассемблер. Так что переход на современные контроллеры был совсем безболезненным. Флудим, однако...
Чт, 20.10.2016, 07:19 | Сообщение # 34        
mark4698
аватар
  Постов: 10   ОК 
Цитата msmmmm ()
А ничего, что максимальное напряжение питания - 7В, и на входы столько же подавать можно? И 1533 не лучший вариант. Двух диодов жалко? Тогда 561 серию используй. Она до 15В.

Я КР1533ли3 взял у одногруппника, он его использовал в схеме с питанием 9в, все было прекрасно, и я юзая на 12в не заметил никаких проблем, она даже не греется. Странности, но она хорошо работает.
Чт, 20.10.2016, 08:24 | Сообщение # 35        
msmmmm
аватар
  Постов: 891   Друзья 
Внутри всех базовых логических элементов серии 1533 есть источники тока, нагруженные на резисторы для создания опорных напряжений. В техдокументации указано напряжение питания 5+/-10%, в этом диапазоне гарантируется нормальная работа элемента. Превышение питания, да еще в 2 раза, приводит к повышенному потреблению тока питания, смещению относительно середины перехода логических уровней, и повышенному потреблению тока от входных цепей, что может влиять на выходные каскады предыдущих цепей. Надежность такой конструкции невысока. Питать нужно от 5-ти вольт, а входы и выход согласовывать по уровням с необходимыми. Но зачем это все, если есть КМОП с максимальным питанием 18В?
Чт, 20.10.2016, 08:47 | Сообщение # 36        
mark4698
аватар
  Постов: 10   ОК 
msmmmm, я понимаю, что ничего хорошего тут нет, но в ближайших магазинах, к сожалению, найти, например кр 1561ли2 или его аналог, не удалось. Ну можно заменить на предложенную Вами схему. Сегодня еще попробую..спасибо за помощь.
Форум радиолюбителей » СХЕМЫ » ИЗМЕРЕНИЯ » Измерение времени зарядка емкости
  • Страница 1 из 1
  • 1
Поиск:

Внимание! Форум переехал на Tehnodium.ru



© 2010-2022 "Радиосхемы". All Rights Reserved  Почта  PDA