РАДИОСХЕМЫ



РАДИОФОРУМЫ


СХЕМЫ И СТАТЬИ



  • Страница 1 из 1
  • 1
Архив - только для чтения
Форум радиолюбителей » СХЕМЫ » БЛОКИ ПИТАНИЯ » Фильтр питания датчика темепературы (для предусилителя датчика темепературы)
Фильтр питания датчика темепературы
Пн, 01.04.2019, 06:36 | Сообщение # 1        
freebits
аватар
  Постов: 179   ОК 
Добрый день.

Имеется такой участок схемы с предусилителем сигнала датчика температуры, на двух операционных усилителях.

Сам предусилитель работает нормально, но если запустить мигание светодиода D5 с частотой чуть меньше одного герца (0,75 Гц), то сигнал на выходе усилителя начинает портиться, и в нем добавляются импульсы амплитудой 40 мВ и с той же частотой, что и мигание светодиода:

При этом если светодиод просто включать без мигания, на время замера, то выходной сигнал просаживается:

Без светодиода сигнал естественно нормальный:

При этом сигнал начинается портиться либо в самом усилителе, либо на входе, т.к. импульсы присутствую не только на выходе, но и в промежуточном каскаде, только с меньшей амплитудой:

Думается мне, что импульсы приходят по питанию, хотя осциллографом их не видно ни в питании, ни во входном сигнале, либо они меньше шума. Электрически абсолютно нет никакого контакта между светодиодом и входами операционных усилителей, т.к. во-первых эти цепи находятся на разных частях платы и никак между собой не пересекаются (кроме земли), во-вторых замерил сопротивления между выходом на светодиод и входами ОУ - там мегаомы.
Питание используется стабилизированное от импульсного источника питания от принтера с большим запасом по мощности, на выходе 5.1 вольт, нисколько не просаживается. Пробовал эмулировать в протеусе LC-фильтр с импульсами по питанию 5 мВ и частотой 0.7 Гц, но частота слишком маленькая и сглаживания не происходит при любых значениях емкостей и индуктивности.

Подскажите как побороть эти паразитные импульсы.
Файлы: 7412993.jpg(100.3 Kb) · 4471188.jpg(110.0 Kb) · 1031686.png(67.3 Kb) · 9792988.png(67.4 Kb) · 6670376.png(70.9 Kb)
Пн, 01.04.2019, 11:55 | Сообщение # 2        
Pentium
аватар
  Постов: 25   ОК 
Попробуйте подключить светодиоды через ключи
Пн, 01.04.2019, 12:59 | Сообщение # 3        
vrytsev
аватар
  Постов: 475   Друзья 
Цитата freebits ()
хотя осциллографом их не видно ни в питании

А что на выводе AVCC ? Есть возможность вывести показания adc на терминал и посмотреть стабильные ли показания, при включении светодиода.
Пн, 01.04.2019, 14:34 | Сообщение # 4        
freebits
аватар
  Постов: 179   ОК 
Цитата vrytsev ()
Есть возможность вывести показания adc на терминал и посмотреть стабильные ли показания, при включении светодиода.
Да, показания температуры выводятся на дисплей и они начинают скакать, когда мигает светодиод, что собственно и стало причиной исследования входного сигнала. Без светодиода показания весьма стабильны и меняются плавно.
Цитата vrytsev ()
А что на выводе AVCC ?
Вы думаете просадки сигнала идут со стороны микроконтроллера? Но сигнал с импульсами также присутствует и в промежуточном каскаде.
На выводе питания АЦП именно импульсов нет, но там присутствуют какие-то гармоники, только с гораздо большей частотой следования - десятки килогерц. Не знаю что это, как-будто что-то пролазит с импульсного источника unsure
Файлы: 1906333.png(65.9 Kb)
Пн, 01.04.2019, 14:51 | Сообщение # 5        
vrytsev
аватар
  Постов: 475   Друзья 
Цитата Pentium ()
Попробуйте подключить светодиоды через ключи

А что с этим советом.

Добавлено (01.04.2019, 21:28)
---------------------------------------------

Цитата freebits ()
На выводе питания АЦП именно импульсов нет

При разрешении 1 вольт вряд ли будут видны импульсы амплитудой 40 мВ.

Цитата freebits ()
на двух операционных усилителях.


В atmega16a есть 2 дифференциальных канала (входа) с подключаемым усилением на х1, х10 и х200. Если с программированием мк все хорошо.
Вт, 02.04.2019, 03:44 | Сообщение # 6        
freebits
аватар
  Постов: 179   ОК 
Цитата vrytsev ()
При разрешении 1 вольт вряд ли будут видны импульсы амплитудой 40 мВ.

На большем разрешении просто шум на высокой частоте амплитудой те же 40 мВ. Вечером сниму осциллограммы с обоих питаний (аналогового и цифрового) в большем разрешении .
Цитата vrytsev ()
В atmega16a есть 2 дифференциальных канала (входа) с подключаемым усилением на х1, х10 и х200. Если с программированием мк все хорошо.

Во-первых такое решение не подходит, поскольку нужна возможность плавной и точной настройки смещения сигнала и коэффициента усиления под конкретные датчики. Во-вторых, такое решение не избавит от влияния сторонних цепей на входной сигнал.
Цитата vrytsev ()
А что с этим советом.

Сделать включение светодиодов через ключи без проблем, только хотелось бы в начале убедится в целесообразности данного решения, т.е. понять, как они помогут в устранении импульсов.

Как мне видится вся ситуация: Входной сигнал формируется из напряжения питания посредством резистивного делителя с датчиком температуры, поэтому любые изменения в напряжении питания будут отражаться и на входном сигнале. При этом незначительные просадки напряжения при появлении нагрузки будут усиливаться в несколько раз и иметь большие амплитуды в выходном сигнале. Поэтому и изначально зашел вопрос о фильтре, который бы минимизировал влияние напряжения питания на входной сигнал.
Вт, 02.04.2019, 04:31 | Сообщение # 7        
Tygra
аватар
  Постов: 2165   Друзья 
Как вариант стабилизировать питание датчика , например при помощи тл431 или используя опорник самого контроллера , если у него есть такой выход , я уже не помню , не часто имею дело с контроллерами ... По поводу светодиодов , то достаточно на время их отключить для проверки , но они все равно будут давать просадку в питании , которую усилить ОУ , если не стабилизировать питание датчика ... М\б там еще и дроссель воткнуть для фильтрации ..
Вт, 02.04.2019, 05:17 | Сообщение # 8        
ctc655
аватар
  Постов: 1790   Друзья 
Попробовать запитать датчик через RC фильтр. Для этого резистор R6 разделить на два и в среднюю точку подключить конденсатор. Думаю 4,7 мкФ должно хватить( не посмотрел на осцилограмму) и заблокировать его любимым 0,1 мкФ. Тгда по этой цепи точно ничего не будет лезть.
Вт, 02.04.2019, 10:17 | Сообщение # 9        
freebits
аватар
  Постов: 179   ОК 
Цитата Tygra ()
Как вариант стабилизировать питание датчика , например при помощи тл431 или используя опорник самого контроллера , если у него есть такой выход , я уже не помню , не часто имею дело с контроллерами ..

Да, опорное у МК есть, но там 2.5 вольта. С tl431 идея неплохая - попробую запитать делитель через него, спасибо!

Цитата ctc655 ()
Попробовать запитать датчик через RC фильтр. Для этого резистор R6 разделить на два и в среднюю точку подключить конденсатор. Думаю 4,7 мкФ должно хватить( не посмотрел на осцилограмму) и заблокировать его любимым 0,1 мкФ. Тгда по этой цепи точно ничего не будет лезть.

Ок, спасибо, попробую.
Вт, 02.04.2019, 13:07 | Сообщение # 10        
vrytsev
аватар
  Постов: 475   Друзья 
Цитата freebits ()
tl431 идея неплохая


Неплохая. Что используется в качестве датчика температуры и какой диапазон измеряемой температуры? если термопара то делитель не нужен с самой термопары снимать напряжение можно. Я понимаю готового устройства нет, а есть отладочная плата на atmega16 и на чем распаяна или собрана схема с ОУ. Может быть это просто наводки .
Вт, 02.04.2019, 13:59 | Сообщение # 11        
Лекс59
аватар
  Постов: 1083   Друзья 
Я бы для начала повысил сопротивления R30-32.
270 ом уж больно сурово, если не на прямом солнце смотреть.
Я для семисегментных индикаторов (по сути те же светодиоды) использую чаще всего балластные резисторы 1к.

Скорее всего ток нагрузки на порты со светодиодами, за счет падения напряжения на внутренних проводниках самого МК и просаживает всю его работу.

И измените разводку питания. На МК и ОУ 5 вольт должны идти каждый по своему проводу. и желательно через свой фильтр LC или RC.
Если это не поможет, то еще и землю по отдельному проводу с соединением на клемме питания.

Если с 1к все будет нормально работать, но яркость нужна побольше, тогда транзисторные ключи, как вам уже советовали.

Если светодиоды старые советские, то да, им тока будет маловато. Используйте современные. Им и 2-3 мА достаточно.
Вт, 02.04.2019, 14:21 | Сообщение # 12        
vrytsev
аватар
  Постов: 475   Друзья 
Цитата Лекс59 ()
И измените разводку питания.

Возможно собрано на макетной плате, тс еще не ответил.
Вт, 02.04.2019, 16:06 | Сообщение # 13        
freebits
аватар
  Постов: 179   ОК 
Цитата vrytsev ()
Неплохая. Что используется в качестве датчика температуры и какой диапазон измеряемой температуры? если термопара то делитель не нужен с самой термопары снимать напряжение можно. Я понимаю готового устройства нет, а есть отладочная плата на atmega16 и на чем распаяна или собрана схема с ОУ. Может быть это просто наводки .

Да, в качестве датчика используется обычная термопара от мультиметра. Диапазон по идее до 500 градусов. Да пока, что все на обычной отладочной плате, но устройство уже фактически на стадии завершения. Устройство это - инфракрасная паяльная станция. Вот общая схема:

Суть функционала: имеется 5 термопрофилей - 2 с фиксированными термопланами и 3 с настриваемыми термопланами. Термоплан состоит из нескольких точек (шагов). Каждая точка задает конечную температуру и скорость прироста температуры (например: точка 1 - 90°С, 2°С/сек; точка 2 - 120°С, 1°С/сек и т.д.). Также в каждом профиле настраиваются задействованные нагревательные сегменты. Количество нагревательных сегментов - 5, каждый сегмент по 2 галогеновых лампы 1000 Вт, подключенных последовательно. Максимальная мощность - 2500 Вт.
Все отлажено и прекрасно работает, кроме момента с индикатором работы нижних нагревателей и сигнала на входе ADC, и еще нескольких незначительных недочетов.

Снял осциллограммы, на общем питании и питании АЦП (после дросселя):
1. Питание AVCC разрешение 1 В/дел, развертка 10 с и 10 мкс

2. Питании AVCC разрешение 100 мВ/дел, развертка 10 с и 10 мкс

3. Общее питание разрешение 1 В/дел, развертка 10 мкс

4. Общее питание разрешение 100 мВ/дел, развертка 5 с и 10 мкс


С аналоговым питанием явно что-то не то. Но ни в общем питании, ни в аналоговом не возможно проследить какие-либо импульсы.
Файлы: 5027520.png(343.7 Kb) · 4345771.png(68.1 Kb) · 0480797.png(66.2 Kb) · 5131044.png(67.4 Kb) · 7165194.png(69.3 Kb) · 9794719.png(65.3 Kb) · 2911656.png(63.6 Kb) · 1095655.png(65.4 Kb)
Вт, 02.04.2019, 16:15 | Сообщение # 14        
freebits
аватар
  Постов: 179   ОК 
Цитата Лекс59 ()
Я бы для начала повысил сопротивления R30-32.
270 ом уж больно сурово, если не на прямом солнце смотреть.
Я для семисегментных индикаторов (по сути те же светодиоды) использую чаще всего балластные резисторы 1к.

Скорее всего ток нагрузки на порты со светодиодами, за счет падения напряжения на внутренних проводниках самого МК и просаживает всю его работу.

И измените разводку питания. На МК и ОУ 5 вольт должны идти каждый по своему проводу. и желательно через свой фильтр LC или RC.
Если это не поможет, то еще и землю по отдельному проводу с соединением на клемме питания.

Если с 1к все будет нормально работать, но яркость нужна побольше, тогда транзисторные ключи, как вам уже советовали.

Если светодиоды старые советские, то да, им тока будет маловато. Используйте современные. Им и 2-3 мА достаточно.


Да и так все отдельно заведено: отдельно на AVCC, отдельно на VCC, отдельно на ОУ.
LC фильтр только AVCC. Ок, попробую вместо 270 Ом поставить 1 кОм и посмотреть что изменится, но это будет не раньше выходных.

Вообще при проектировке предусилителя опирался на схему китайской термофоздушной станции. Там все прекрасно работает с таким усилителем, никаких наводок.

Файлы: 6706362.jpg(212.1 Kb)
Вт, 02.04.2019, 21:26 | Сообщение # 15        
vrytsev
аватар
  Постов: 475   Друзья 
Цитата freebits ()
С аналоговым питанием явно что-то не то.

Не то этот хвост должен быть намного меньше, проверил на плате вольтметра не больше 38 мв. Может с дросселем чего.
Цитата freebits ()
все на обычной отладочной плате

Случаем это не беспаечная отладочная плата или компоненты на ней распаяны.
А как управляются оптосимисторы и светодиод D7, это про номиналы резисторов R32...R37.
Цитата freebits ()
работает с таким усилителем, никаких наводок.

Скорее всего проблема будет решена на печатной плате как уже предлагали выше с ограничением тока светодиода в 5 ма или питания через ключи.
Ср, 03.04.2019, 03:35 | Сообщение # 16        
freebits
аватар
  Постов: 179   ОК 
Цитата vrytsev ()
Случаем это не беспаечная отладочная плата или компоненты на ней распаяны.
А как управляются оптосимисторы и светодиод D7, это про номиналы резисторов R32...R37.


Нет, плата с ЧиДа, такая:



Оптосимсторы открываются короткими импульсами, после определения перехода через ноль и задержки в соответствии с заданной скважностью. Скважность устанавливается автоматически программно, до получения той скорости увеличения температуры, которая задана термопланом на текущем шаге. При этом устраняется зависимость скорости нагрева от габаритов нагреваемого тела, и скорость нагрева будет одинаковой для тел с разными теплоемкостями. Определение перехода через ноль осуществляется через транзисторную оптопару.

Светодиод D7 - это индикатор работы верхнего нагревателя, а связанная с ним симисторная оптопара - это драйвер верхнего нагревателя. Они пока не используются, т.к. верхний нагреватель еще не изготовлен. Планируется сделать их включение также через PWM для регулирования мощности (но возможно и придется сделать постоянным высоким логическим уровнем , пока не ясно, нужно экспериментировать). Тут на управление скорее всего точно придется ставить ключ, ибо ток будет больше, чем на остальных выходах. Цепи эти уже распаяны, только лишь пока отсутствует нагрузка в виде верхнего нагревателя, который подключается в гнездо через разъем. Весь драйвер нагревателей, с цепью обратной связи, с симисторами и симисторными оптопарами находятся на отдельной плате, но это только на этапе прототипирования.

Но, импульсы в сигнале появляются также и при неработающих нагревателях, и с той же амплитудой. Очень странно, что в питании нет следов импульсов. В выходные проверю еще раз все земли, всю разводку, добавлю блокировочные конденсаторы по питанию, попробую поиграть с резистором и добавить транзисторы.
Файлы: 7036768.jpg(311.1 Kb)
Ср, 03.04.2019, 08:58 | Сообщение # 17        
msmmmm
аватар
  Постов: 891   Друзья 
Фильтр AVCC на схеме нарисован неправильно, см даташит. Но дело скорее всего в неправильной разводке земли. Влиять могут даже тонкие провода. Для исключения подобного влияния выхода схемы на вход, нужно разделить цепи питания (и плюс, и минус) с относительно большими и малыми токами.
В зарядных устройствах для Ni-Cd, определяющих конец зарядки по дельта пику (3-10) мВ, подключал управление выходом через ключ с резистором в базе 10-47 кОм. Питание - звездой. Влияние моими приборами не определяется. Если управлять выходом без ключа, показания АЦП изменяются мВ на 30-40 в зависимости от состояния выхода.

Добавлено (03.04.2019, 10:14)
---------------------------------------------
Кстати, если программа написана правильно и измерение происходит в паузах ДИ, то эти импульсы могут не иметь никакого влияния на результаты измерений.

Ср, 03.04.2019, 15:00 | Сообщение # 18        
freebits
аватар
  Постов: 179   ОК 
Цитата msmmmm ()
Фильтр AVCC на схеме нарисован неправильно, см даташит.

Блин и правда нарисовал не правильно. Конденсатор нужно было нарисовать после дросселя на самом выводе питания, надо будет переделать, спасибо что подсказали. Но по факту он присоединен именно так как в даташите:


Цитата msmmmm ()
Кстати, если программа написана правильно и измерение происходит в паузах ДИ, то эти импульсы могут не иметь никакого влияния на результаты измерений.

Да, если измерение синхроно с зажиганием светодиода, то измерение не скачет. Но мне нужно измерение немного с большей частотой. Проще отказаться от светодиода))
Файлы: 0464038.png(41.6 Kb)
Ср, 03.04.2019, 19:49 | Сообщение # 19        
msmmmm
аватар
  Постов: 891   Друзья 
Цитата freebits ()
Проще отказаться от светодиода

Зачем же отказываться от светодиода своей мечты? smile
Ключ на транзисторе с hFE 150-250, ток нагрузки I=3,5/270=13 мА (многовато для индикатора как-то); 0,013/200=65мкА базового тока. Такой точно влиять не будет. 4,5В/0,000065=69кОм. Для надежного насыщения возьмем базовый резистор 33-47кОм. Питание ключа не от ножек контроллера, а от источника питания (например, от конденсатора выходного фильтра ИП) отдельными проводниками. И никуда оно не денется, будет работать.
Ср, 03.04.2019, 20:10 | Сообщение # 20        
vrytsev
аватар
  Постов: 475   Друзья 
Цитата freebits ()
по факту он присоединен именно так как в даташите

Ну наверно сам же собирал и не один день, тщательно проверял монтаж biggrin .
Цитата freebits ()
Блин и правда нарисовал не правильно

А это нарисовал для форума, как и скрины осциллограмм, проблема может и была но уже решена самим тс. Обратите внимание на вот это
Цитата freebits ()
Пн, 01.04.2019, 07:36 | Сообщение # 1

советы скорее всего были и не нужны так розыгрыш проверка на внимательность. surprised
Ср, 03.04.2019, 20:31 | Сообщение # 21        
Михалыч0287
аватар
  Постов: 213   Друзья 
Совет ТС, экранизируй корпус от статики это раз, вход АЦП дополнительно посади на землю, так чтобы задев пальцем на ножку, ацп не реагировало от микротока тела, это два...

З.Ы. датчик температуры от ардуины, под потолком, работает потом начинает выдавать разлет значений, решилось тем что где датчик крепится к потолку под него подложил фольгу и через экранированный провод соединил с минусом на БП.
Чт, 04.04.2019, 04:13 | Сообщение # 22        
freebits
аватар
  Постов: 179   ОК 
Цитата vrytsev ()
А это нарисовал для форума, как и скрины осциллограмм, проблема может и была но уже решена самим тс. Обратите внимание на вот это
Цитата freebits ()
Пн, 01.04.2019, 07:36 | Сообщение # 1

советы скорее всего были и не нужны так розыгрыш проверка на внимательность. surprised


Нет, это не розыгрыш, вы не правы, и проблема по-прежнему не устранена. Займусь ею еще только в субботу, т.к. в будни нет времени - на работе до вечера.

Цитата msmmmm ()
Ключ на транзисторе с hFE 150-250, ток нагрузки I=3,5/270=13 мА (многовато для индикатора как-то); 0,013/200=65мкА базового тока.

Номиналы рассчитывал исходя из спецификаций на светодиоды при помощи онлайн калькулятора




13 мА для этого светодиода - это треть от максимальной светимости, а нормальный рабочий ток для него 20 мA
Файлы: 2633604.png(64.8 Kb) · 5570996.png(56.3 Kb)
Чт, 04.04.2019, 10:26 | Сообщение # 23        
Лекс59
аватар
  Постов: 1083   Друзья 
Цитата freebits ()
13 мА для этого светодиода - это треть от максимальной светимости, а нормальный рабочий ток для него 20 мA

Дело совершенно не в этом. Светодиод выдержит без проблем.
Максимальный ток порта МК? Может в р-не 40 мА.
Но это уже много.
Именно увеличенная нагрузка на порты МК может давать неприятные эффекты. А 13 мА вам реально и не надо. Если вы не помещение освещаете этими светодиодами. Для информации, в некоторых слабеньких фонариках есть токи и поменьше. Палатку осветить хватает и 5 мА.
Чт, 04.04.2019, 11:16 | Сообщение # 24        
vrytsev
аватар
  Постов: 475   Друзья 
Цитата freebits ()
спецификаций на светодиоды

Что мешает выбрать если важен производитель светодиоды но с большей светоотдачей, понизив ток светодиода до 5ма или 3ма например этих.

Вот пример правда качество не очень светодиод из китайского набора ассорти цвет красный 5 вольт резистор 270 ом.



то же 5 вольт 1.2 к такой был под рукой.



светит нормально при комнатном освещении.
А насчет стабилизации напряжения питания датчика температуры так как измерение происходит с моста то и стабилизировать придется напряжения питания измерительного моста.

Добавлено (04.04.2019, 12:28)
---------------------------------------------

Цитата freebits ()
при помощи онлайн калькулятора

Потом взять мультиметр собрать схемку и методом измерений убедится что это так, кто знает что дал продавец маркировки то на светодиодах нет.
Файлы: 5209556.jpg(221.6 Kb) · 2403330.jpg(255.1 Kb)
Сб, 13.04.2019, 14:21 | Сообщение # 25        
freebits
аватар
  Постов: 179   ОК 
Цитата freebits ()
Цитата msmmmm ()
Фильтр AVCC на схеме нарисован неправильно, см даташит.


Блин и правда нарисовал не правильно. Конденсатор нужно было нарисовать после дросселя на самом выводе питания, надо будет переделать, спасибо что подсказали. Но по факту он присоединен именно так как в даташите:

Оказалось все-таки и по факту конденсатор был точно также неправильно подключен. Переделал, питание AVCC нормализовалось. Спасибо за подсказку!
Цитата freebits ()
Цитата Лекс59 ()

И измените разводку питания. На МК и ОУ 5 вольт должны идти каждый по своему проводу. и желательно через свой фильтр LC или RC.
Если это не поможет, то еще и землю по отдельному проводу с соединением на клемме питания.


Да и так все отдельно заведено: отдельно на AVCC, отдельно на VCC, отдельно на ОУ.
LC фильтр только AVCC. Ок, попробую вместо 270 Ом поставить 1 кОм и посмотреть что изменится, но это будет не раньше выходных.

И тут были косяки. Оказывается питание шло по цепочке: предусилитель - микроконтроллер - светодиод питания. Сделал переразводку, завел питание ко всем потребителям из одной точки - точки подачи питания на плату. Так же завел несколько земель из точки подачи земли на плату. В общем это дало ощутимый результат, хоть сигнал по-прежнему неидеальный, но все же импульсы с сигнала ушли:



Кстати даже с таким сигналом не заметил, чтобы замеряемые показания плясали. В принце если поиграться с резисторами в цепи светодиодов, думаю можно добиться еще лучшего.

Спасибо всем отписавшимся за помощь!!
Файлы: 7895916.png(75.7 Kb)
Форум радиолюбителей » СХЕМЫ » БЛОКИ ПИТАНИЯ » Фильтр питания датчика темепературы (для предусилителя датчика темепературы)
  • Страница 1 из 1
  • 1
Поиск:

Внимание! Форум переехал на Tehnodium.ru



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