VE3KF forum

Информация о пользователе

Привет, Гость! Войдите или зарегистрируйтесь.


Вы здесь » VE3KF forum » Антенны, АФУ » Автоматический аналоговый КСВ-метр ... на одной микросхеме


Автоматический аналоговый КСВ-метр ... на одной микросхеме

Сообщений 1 страница 30 из 55

1

Приветствую!
Собираю я тут коробочку антенную с тюнером, эквивалентом нагрузки, ну и понятное дело КСВ-метром. Решено было сразу делать автоматический измеритель - щелкать туда-сюда тумблером радости мало. Посмотрел разные придуманные людьми схемы.

т.е. как легко заметить решения есть, но все они по тем либо иным причинам меня не устроили. основные требования были сформулированы так
1) аналоговая индикация
2) однополярное питание
3) работа с любым мостом который выдает напряжения положительной полярности
4) отсутствие попарно подбираемых или прецизионных деталей
5) минимум деталей. никакой труднодоставаемой/дорогой экзотики типа AD8307

Пару дней раздумывания над проблемой в фоновом режиме привели к такой вот схемке:

Схема работает след. образом. R2-VT1 образуют ШИМ-аналог переменного резистора. Компаратор следит за напряжением на C2 и управляя VT1 в ключевом режиме уравнивает его с Uret. Скважность импульсов на выходе компаратора пропорциональна отношению Ufwd/Uret. И соответственно пропорциональна значению КСВ. Осталось ее проинтегрировать на цепочке R10C4 и вывести на индикатор.
С некоторыми оговорками это как ни странно рабочая схема )) Проблемы две:
1) шкала "обратная". т.е. КСВ=1 это максимальное отклонение стрелки
2) при Ufwd=Uret=0 прибор показывает температуру на марсе ))

но у нас в запасе есть еще полмикросхемы, т.е. еще один компаратор. в результате получилось вот что:

Второй компаратор включен как инвертор. Шкала "прямая". Подстроечный резистор R7 позволяет управлять в некоторых пределах "растяжкой шкалы" (точку КСВ=3 можно "двигать" в пределах 40-75% отклонения стрелки). Это происходит потому что форма импульсов на выходе OP1 не является строго прямоугольной. Фронт импульсов затянут. Насколько я понимаю виной тому - входная емкость VT1
На VT2-VD1 собран узел "нуля". при уменьшении напряжения Ufwd до десятков милливольт VT2 открывается и поддерживает на C2 небольшое напряжение порядка 60-70mv. Этого вполне достаточно чтобы стрелка стояла на "нуле" при отсутствии входных сигналов. Была попытка обойтись "малой кровью" и вместо этой цепочки просто бросить резистор в 1мом с питания на C2. Такой вариант работает гораздо хуже т.к. приводит к заметному увеличению зависимости показаний от абсолютной величины Ufwd.
VD1, VD2, VT2 - любые кремниевые

Больше по схеме объяснять особо и нечего. Схему смакетировал. К мосту пока не подключал, Ufwd/Uret формировал с помощью двух переменных резисторов. При изменении величины Ufwd и неизменном отношении Ufwd/Uret (т.е. неизменном КСВ) стрелка стоит как вкопанная. Есть некоторая погрешность при Ufwd < 0.5в. После подключения к реальному мосту возможно придется уточнить некоторые номиналы

Шкала КСВ получилась примерно такая: 1; 1.14; 1.33; 1.57; 1.9; 2.3; 3; 4; 6.4; 12; бесконечность

С удовольствием выслушаю любую конструктивную критику

ЗЫ схема первого варианта оставлена для истории. последняя рабочая схема тут

Отредактировано Relayer (2011-10-14 13:37:50)

2

Relayer написал(а):

С удовольствием выслушаю любую конструктивную критику

С критикой точно не заржавеет. Завтра вечером, сегодня своих объектов критики хватает, а завтра под дождём - антенный день до вечера...  :D

3

Relayer написал(а):

Скважность импульсов на выходе компаратора пропорциональна отношению Ufwd/Uret.

Андрей, здесь ошибка. Постоянная времени заряда вдвое больше постоянной времени разряда. Ваше условие не выполнится. Поправляйте...

4

Игорь 2 написал(а):

Андрей, здесь ошибка. Постоянная времени заряда вдвое больше постоянной времени разряда. Ваше условие не выполнится. Поправляйте...

я осцилографом смотрел, не виртуальным ))

5

Relayer написал(а):

я осцилографом смотрел, не виртуальным ))

Вы можете смотреть чем угодно, но если постоянные времени заряда- разряда разнятся, то скважность 50 никогда не даст на интеграторе половинное напряжение. К слову, это не только виртуальным, но и настоящим осциллографом видно. Подумайте.
И это не всё. Просто по уши в работе. Сам себе считаю...

Отредактировано Игорь 2 (2011-10-13 17:57:08)

6

Relayer написал(а):

я осцилографом смотрел, не виртуальным ))

Кстати, о птичках... Верхний вольтметр при одинаковой скважности (2) 50- вольтовых импульсов, как видите, показывает больше....http://uploads.ru/t/s/9/b/s9bIA.jpg

Отредактировано Игорь 2 (2011-10-13 18:11:44)

7

гм ... вы меня наверное не совсем верно поняли. когда я писал что скважность пропорциональна отношению Ufwd/Uret я писал что она именно пропорциональна. равенство тут не выполняется

8

Ну, а частота повторения импульсов чем будет определяться? Ведь только скоростными свойствами компаратора... Т. е. он, фактически, и прямоугольник- то толком на выходе не сформирует, более того, при такой его работе, форма сигнала на выходе будет зависеть не только от соотношения, но и от уровня входных напряжений...
К слову, при определённых условиях, возможен и элементарный "подвис" схемы- компаратор и транзистор застынут в промежуточном полуоткрытом положении. Гистерезис нужен. А с гистерезисом Ваш алгоритм, увы, рассыпается, как карточный домик...
Не пройдёт... Я всё больше делал отдельные КСВ- метры, где входной уровень жёстко занормирован схемой АРУ (даже где- то здесь есть ветка). Легко измеряются КСВ вплоть до 30, линеаризованные детекторы, высокая точность... Кстати, из Ваших схем на двух полевиках по входу самая оптимальная. Абсолютно работоспособна, другие- заметно слабее. И совсем не обязательно у полевых ключей должен быть один кристалл- на затворах не вопрос сформировать крутые по отношению к частоте переключения фронты, а ключ- он и в Африке ключ. Вы на детекторах больше лажи получите....  :D Кстати, никто не мешает 561КТ3 поставить- они, собственно, для этого и предназначены.

У меня часто подобные разработки идут- всякая экзотика, типа, измерения комплексного сопротивления различных изделий, всякая корреляционная фигня... Собаку на них съел уже... :dontknow:

Отредактировано Игорь 2 (2011-10-13 18:51:52)

9

частота в данной схеме "плавает" - она не постоянна. надо будет на досуге точно промерять диапазоны ее изменения
гистерезис не нужен. у меня были опасения по этому поводу, но после макетирования никакого "дребезга" по фронтам я не обнаружил (и это несмотря на макетирование методом "дохлый жук")
вы посмотрите на схему с другой стороны - это обычный ШИМ-стабилизатор, Uret - опорное, Ufwd - входное, U(C2) - выход стабилизатора
по поводу схемы с двумя полевиками. там тоже используется ШИМ. и логика работы ее такая что разброс сопротивлений каналов в открытом состоянии может привести к погрешности измерений. собственно от этого я и пытался уйти. ну и упростить схему конечно же

10

Relayer написал(а):

вы посмотрите на схему с другой стороны - это обычный ШИМ-стабилизатор

Ну, начнём с того, что серьёзные ШИМ стабилизаторы без гистерезиса не делаются- полуоткрытые силовые транзисторы и запредельная частота коммутации никому не нужны- я этим тоже занимался, и весьма плотно. А на Вашу схему мы посмотрим с другой стороны. Положим, напряжение на неинвертирующем входе превысило напряжение на инвертирующем. На выходе компаратора ПОСТЕПЕННО начинает нарастать напряжение. В какой- то момент оно превышает напряжение открывания полевика, положим, что вариант не худший, схема не подвисла, полевик сработал как ключ. Обратите внимание, что в этот момент на выходе компаратора напряжение даже не достигло напряжения питания, а всего лишь равно напряжению открывания полевика по затвору. И тут же по входу приходит снижение напряжения, нужно опрокидываться обратно....
Ну, и что там будет на выходе? :D
Вот и получается, что интеграл выходного напряжения зависит и от напряжения открывания полевика, и от скорострельности компаратора. А они ещё от массы факторов зависят...

Отредактировано Игорь 2 (2011-10-13 19:21:59)

11

Relayer написал(а):

по поводу схемы с двумя полевиками. там тоже используется ШИМ. и логика работы ее такая что разброс сопротивлений каналов в открытом состоянии может привести к погрешности измерений.

Во- первых, ШИМ там используется грамотно, и частота его статична и адекватна. Во- вторых, транзисторы замыкают на землю 100кОм, а их собственное открытое сопротивление какое- гляньте- ка в даташит! Никакой там погрешности от разницы сопротивлений открытых каналов и в помине не будет...
Можно слегка упростить, но овчинка выделки не стоит- шило на мыло- добавить один перекидной ключ (всего их будет 3- недоиспользованная 561КТ3), и пара- тройка операционников...

Отредактировано Игорь 2 (2011-10-13 19:40:47)

12

Тем более, обратите внимание, что LM324- счетверённый операционник. В приборе только один корпус.

13

Игорь 2 написал(а):

Положим, напряжение на неинвертирующем входе превысило напряжение на инвертирующем. На выходе компаратора ПОСТЕПЕННО начинает нарастать напряжение. В какой- то момент оно превышает напряжение открывания полевика, положим, что вариант не худший, схема не подвисла, полевик сработал как ключ. Обратите внимание, что в этот момент на выходе компаратора напряжение даже не достигло напряжения питания, а всего лишь равно напряжению открывания полевика по затвору. И тут же по входу приходит снижение напряжения, нужно опрокидываться обратно....

это не верно т.к. ситуация выглядит несколько иначе. когда напряжение на неинвертирующем входе (C2) превысило напряжение на инвертирующем выходной транзистор компаратора закрывается (там выход с открытым коллектором). через резистор R8 начинает заряжаться затворная емкость полевика (я писал уже что фронт затянутый). при достижении порогового напряжения полевик открывается и конденсатор C2 начинает разряжаться через R4 и канал полевика. но при этом он дозаряжался все то время пока на выходе компаратора нарастал фронт. т.е. в момент открытия полевика напряжение на C2 будет больше чем в тот момент когда сработал компаратор. вот вам и гистерезис )) а чтобы сделать его более предсказуемым надо будет попробовать увеличить емкость в цепи затвора полевика

14

Relayer

Relayer написал(а):

это не верно

Да верно всё у меня написано- ведь Вы пишите то же самое, ещё раз подтверждая мои слова о том, что скважность на выходе определяется скорострельностью компаратора, напряжением открывания транзистора, и ёмкостью затвора (кстати, прикидывать неохота, что там будет определяющим- время рассасывания зарядов в базе оконечного транзистора компаратора, или заряд RC цепочки 10кОм*Сз-и- гляньте).  Как профессионал никогда бы так не делал- параметры схемы должны строго задаваться её реальными элементами а не зависеть от паразитных параметров, которые зависят ещё много от чего. Любители же, при особом желании и склонности к мазохизму,  :crazy:  могут себе это позволить- для них это ничем не чревато.  :dontknow:

Отредактировано Игорь 2 (2011-10-13 20:16:26)

15

так схема то - любительская )) вот теперь с учетом Сзи у вас написано более правильно. промерял частоту - плавает от 90 до 250кгц. увеличивается с ростом Ufwd (сейчас на макетке входные напряжения у меня до 5ти вольт регулируются). подбросил с затвора на землю конденсатор на 180пик. макс частота немного упала до 180кгц. разметка шкалы так же изменилась. но в целом схема продолжает работать правильно

16

Relayer написал(а):

вот теперь с учетом Сзи у вас написано более правильно.

А в чём разница с тем, что я написал первоначально? Абсолютно то же самое, только лишнее акцентирование на одной из причин медленного нарастания напряжения. Кстати, Вы вынудили меня глянуть даташиты, типовая скорость закрытия транзистора компаратора при нагрузке 5.1 кОм- 1.3 мкС, при 10 кОм- побольше, а постоянная времени заряда затворной цепи- 0.6 мкС... Вот и прикиньте, чем будет время реакции определяться. Плюс, подумайте, как скажется этот "псевдогистерезис" на результатах измерений при разных входных напряжениях. К слову, про напряжение смещения вообще пока молчу. Ладно, я спать- завтра с утра на крышу на весь день. По дождю. Бе-е-е=ееее  :D

Отредактировано Игорь 2 (2011-10-13 20:41:01)

17

по ходу дела немного подумал и решил что все же слишком сложная у меня схема получилась )) половину деталей можно выбросить. но это уже завтра буду макетировать

Отредактировано Relayer (2011-10-13 20:43:30)

18

Relayer написал(а):

что все же слишком сложная у меня схема получилась ))

:cool:  :crazyfun:  o.O  :rofl:

Аналогичное изделие....

http://uploads.ru/t/g/i/3/gi30T.jpg[/url]

Отредактировано Игорь 2 (2011-10-13 20:48:55)

19

Плюс, подумайте, как скажется этот "псевдогистерезис" на результатах измерений при разных входных напряжениях.

так он не сказывается. при изменении входных напряжений в диапазоне от 0,7в до 5в и при сохранении неизменным их отношения стрелка с места не двигается

20

Relayer написал(а):

так он не сказывается

Честно говоря, думать неохота, но если не сказывается, нафиг Вам на паразитках работать- введите нормальный гистерезис, и от непредсказуемости уйдите...

21

Игорь 2 написал(а):

Честно говоря, думать неохота, но если не сказывается, нафиг Вам на паразитках работать- введите нормальный гистерезис, и от непредсказуемости уйдите...

нет там никакой особой непредсказуемости. за три дня что схема на макетке я ее несколько раз разбирал полностью и собирал заново с разными вариациями. и полевики менялись тоже. пробовал другие, в конце концов вернулся к 2N7000. несмотря на все замены схема достаточно легко "вгоняется" в режим
PS на вашей схеме ничего не видно - сильно маленькая картинка. видно что очень много деталей (с)  :D
PPS кстати по поводу схемы на двух полевиках. где-то в отзывах собиравших читал что показания "плавают" в зависимости от входного напряжения. чего быть не должно

Отредактировано Relayer (2011-10-14 03:49:56)

22

Relayer написал(а):

где-то в отзывах собиравших читал что показания "плавают" в зависимости от входного напряжения.

Кривыми руками можно любую идею убить...

23

Relayer написал(а):

PS на вашей схеме ничего не видно - сильно маленькая картинка. видно что очень много деталей

Это компьютерный измеритель комплексного сопротивления.

24

Игорь 2 написал(а):

Кривыми руками можно любую идею убить...

все может быть. но наводит на размышления о чувствительности схемы к типу применяемых полевиков

Игорь 2 написал(а):

Это компьютерный измеритель комплексного сопротивления.

все равно ничего не видно. картинку дайте нормальную а то говорим о сферических конях

25

Relayer

Relayer написал(а):

все может быть. но наводит на размышления о чувствительности схемы к типу применяемых полевиков

Я Вас умоляю... Серийные образцы у меня идут на подобном принципе коммутации. Заявленная погрешность- менее 1%. Определяется не разностью полевиков, а допуском на детали. Приборы не настраиваются вообще. Они либо работают, либо нет. Неработоспособность это когда деталь битая. Прибор тупо выбрасывается- дешевле новый сделать, чем старый отремонтировать.

Relayer написал(а):

все равно ничего не видно

Да забейте, я только для того выложил, чтобы размеры показать. В сущности, половина схемы- АЦП и комповый интерфейс...

26

Статья, - http://uploads.ru/t/5/A/G/5AGsi.jpg
http://uploads.ru/t/L/W/o/LWo42.jpg

27

Set-up, спасибо что напомнили, а то я запамятовал совсем про эту схему
если из нее выбросить VT1, DA1, VT3 то получится нечто напоминающее то что у меня сейчас на макетке собрано (следующая версия более простая схемотехнически чем та которая опубликована в первом посте темы)

28

http://uploads.ru/t/O/A/P/OAP8u.jpg
Еще одна схема, -

29

Relayer написал(а):

несмотря на все замены схема достаточно легко "вгоняется" в режим

А теперь погрейте её, и посмотрите погрешность... Не, реально фигнёй занимаетесь- зачем работать на паразитной и малопрогнозируемой ёмкости затвор- исток, ставя компаратор раком по быстродействию, если можно вместо неё использовать обычный конденсатор. Плюс ко всему прочему, и на адекватные частоты переключения выйти. Там и 0.01 мкФ на ура пойдёт- частота переключения будет в районе 10...30 килогерц. Естественно, нужно не забыть ограничить разрядный ток через транзистор компаратора.

Set-up написал(а):

Статья

Оригинально, правда схема, как и у топикстартера, работает на задержках в операционнике, за счёт этого и транзисторы толком не ключуются, и погрешность повышенная. Кроме того, термостабильность источника тока невысока...

Отредактировано Игорь 2 (2011-10-14 09:11:47)

30

Set-up написал(а):

Еще одна схема, -

В колхозе утро наступило... :crazy:  Хотя, в сущности, как индикатор неисправности АФУ можно использовать... :playful:


Вы здесь » VE3KF forum » Антенны, АФУ » Автоматический аналоговый КСВ-метр ... на одной микросхеме


Создать форум.