Подтяжка высокоомного датчика

b707
Offline
Зарегистрирован: 26.05.2017

Имеется датчик давления, пины VCC, сигнал и GND. Выходные данные - напряжение в диапазоне от 0.5 до 4.5 в. Подозреваю, что датчик работает по схеме простого резистивного делителя. Померял сопротивление между пинами датчика - между VCC и GND мой тестер показывает бесконечность, между сигналом и GND примерно 120кОм при нулевом давлении, при росте давления сопротивление падает.

Когда датчик подключен к аналоговому пину - все отлично. Но если датчик отлючить, аналоговый вход, естесственно, ловит наводки из эфира.  Вопрос - как обычно решается вопрос подтяжки высокоомных датчиков к "земле"? Ведь из-за высокого выходного сопротивления датчика даже подтяжка 1МОм существенно искажает показания...

Deamon
Offline
Зарегистрирован: 21.09.2017

А нельзя ли подтяжку включать только при отключении датчика?

evgta
Offline
Зарегистрирован: 02.09.2016

В мыслях, при отключении питания аналоговый вход переключать на выход и притягивать к земле(+).

SLKH
Offline
Зарегистрирован: 17.08.2015

b707 пишет:

.......

Когда датчик подключен к аналоговому пину - все отлично. Но если датчик отлючить, аналоговый вход, естесственно, ловит наводки из эфира.  

ну и пусть себе ловит. кто заставляет измерять эти наводки при отключенном датчике?

toc
Offline
Зарегистрирован: 09.02.2013

b707, зачем отключать датчик? Ради экономии электроэнергии?

b707
Offline
Зарегистрирован: 26.05.2017

toc пишет:
b707, зачем отключать датчик? Ради экономии электроэнергии?

Датчик специально никто отключать не собирается.  Но поскольку речь идет о управлении мощным компрессором, то для надежности нужно предусмотреть в программе ситуацию потери связи с датчиком, например обрыв или неконтакт.  Для этого нужно, чтобы при отсутствии датчика аналоговый вход выдавал строго конкретное значение, например GND, а не случайный шум , как сейчас.

b707
Offline
Зарегистрирован: 26.05.2017

в общем, я пока вижу как вариант довольно очевидный "костыль"  - подтянуть сигнальный провод датчика к земле максимально большим сопротивлением, а в программе предусмотреть поправку для получаемых данных. Но мой опыт в схемотехнике невлик, может существует более элегантное решение?

Если нет - подскажите, какое максимальное сопротивление подтяжки можно использовать в данном случае. чтобы надежно заземлить пин - 1 Мом. 10Мом или больше? Есть ли какое правило определения максимального значения?

ЕвгенийП
ЕвгенийП аватар
Offline
Зарегистрирован: 25.05.2015

А буфер - не вариант? Прямо рядом с датчкиом? Если можно, то получается низкоомный датчик и притягивайте его обычным способом.

b707
Offline
Зарегистрирован: 26.05.2017

Евгений. что есть "буфер" в данном случае? - Спрашиваю, потому что слишком многозначное слово. чтоб искать в гугле. сорри

ЕвгенийП
ЕвгенийП аватар
Offline
Зарегистрирован: 25.05.2015

Повторитель напряжения. То бишь операциооный усилитель, которому на прямой вход подать сигнал, а инвертирующий вход соединить с выходом. Входной сопротивление ОУ огромное, а выходной получите практически нулевое. Только надо брать такой, который либо rail-to-rail, либо, на худой конец, хотя бы от нуля умеет работать. В последнем случае подойёдт коппечный LM358.

vk007
Offline
Зарегистрирован: 16.06.2015

А что если считывать показания несколько раз подряд? И если они сильно пляшут, то делать вывод, что имеем обрыв. Если же показания примерно одинаковы, то считаем, что норма (к тому же можно брать для дальнейших расчетов их среднее).

b707
Offline
Зарегистрирован: 26.05.2017

vk007 пишет:

А что если считывать показания несколько раз подряд? И если они сильно пляшут, то делать вывод, что имеем обрыв. Если же показания примерно одинаковы, то считаем, что норма (к тому же можно брать для дальнейших расчетов их среднее).

А они не всегда пляшут :)  Они часто довольно стабильны, как ни странно - секунды и даже минуты показывается одно и то же значение... Потом может перескочить на другое, а может так и стоять на одном уровне подолгу.

b707
Offline
Зарегистрирован: 26.05.2017

ЕвгенийП пишет:

Повторитель напряжения. То бишь операциооный усилитель, которому на прямой вход подать сигнал, а инвертирующий вход соединить с выходом.

Ок, спасибо. Это хороший вариант. Один минус, что прямо на датчике его поставить не получится, поэтому надежность слегка пострадает....

ЕвгенийП
ЕвгенийП аватар
Offline
Зарегистрирован: 25.05.2015

Ну, чем ближе, тем лучше (чтобы провод от высокоомного датчика помех не набирал) и считать его "частью датчика".

Я как-то подбную схему делал так. Спаял "навесным", залил клеевым пистолетом так, что получился такой небольшой "огурец" (жаль нет фото) и расположил его на проводе прямо рядом с датчиокм. Получилось просто локальное утолщение провода, типа как ферритовые наболдашники на провода иногда ставят.

Ну, как чего подключать сами знаете, да?

vk007
Offline
Зарегистрирован: 16.06.2015

Не думаю, что возле работающего оборудования они будут настолько стабильными. Прям аж чтобы секунды и даже минуты. Это ж еще зависит, как часто надо получать данные. Поставьте пару десятков замеров и введите небольшую задержку между ними. Поэкспериментируйте.

b707
Offline
Зарегистрирован: 26.05.2017

ЕвгенийП пишет:

Ну, чем ближе, тем лучше и считать его "частью датчика".

Ну, как чего подключать сами знаете, да?

В том-то и дело, что "частью датчика" его сделать не выйдет, ибо сам датчик неразборный и прямо в датчик вытыкается разъем, отключение которого тоже было бы полезно отследить :( Так что это решение поможет лишь частично...

Что подключать пока не знаю :) , но словосочетания "повторитель напряжения на ОУ", думаю, будет достаточно для Гугля :)

ЕвгенийП
ЕвгенийП аватар
Offline
Зарегистрирован: 25.05.2015

b707 пишет:

 "повторитель напряжения на ОУ", думаю, будет достаточно для Гугля :)

На самом деле для любого даташита любого ОУ. По анлгийски это называется "voltage follower".

b707
Offline
Зарегистрирован: 26.05.2017

vk007 пишет:

Не думаю, что возле работающего оборудования они будут настолько стабильными.

В любом случае это элемент случайности, а я таком ответсвенном месте хотел бы случайностей поменьше. ИМХО, даже тот "костыль", что я предположил выше - справится с задачей лучше, чем ваш вариант....

 

SLKH
Offline
Зарегистрирован: 17.08.2015

Элегантное решение - буфер (ОУ+конденсатор) в проводе рядом с разъемом датчика (см. #13).

Простое - резистор на входе и (возможно, но не обязательно) программная корректировка.

 

"подскажите, какое максимальное сопротивление подтяжки можно использовать в данном случае" - что подсказывать, если датчик неизвестен? измеряешь напряжение на аналоговом входе в исходном положении и с подключенным шунтом (несколько мегом). делаешь выводы и рассказываешь нам.

 

b707
Offline
Зарегистрирован: 26.05.2017

SLKH пишет:

"подскажите, какое максимальное сопротивление подтяжки можно использовать в данном случае" - что подсказывать, если датчик неизвестен?

Причем тут параметры датчика, если речь о ситуации, когда его в схеме нет? :)

Вопрос о том, каково максимальное сопротивление подтяжки, чтобы пин МК надежно притянуть к "земле"?

Если опять непонятно выразился - постараюсь обьяснить.  Отсутствие подтяжки - это ведь тоже подтяжка, но бесконечного сопротивления. При слишком большом сопротивлении подтяжки наводки на пине не стекают на "землю". Так вот я и спрашиваю,  например, 1 ГигаОм - это уже достаточно для фиксации уровня GND на пине или это еще "бесконечность"?

SLKH
Offline
Зарегистрирован: 17.08.2015

b707 пишет:

Вопрос о том, каково максимальное сопротивление подтяжки, чтобы пин МК надежно притянуть к "земле"?

Если опять непонятно выразился - постараюсь обьяснить.  Отсутствие подтяжки - это ведь тоже подтяжка, но бесконечного сопротивления. При слишком большом сопротивлении подтяжки наводки на пине не стекают на "землю". Так вот я и спрашиваю,  например, 1 ГигаОм - это уже достаточно для фиксации уровня GND на пине или это еще "бесконечность"?

нет там бесконечности - есть утечки по плате, во все стороны. А какие именно - хз, ибо нам неизвестна степень отмывки от флюса, качество лака, влажность воздуха, наличие и количество грязи и т.п. Если устройство собирается работать в чистой комнате (в чем я сильно сомневаюсь) - это одно, а если в гараже - совсем другое.

достаточно ли гигаома - не знаю.  если он есть - прицепи и посмотри на analogRead. 

evgta
Offline
Зарегистрирован: 02.09.2016

всеравно все упирается в датчик, вроде где-то писал что скоее всего для этого датчика максимальный ток на выходе не должен превышать 0.1mA, а хватит резистора для подтяга или нет уже смотреть натурно

ЕвгенийП
ЕвгенийП аватар
Offline
Зарегистрирован: 25.05.2015

b707, если провод хоть сколько-нибудь длинный, ну хоть там 20см., даже не думайте - ставьте усилитель как можно ближе к датчику. Проблема уже даже не в обрыве. Высокоомный сигнал штука очень капризная, он Вам там "радио шансон" ловить будет и за сигнал выдавать. Попробуйте при подключённом датчике поводить рукой возле провода, чтобы убедиться.

b707
Offline
Зарегистрирован: 26.05.2017

ЕвгенийП пишет:

Высокоомный сигнал штука очень капризная, он Вам там "радио шансон" ловить будет и за сигнал выдавать. Попробуйте при подключённом датчике поводить рукой возле провода, чтобы убедиться.

так я уже ставил эксперимент - на 4м кабеля (витой пары) - никаких наводок не было.

 

ЕвгенийП
ЕвгенийП аватар
Offline
Зарегистрирован: 25.05.2015

Круто! У меня на 30см были. Правда, не на витой паре, а просто на параллельной лапше.

b707
Offline
Зарегистрирован: 26.05.2017

ЕвгенийП пишет:

Круто! У меня на 30см были. Правда, не на витой паре, а просто на параллельной лапше.

я, кстати, в готовом устройстве хочу как раз телефонную "лапшу" попробовать - она гибкая и для кабеля данных тупо удобнее, чем жесткая кондовая витуха. Заодно и увижу, появятся ли наводки. Если что, на витую пару я всегда смогу вернуться.

 

sadman41
Offline
Зарегистрирован: 19.10.2016

Вы, наверное, давно не щупали классической телефонной лапши (ТРП 2Х0,4), иначе бы не мечтали о ней. Телефонный плоский кабель (тот, с которым приходилось работать) хорош при обжиме, но не при пайке. Жила тонкая, изоляция толстая - срывает паянное место просто влет. Я свои DHT-шки повесил на кабель от ОПС (мягкий, четырехпарный, круглый в сечении, КСПВГ 4x0,2 зовется), который кто-то бухточкой оставил в распредщитке. Очень душевно. 

trembo
trembo аватар
Offline
Зарегистрирован: 08.04.2011

А если взять датчик не меняющий сопротивление, а выдающий напряжение?
Например такой :

https://www.ebay.com/itm/G1-4-inch-5V-0-0-8-MPa-Pressure-Transducer-Sens...

Тогда кто мешает включить внутреннюю подтяжку входа и если там 1023 - значит датчик в обрыве.

b707
Offline
Зарегистрирован: 26.05.2017

trembo пишет:

А если взять датчик не меняющий сопротивление, а выдающий напряжение?
Например такой :

https://www.ebay.com/itm/G1-4-inch-5V-0-0-8-MPa-Pressure-Transducer-Sens...

Тогда кто мешает включить внутреннюю подтяжку входа и если там 1023 - значит датчик в обрыве.

Он именно такой и есть! А как он "выдает напряжение" ? - разве там не резистивный делитель?

Я пробовал включать внутреннюю подтяжку на ардуине - сразу появляется очень большая погрешность,.

b707
Offline
Зарегистрирован: 26.05.2017

sadman41 пишет:

Вы, наверное, давно не щупали классической телефонной лапши (ТРП 2Х0,4), иначе бы не мечтали о ней. Телефонный плоский кабель (тот, с которым приходилось работать) хорош при обжиме, но не при пайке. Жила тонкая, изоляция толстая - срывает паянное место просто влет. Я свои DHT-шки повесил на кабель от ОПС (мягкий, четырехпарный, круглый в сечении, КСПВГ 4x0,2 зовется), который кто-то бухточкой оставил в распредщитке. Очень душевно. 

насчет "лапши" - я ее под обжим и беру, а не под пайку. И с обоих сторон ставлю розетки RJ11. А можно вообще брать готовые уже обжатые куски - продается как телефонный удлиннитель, в правильных местах стоят чуть дороже 10руб за метр.

Кабель КПСВ у меня тоже есть, классная штука. Продается в ЛеруаМерлене, стоит порядка 8руб за метр. Кстати. тоже отлично обжимается в коннекторы RJ11

andriano
andriano аватар
Offline
Зарегистрирован: 20.06.2015

Я так понимаю, что с одной стороны нужно, чтобы при обрыве устойчиво фиксировался заданный потенциал, а при работе датчика внешний резистор не оказывал влияния на показания датчика.

Берем еще один цифровой выход Ардуино, соединяем его резистором (1к-100к) с выходом датчика, подключенного к аналоговому входу.

Измерения проводим в следующей последовательности:

1. Переводим цифровой выход в режим OUTPUT.

2. Подаем на него логическую единицу.

3. Измеряем напряжение на аналоговом входе.

4. Подаем логичекий ноль.

5. Измеряем напряжение на входе.

6. Сравниваем результаты измерений 3 и 5 с ожидаемыми значениями, если проверка пройдена, переходим к п.7.

7. Переводим цифровой выход в высокоимпедансное состояние (INPUT).

8. Производим измерение сигнала с датчика.

Sr.FatCat
Offline
Зарегистрирован: 19.02.2016

andriano пишет:

...

Хоть данная задача пока мне и не близка, но на будущее решение очень элегантное! Снимаю шляпу! Спасибо!

Pyotr
Offline
Зарегистрирован: 12.03.2014

Плюсанул пост #30. Добавлю от себя как можно определить отсутствие контакта нагрузки или датчика, подключенных к МК, а также наличие замыкания линии на массу или плюс питания, используя один аналоговый пин. Сопротивление нагрузки примерно до 10 кОм и ТС это наверное не подойдет.

Нагрузка или датчик подключить к аналоговому пину через резистор, ограничивающий ток при КЗ, например 220 Ом.
1. Пин на выход в "1". Измеряем ADC. Если КЗ на массу, это увидим по увеличенному падению напряжения на выходном р-мосфете МК (около 20 Ом). Если нет контакта, ADC=1023. Если есть- ADC<1023.
2. Пин на выход в "0". Измеряем ADC. Если КЗ на плюс, это увидим по падению напряжения на выходном n-мосфете МК.  Если нет контакта, ADC=0.  Если есть- ADC>0.
3. Пин на вход без подтяжки. Если нет КЗ и есть контакт датчика, измеряем ADC.