Форум: Выбор оборудования

Тема: Сбор данных с сенсоров давления

Вы не вошли.

 Поиск | Регистрация | Вход 

Юрий
02.04.2015 06:10:21
#1

Гость

Сбор данных с сенсоров давления

Какое оборудование Вы порекомендуете использовать для сбора данных с 6-ти датчиков:
http://izmerkon.ru/products/sensors/2Mi/
Измерения с частотой ~1Гц.
Сопротивление моста 3,5 кОм

Можно ли использовать LTR212 (чем обусловлен верхний предел сопротивления моста 1000 Ом)?

02.04.2015 08:47:35
#2

Инженер-электронщик
Откуда: "Л Кард"
Здесь с 21.04.2014
Сообщений: 4,598

Re: Сбор данных с сенсоров давления

Юрий, верхний предел сопротивления моста 1000 Ом носит рекомендательный характер, исходя из соображений оптимального согласования (по критерию сигнал/шум) входа LTR212 c источником сигнала. Ваш датчик уникален тем, что он не тензо-мостовой, а пьезорезистивно- мостовой. Обратил внимание, что в его документации явно не указан рабочий диапазон напряжения возбуждения (напряжения питания) и не указана максимально допустимая мощность рассеяния (есть только косвенное упоминание 3,5 В и при токе 1 мА).  Попробуйте найти эту информацию. Как далеко могут быть расположены датчики от АЦП? Какие требования по точности измерений? Цепи датчика изолированы от земли-корпуса? Шесть датчиков установлены на одном объекте измерения (условно: в одном месте)? Или это датчики от разных объектов, удалённых друг от друга?

02.04.2015 10:55:11
#3

Инженер-электронщик
Откуда: "Л Кард"
Здесь с 21.04.2014
Сообщений: 4,598

Re: Сбор данных с сенсоров давления

Юрий, во втором документе указано про напряжение питания 5V.

Вообще, я не вижу принципиальных ограничений по применению LTR212М-2 для этой задачи, если учесть, что максимальный диапазон LTR212M-2 ±80 мВ, и максимальный диапазон программной компенсации  начального разбаланса моста ±0,75% (от напряжения питания питания моста). Ограничение 1000 Ом для данного случая не актуально, поскольку чувствительность этого датчика (по сравнению с классическим тензо) довольно высока и требование 1 Гц даст возможность включить низкочастотные фильтры в LTR212M-2 - это факторы улучшающие сигнал/шум. Ваши ответы на остальные заданные вопросы повлияют только на выбор схемы измерения и на требуемое количество LTR212M-2.  Отличие  LTR212M-2 от  LTR212 для Вашей задачи в том, что он калибруется и поверяется при обоих диапазонах напряжений питания моста 2,5 и 5 В. (Я полагаю, что диапазон 2,5 В актуален для данного применения).  В старом  LTR212 нет места для хранения калибровочных коэффициентов обоих диапазонов напряжения питания моста, поэтому он поверяется только при 5 В.

Юрий
02.04.2015 13:40:21
#4

Гость

Re: Сбор данных с сенсоров давления

Александр, предполагается расположить датчики примерно в 3..5 м от АЦП (если это критично, то можно пытаться уменьшить расстояние). По точности вопрос сложный, так как она определяется по вторичным параметрам. А какая точность достижима? Все шесть датчиков установлены на одном металлическом объекте измерения (в нескольких см друг от друга).

02.04.2015 14:25:49
#5

Инженер-электронщик
Откуда: "Л Кард"
Здесь с 21.04.2014
Сообщений: 4,598

Re: Сбор данных с сенсоров давления

Надеюсь, цепи датчика изолированы от металлического объекта?
Долговременная достижимая точность определяется приведёнными в документации  метрологическими характеристиками. Если перед сеансом измерений программно делать калибровку нуля датчика, то при стабильной температуре будет убрана составляющая погрешности, связанная с температурным дрейфом нуля.
Если "3..5 м от АЦП"  и  "все шесть датчиков установлены на одном металлическом объекте измерения (в нескольких см друг от друга)", то вполне возможно применить один LTR212(М) в 8-канальном режиме либо с 4-х проводной схемой подключения, либо попарно датчики подключить по 6-проводной cхеме, но это в том случае, если Вас устраивает квазисинхронный режим сбора данных 3,4 Гц от каждого канала.  Для синхронного режима сбора данных потребуется 4-х канальный режим LTR212(М).

Юрий
03.04.2015 02:28:27
#6

Гость

Re: Сбор данных с сенсоров давления

Цепи датчика изолированы от металлического объекта. Квазисинхронный режим сбора данных 3,4 Гц от каждого канала, скорее всего, устроит. Какова максимальная рассинхронизация при этом? Имеет ли смысл бороться за уменьшение длины соединительного кабеля?

03.04.2015 08:48:27
#7

Инженер-электронщик
Откуда: "Л Кард"
Здесь с 21.04.2014
Сообщений: 4,598

Re: Сбор данных с сенсоров давления

Юрий, по поводу длины сигнального кабеля:
В данном случае,  следует бороться не за его длину, а за его качество: парные цепи  вести симметрично - витыми парами, желателен общий экран у кабеля, соединённый (только с одной стороны) с металлическим корпусом кабельной части сигнального разъёма LTR212, должны быть паяные соединения  кабеля. Сопротивление изоляции жил кабеля не менее 500 МОм. Сигнальный кабель не должен прокладываться параллельно с рядом расположенными силовыми кабелями.
Несинхронность в 8-ми канальном режиме количественно не оценивалась, подождём, что скажут коллеги по этому поводу.

03.04.2015 16:48:38
#8

Инженер-электронщик
Откуда: "Л Кард"
Здесь с 21.04.2014
Сообщений: 4,598

Re: Сбор данных с сенсоров давления

Юрий, предположительно, асинхронность времени преобразования LTR212(M) в 8-ми канальном  можно ожидать в пределах единиц процентов от периода преобразования, поскольку это время почти полностью определяется физическим временем преобразования микросхемы АЦП AD7730.  Разброс этого времени не оговаривается в документации на AD7730, поэтому приходится предполагать. Асинхронностью задаржек в ADSP (который запускает AD7730) в данном случае можно принебречь.

Юрий
03.04.2015 18:17:11
#9

Гость

Re: Сбор данных с сенсоров давления

Тогда квазисинхронного режима сбора данных будет достаточно.
Есть паспорт конкретного датчика:
http://s020.radikal.ru/i711/1504/bb/b121917f32e3.jpg
Получается, что его надо возбуждать током, иначе чувствительность меняется? Можно ли это реализовать на LTR212 ?

Юрий
03.04.2015 18:29:15
#10

Гость

Re: Сбор данных с сенсоров давления

Александр, ещё вопрос про кабель...Такой (общий для 6-ти датчиков) подойдёт (С189)?
http://tasker.it/ALLEGATI/OTHER/361.pdf
Или нужны отдельные экраны для пар?

03.04.2015 19:35:30
#11

Инженер-электронщик
Откуда: "Л Кард"
Здесь с 21.04.2014
Сообщений: 4,598

Re: Сбор данных с сенсоров давления

Юрий пишет:

Тогда квазисинхронного режима сбора данных будет достаточно.
Есть паспорт конкретного датчика:
http://s020.radikal.ru/i711/1504/bb/b121917f32e3.jpg
Получается, что его надо возбуждать током, иначе чувствительность меняется? Можно ли это реализовать на LTR212 ?

Юрий, в тензометрии существуют два классических подхода питания мостов: током или напряжением. И в документации на 2 MI явно есть фраза:

The electrical supply to the transducer can be either constant current or constant voltage.

LTR212(M) питает мосты напряжением, которое сам и измеряет на мосте, внося собственную поправку на измеренное напряжение питания моста. В документации на датчики 2 MI написано:
Sensitivity typ. (at 1 mA or 3,5 V), и далее приводятся чувствительности датчиков этого семейства. Но LTR212(M) может запитать мосты либо от 5 В, либо от 2,5 В, внося собственную поправку на отклонение от этих напряжений. При этом, чувствительность датчика будет другой:  она изменится в 2,5/3,5 раз или в 5/3,5 раз, соответственно - это теоретическое предположение. А практически в тензометрии датчики всегда тарируют, и LTR212(М) поддерживает режим тарировки нуля и шкалы.   

Но, с другой стороны, если подходить абсолютно формально, то  метрологические свойства датчика 2 MI нормируются только при 1 мА и 3,5 В (поведение этого датчика при других напряжениях мне лично неизвестно). Если желаете соблюсти эту формальность тогда при питании 5 V от LTR212 в 6-ти проводной схеме в токовую цепь каждого  датчика (+EXC, -EXC) включайте по добавочному резистору 750 Ом,  измерительные входы +-REFIN подключайте к точкам питания датчика (на них будет 3,5V), при этом, LTR212(М)  измерит фактический  разбаланс моста  при напряжении его питания 3,5V, но пересчитает его в Вольты для питания 5 V (т.е умножит на 5/3,5).  Разделив показания LTR212(М) на 5/3,5,  Вы получите истинное значение в Вольтах с выхода датчика при его питании 3,5 В. При этом, Вам понадобится 2 шт. LTR212, например, в составе крейта LTR-EU-2-5.

03.04.2015 19:42:59
#12

Инженер-электронщик
Откуда: "Л Кард"
Здесь с 21.04.2014
Сообщений: 4,598

Re: Сбор данных с сенсоров давления

Юрий пишет:

Александр, ещё вопрос про кабель...Такой (общий для 6-ти датчиков) подойдёт (С189)?
http://tasker.it/ALLEGATI/OTHER/361.pdf
Или нужны отдельные экраны для пар?

Это ПВХ-кабель из разряда обычных. Для обычных (внутри помещений) условий применения подойдёт.  Отдельный экран для жил, скорее всего, не потребуется, если соблюдать симметрию подключения парами.

03.04.2015 22:18:10
#13

Инженер-электронщик
Откуда: "Л Кард"
Здесь с 21.04.2014
Сообщений: 4,598

Re: Сбор данных с сенсоров давления

Могу и оригинальный способ предложить. Можно использовать один модуль в 8-ми канальном режиме, в котором в каждую цепь +EXC, -EXC питания пары датчиков включить  по 1-му диоду UF4007. На каждом из этих диодов упадёт 0,62 В - это примерно то, что нужно для опорного напряжения 5V от LTR212. Естественно, +-REFIN этой пары датчиков должны быть подключены к точкам питания датчика. Дифферениальное сопротивление диода dU/dI при прямом токе I=2 мА будет порядка 8 Ом. Диоды рекомендую зашунтировать керамическим конденсаторами 0,1 - 1 мкФ. Эти диоды не должны сломаться даже в случае КЗ датчика.

В любом случае, добавочные элементы можно разместить внутри кожуха кабельной части разъёма LTR212.
ltr212-2mi.png

Юрий
05.04.2015 08:39:24
#14

Гость

Re: Сбор данных с сенсоров давления

Александр, спасибо за интересную идею. Меня только смущает, что в русском описании датчика указан разброс сопротивления моста +-20%, а в паспорте датчика указан именно "Supply 1.000 mA". Не будет ли корректнее использовать, например:
http://www.farnell.com/datasheets/1883087.pdf (Figure 15, R1=133, R2=1,33k)

05.04.2015 11:14:34
#15

Инженер-электронщик
Откуда: "Л Кард"
Здесь с 21.04.2014
Сообщений: 4,598

Re: Сбор данных с сенсоров давления

Юрий пишет:

Александр, спасибо за интересную идею. Меня только смущает, что в русском описании датчика указан разброс сопротивления моста +-20%, а в паспорте датчика указан именно "Supply 1.000 mA".
Не будет ли корректнее использовать, например:
http://www.farnell.com/datasheets/1883087.pdf (Figure 15, R1=133, R2=1,33k)

Юрий, в этом же русскоязычном документе указано, что ток питания может быть 3,5 мА (максимум).  А в паспорте "конкретного датчика" http://www.lcard.ru/forums/viewtopic.ph … 863#p58863 упоминается 4 мА.  Эти условия с большим запасом выполняются даже, если просто запитать от опорного напряжения +5V. А Вы хотите вставить в цепь питания датчика +5V стабилизатор тока на  1 мА? - Это бессмысленно, в данном случае. К тому же, это проблематично для напряжения +5V, поскольку запаса по напряжению этому стабилизатору тока либо не хватит, либо запас будет "на бровях". А стабилизатор тока с предельно малым запасом по напряжению, в данном случае, будет работать очень плохо. К тому же, стабилизатор тока -  это высокоомный элемент цепи - он будет способствовать увеличению помех напряжения в цепи питания Вашего высокоомного  моста. Короче говоря, подобный стабилизатор тока  - совсем для другой оперы.

Во всех рассуждениях я исхожу из того, что предоставленные документы на датчик описывают реальные свойства одного и того же семейства датчиков с сопротивлением 3,5 кОм.

Юрий
06.04.2015 05:14:53
#16

Гость

Re: Сбор данных с сенсоров давления

Гарманов Александр пишет:

Вообще, я не вижу принципиальных ограничений по применению LTR212М-2 для этой задачи, если учесть, что максимальный диапазон LTR212M-2 ±80 мВ

Ещё один нюанс: при максимальном давлении 5 бар напряжение рассогласования будет 146.53 мВ (это при 3,5 В и 1 мА). Предельное давление, которое предполагается измерять - 4,5 бар, что соответствует 131,877 мВ (>80 мВ).

06.04.2015 08:42:58
#17

Инженер-электронщик
Откуда: "Л Кард"
Здесь с 21.04.2014
Сообщений: 4,598

Re: Сбор данных с сенсоров давления

Юрий, я же сразу указал Вам на это http://www.lcard.ru/forums/viewtopic.ph … 852#p58852.
Можно строить систему измерения на основе АЦП общего применения LTR114, -  тогда этого ограничения не будет.  Но тогда понадобится внешний источник питания, внешняя система стабилизации напряжения или тока, а также придётся программно реализовывать весь тензометрический сервис, который уже встроен в специализированный LTR212(М).

Также, для уменьшения коэффициента передачи моста можно использовать прецизионный резистор параллельно сигнальной диагонали моста.

Юрий
07.04.2015 19:37:21
#18

Гость

Re: Сбор данных с сенсоров давления

Гарманов Александр пишет:

Во всех рассуждениях я исхожу из того, что предоставленные документы на датчик описывают реальные свойства одного и того же семейства датчиков с

Александр, речь не о семействе вообще, а о конкретных датчиках, имеющихся в наличии, с калибровочными сертификатами:
http://s58.radikal.ru/i162/1504/35/641c07cb969f.jpg
И, насколько я понимаю, сопротивление моста в точности 3,5 кОм на гарантируется, а указывается разброс +-20%. Если запитывать мост напряжением, то ток неизвестен и чувствительность, соответственно, тоже неизвестна. Т.е. определить давление не представляется возможным. Или я что-то не так понимаю?
Что касается +-80 мВ, то, с некоторыми ограничениями, можно уложиться в этот диапазон.

Юрий
08.04.2015 04:19:16
#19

Гость

Re: Сбор данных с сенсоров давления

Гарманов Александр пишет:

Можно строить систему измерения на основе АЦП общего применения LTR114, -  тогда этого ограничения не будет.  Но тогда понадобится внешний источник питания, внешняя система стабилизации напряжения или тока, а также придётся программно реализовывать весь тензометрический сервис, который уже встроен в специализированный LTR212(М).

Изучил описание LTR114...Видимо, это более правильный выбор в данном случае. А что Вы подразумеваете под "всем тензометрическим сервисом" в контексте данной задачи?

08.04.2015 10:08:16
#20

Инженер-электронщик
Откуда: "Л Кард"
Здесь с 21.04.2014
Сообщений: 4,598

Re: Сбор данных с сенсоров давления

Юрий пишет:

Изучил описание LTR114...Видимо, это более правильный выбор в данном случае. А что Вы подразумеваете под "всем тензометрическим сервисом" в контексте данной задачи?

Вычисление разбаланса моста, как отношение напряжений, тарировки нуля, шкалы.  В LTR114 нет возможности сохранить пользовательские калибровочные коэффициенты. В случае LTR114 как Вы собираетесь питать мосты?

Юрий
08.04.2015 14:15:52
#21

Гость

Re: Сбор данных с сенсоров давления

Гарманов Александр пишет:

В случае LTR114 как Вы собираетесь питать мосты?

От внешнего источника, как Вы и рекомендовали ранее http://www.lcard.ru/forums/viewtopic.ph … 872#p58872

08.04.2015 15:12:14
#22

Инженер-электронщик
Откуда: "Л Кард"
Здесь с 21.04.2014
Сообщений: 4,598

Re: Сбор данных с сенсоров давления

В случае LTR114  на стороне мостов следует организовать общую точку их соединения - это будет точка подсоединения цепи AGND LTR114. Цепь AGND рекомендую в кабеле продублировать для повышения надёжности, поскольку обрыв цепи AGND сразу испортит измерения по всем каналам. Сигналы мостов и напряжение их питания следует измерять дифференциально, подключаясь  дифпарами. LTR114 рекомендую настроить на малую частоту сбора данных 5-10 Гц.

Юрий
09.07.2015 04:22:48
#23

Гость

Re: Сбор данных с сенсоров давления

Добрый день, Александр! Структура системы несколько изменилась, поэтому снова обращаюсь к Вам за помощью. Итак, датчики те же, но в количестве 12 штук и откалиброваны при питании моста по напряжению 5В. Датчики расположены компактными группами 5+5+1+1=12, расстояние между датчиками в группе - единицы сантиметров. Расстояние от каждой группы до LTR114 - 5 м. Правильно ли я понимаю, что достаточно будет 16-ти каналов LTR114 для такой конфигурации (12 сигналов и 4 напряжения питания мостов, т.е. для группы брать общее)? При рекомендованной Вами частоте сбора данных достаточно будет одноместного USB-крейта?

09.07.2015 09:10:05
#24

Инженер-электронщик
Откуда: "Л Кард"
Здесь с 21.04.2014
Сообщений: 4,598

Re: Сбор данных с сенсоров давления

Здравствуйте, Юрий. Такая конфигурация возможна. При любом устройстве цепей питания мостов важно, чтобы на стороне LTR114 была образована общая точка цепей питания всех мостов. Эта точка должна быть подключена к входу AGND LTR114. Все цепи Xi Yi довести до мостов экранированными парами. Экран можно использовать как продолжение цепи AGND. Вся цепь, связанная с AGND, должна быть где-то заземлена, но только в одной точке.
Одноместный крейт можно применить либо LTR-U-1-4, либо LTR-CEU-1-4.   У последнего есть Ethernet, см.  http://www.lcard.ru/support/faq/usb_or_ethernet

Юрий
14.07.2015 20:46:41
#25

Гость

Re: Сбор данных с сенсоров давления

Гарманов Александр пишет:

Все цепи Xi Yi довести до мостов экранированными парами

Обязательно индивидуально экранированными или достаточно общего экрана? Т.е. в одном экране 5 пар Xi Yi, 1 пара - подача питания мостов, 1 пара - измерение напряжения питания.

Контакты

Адрес: 117105, Москва, Варшавское шоссе, д. 5, корп. 4, стр. 2

Многоканальный телефон:
+7 (495) 785-95-25
Факс: +7 (495) 785-95-14

Отдел продаж: sale@lcard.ru
Техническая поддержка: support@lcard.ru

Время работы: с 9-00 до 19-00 мск

L-CARD в проектах