Дифференциальный вакуумметр

[The Medved]

Доброго дня, уважаемые коты.
Леплю из подручных материалов конструкцию, которую я бы обозвал "дифференциальный вакуумметр" по сути это два аналоговых автомобильных датчика абсолютного давления (ДАД), сигналы с которых усиливаются и выводятся на микроамперметр с нулем посередине шкалы (R11 на приложенной схеме). Регулировка коэффициента усиления и напряжения по входу необходима для приведения выходных характеристик ДАД "к общему знаменателю", т.к. ДАД у меня из разных партий и, грубгря, стартовая точка и наклон прямых графиков "давление-напряжение" немного отличается. R1 и R2 здесь - рекомендованное сопротивление нагрузки из информации, накопанной на ДАД.
Я как бы не специалист в электронике так, утром мусор выносил и книжку Хоровица нашел, в общем критика приветствуется.

diff_vac_peak_detector.png

(134.54 КБ) 91 скачивание

[The Medved]

Забыл, расчетная "чувствительность" - 1 деление шкалы (5 мкА) на 5 мм.рт.ст. разницы. Делается этот прибор для наглядной синхронизации работы цилиндров на двигателях мотоциклов по минимизации разницы разрежений во впускных каналах. Когда крутим винты - наглядно видим куда крутим Синхронизация считается успешной при разнице давлений менее 50-70 мм.рт.ст на ХХ и режимах частичного открытия дросселей (в мануалах разных производителей +- эти цифры.)

[Николай_С]

Строго говоря, это не дифференциальный, а двухканальный вакуумметр. Разница заключается в самом принципе измерения. Дифференциальный метод – это метод сравнения с мерой, в котором на измерительный прибор воздействует разность измеряемой величины и известной величины. Обратите внимание, что в этом определении измерительный прибор один, а разница величин формируется в измерительном датчике. В этом случае нет необходимости учитывать другие физические величины, влияющие на результат измерения. К таким величинам относится температура, давление, вязкость и пр., которые взаимосвязаны между собой.
В многоканальных измерительных системах кроме вышеперечисленных, существуют и другие особенности:
- Значительно более сложная и дорогая конструкция по сравнению с одноканальными приборами.
- Требовательность к синхронизации и стабильности работы всех компонентов.
- Риск накопления погрешностей при увеличении количества каналов.
Всё вышеперечисленное влияет на точность измерения не в лучшую сторону. Сначала требуется оценить точность полученного результата расчётным и опытным путём, а уж затем принимать решение о построении многоканальных систем.

[The Medved]

Строго говоря, это не дифференциальный, а двухканальный вакуумметр. Разница заключается в самом принципе измерения.

Простите, а кроме незнания мной терминологии теории, сама идея и ее схемотехническая реализация - не говно?

Вообще я понял, что вы пытаетесь до меня донести. Где-то у меня валялся подобный датчик с двумя входами от какой-то автомобильной газобаллонной системы, выходное напряжение с которого составляет половину питания, вот он будет являтся истинно дифференциальным?

[Николай_С]

сама идея и ее схемотехническая реализация - не говно?

Спрашивается, для кого я всё это писал:

Сначала требуется оценить точность полученного результата расчётным и опытным путём, а уж затем принимать решение о построении многоканальных систем.

Отвечу проще: нужно считать, а затем проверять на макетке (симуляторе). Запросите у ИИ-шницы литературу по расчётам погрешности измерений и вперёд!

Где-то у меня валялся подобный датчик с двумя входами от какой-то автомобильной газобаллонной системы, выходное напряжение с которого составляет половину питания, вот он будет являтся истинно дифференциальным?

У меня тоже где-то валяются институтские конспекты с какими-то расчётами.

[The Medved]

Еще раз напишу дисклеймер для профессиональных электронщиков (и академиков с тремя высшими) - Я ЛЮБИТЕЛЬ БЕЗ ПРОФИЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ.
По этому я попробую описать шаги, а профессионалов прошу подсказывать, что я делаю не так.
Итак, идея отрисована в симуляторе, где она работает замечательно. Теперь практика:
1. Оба ДАД были подключены через тройник к ручному автомобильному вакуум-тестеру с манометром (скорее показометром), перекрывающим необходимый рабочий диапазон. После чего были сняты характеристики обеих ДАД и вычислены наклоны характеристик:

dependencies.png

(35.89 КБ) 46 скачиваний

screen.jpg

(77.16 КБ) 47 скачиваний

Показания снимались заслуживающим доверия прибором, который умеет в микровольты. Кривость "прямых" на графиках обусловлена говенным вакуумметром с ценой деления 20 мм.рт.ст.
В результате имеем чувствительность ДАД в среднем 7,5 мВ на каждый миллиметр ртутного столба (что в общем-то не требует каких-то схемных ухищрений и позволяет обойтись обычным ширпотребным ОУ, а учитывая выходной диапазон датчиков - обойтись однополярным питанием). Выходы каскадов-повторителей на ОУ работают друг на друга, что в общем-то ни документацией на LM324, ни какой-то из известных мне религий не запрещено.
Верхний по схеме усилитель сделан с регулируемым коэффициентом усиления для подгонки характеристик ДАД

[muravei_]

что я делаю не так.

Я глубоко не вникал, но если у вас датчики работают от нуля, то ОУ вам нужны тоже соответствующие: Rail to Rail , причем по входу, или смещение.
Симулятор , вероятно , очень оптимистично симулирует.
Но могу ошибаться , тк вникать нет времени.

пс Мелко на картинках, если от 1.5 в , то может и так сойдет.

[HochReiter]

и, грубгря, стартовая точка и наклон прямых графиков "давление-напряжение" немного отличается.

Регулятор наклона я на схеме вижу, регулятора "стартовой точки" - не вижу. Вижу непонятную цепь D5, R9, R16. Что это такое?

[Николай_С]

Вижу непонятную цепь D5, R9, R16. Что это такое?

Тут всё просто: это часть интегрирующей цепочки, которую они образуют с конденсатором С6. Через D5, R9 конденсатор С6 заряжается быстро, а через R16 разряжается медленно. Таким образом схема определяет минимальное разряжение за несколько циклов работы цилиндра.

[The Medved]

Доброго всем дня

Я глубоко не вникал, но если у вас датчики работают от нуля, то ОУ вам нужны тоже соответствующие: Rail to Rail , причем по входу, или смещение.

Выходное напряжение примененнных ДАД 0,4-4,6 В (20-105 кПа), LM324 умеет по входу и выходу от нуля до Vcc-1,5, что в общем-то не требует каких-то ухищрений. Диапазон выходных напряжений, в котором производится настройка карбов - в районе 1-2 вольт. Выходных характеристик выбранных ДАД я толком не нашел, на сайте одного из производителей написано: "Выходное сопротивление - десятки Ом, Рекомендованное сопротивление нагрузки - от 50 кОм. От них собственно и считалась обвязка ОУ по учебнику.
LTSpice, вроде, в излишнем оптимизме замечен не был, но я опять-же не профессионал.

Тут всё просто: это часть интегрирующей цепочки, которую они образуют с конденсатором С6. Через D5, R9 конденсатор С6 заряжается быстро, а через R16 разряжается медленно. Таким образом схема определяет минимальное разряжение за несколько циклов работы цилиндра.

Да, именно так и задумывалось, по пневматической аналогии. Устройство большинства приборов для настройки примерно такое-же - на входе манометра (ртутного или стрелочного) стоит регулируемый краник с жиклером и небольшой мертвый объем, краник прикрываем так, чтобы стрелка перестала дергаться.

Регулятор наклона я на схеме вижу, регулятора "стартовой точки" - не вижу.

Я и сам его уже не вижу
Да, я слепил макет за выходные, и оно работает, но, соответственно, криво. Регулировками верхнего плеча схемы можно выгнал примерный ноль на середину рабочего диапазона разрежений, но все равно неравномерность на краях рабочего диапазона ДАД получается в районе 40 мм.рт.ст. (По норме цилиндры считаются отсинхронеными при разнице меньше 70, но хотелось бы перфекционизьму). Чтобы понять почему пришлось вспомнить школьную алгебру и уравнения.
По сути мы имеем два уравнения прямых вида
y1=a1+b1x
y2=a2+b2x
В моем случае по результатам замеров получается(все величины в милливольтах):
y1 = 4528-7,56х
y2 = 4428-7,21х
Чтобы подогнать одну кривую к другой мне надо от а1 отнять 100 милливольт и домножить b1 на определенное число. Если с домножением я просто меняю коэффициент усиления верхнего плеча схемы, то со смещением "стартовой точки" пока рабочих идей нету. Как сместить усилитель? Взять балансируемый? Гугл и учебник на запрос "математические операции на ОУ" выдают инвертирующий сумматор, что в моем случае не сработает.

[The Medved]

Да, "заслуживающий доверия прибор" - мультиметр DT-830 UT805A, проверенный и прогретый, все измерения делал в одном выбранном диапазоне.