1月2日:5年后。从头开始启动新的LCR仪表项目。 UA320(意味着3位数准确,年度提交20)。
我将保持同样的帖子进行报告。
大概的概念: 10MHz比原来的100-200KHz仪表更有趣的挑战。新的低频设计中没有多少需要,因为有很多旧设计。我希望这一挑战(达到10MHz)会让我感兴趣。部分原因,为什么我没有完成第一款模特是,现有的设计太多同样有趣,也赢得了成本游戏(成本游戏对我来说不是很有趣的部分)。
成本的方法: 是合理的,但有点忽视了证明该概念的阶段的大多数成本相关的考虑因素。让允许定义证明是单独的数字(不与成本组合)。
设计选择: 到目前为止,10MHz范围决定了RF方法的使用,(如此命名为?)平衡桥,具有空探测器。
什么杀死了第一个项目? 缺乏知识,经验和对电源的关注。在模拟模块完成之前具有独立显示和机箱的不必要的功能。死胡同使用超级电容器。它看起来,超级电容器在充电/放电循环的量方面具有有限的寿命。处理Supercaps is吸入大部分可用时间的构建。一般来说,缺乏险些的经验。使用Arduino。
什么不应该是新设计: 完全跳过Arduino故事,可以使用PSoC5或类似的裸机固件。到目前为止跳过展示。在Windows PC上使用带有高级软件的USB /串行或以太网进行概念证明。最终可能会添加更多屏幕和旋钮以使仪器成为独立的。
什么专注于: 高分辨率相检测。也许20-22在10 MHz的有效位。
到目前为止,什么是: 相位检测器在纸张(LTSPICE)上工作,精度为0.007度。和0.000度重复性(因为它是LTSPICE)。
下一步是什么: 单独查看相位检测器。构建它,看看它的身体运行得多。
项目描述: 电压信号是纯的正弦波适用于被测部件的Hi。将另一个电流控制的正弦波瓦应用于组件以维持零。通过相位检测器检测三个产生的数量(电压,电流和残余零)以确定I和Q数量。用于计算新应用值的预期空剩余值。更正的新应用值显示在组件上。循环重复。一些算术聚集,滑动平均或滑动中值用于重新计算阻抗量。
测量周期:测量周期的持续时间由双斜率ADC(例如MAX132)定义,以抑制60Hz的电源AC干扰。预期的收购率为每秒16个周期。在每个循环开始时,V和I源信号被设置为已知的相对阶段和大小。在循环期间,V源和V2 [正交]源被送到相位检测器。可以有1或2相位检测器(为了加速测量,空探测器只是另一个具有严格精度的相位检测器)。
多少来源:到目前为止,它看起来4个相同的DDS将会做。 1对于V信号。 2对于V2 [Q]信号。 3对于i信号。图4是用于从参考在未校准平面处的3测量信号(相位检测器的输入)转移高分辨率相/幅度值的参考DDS。为什么需要转移参考DDS?它将允许永远需要相位检测器的表征/校准。检测器的精度限制比所需的分辨率/精度更差,但具有高可重复性,它是精确的。要依靠良好的精度和不良的准确性,需要任意参考。因此,除了传统的复杂模拟自我调谐环路,它们将空探测器保留为null,循环只是基于对任何信号的匹配引用的软件例程。
相位分辨率有多高:即使DDS中的相位直接控制是粗略(16位)的直接控制,也可以通过如DDS的命名扫描能力实现32位即使直接控制DDS相位累加器的分辨率。将DDS而不是单个音调而不是单个音调,通过每个步骤,每步,步骤频率的精确时钟,步骤等,以在触发和停留的情况下以正常单调保持相位连续性的正常单音后,斜坡等。 。斜坡计划中的频率可以以非常高的分辨率设置。所以它给出了全数字分辨率的阶段。还可以使用DDS模拟对电流设置的电流设置精确地解决幅度,用于外部DC DAC。
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上面的文字是最近的下面的文字是历史===============.=.
2018年11月18日:历史附有的旧2015个原理图和代码。
我很高兴与所有阻抗仪表项目分享。
它名为UA315开源硬件LCR / ESR阻抗计。它可以是DIY Benchtop Kit或完全建造。
线程 随着项目的进展,正在实时更新
博客帖子,设计文章,详细信息,(警告:可爱狗的图片
) 投票线程请添加您的投票,帮助我了解价格的价格!设备描述它测量阻抗参数:阻抗(抵抗和电抗),导纳(电导和遗传)。电容,电感,等效串联电阻(ESR),Q值,D因子,相位角/损耗角度和损耗角度在10Hz至100kHz的范围内切线(具有达到200kHz的可能性,但尚未见到)。

该项目完成约50%,我将继续发布原理图和代码。
数字板是Arduino(TM)相似:

模数转准板正在进行中。等待前5个模数到数字板原型到达,所以我可以调整定制的变压器细节。
模拟到数字板原理图:

有2个板。
数字板是75+零件。
模拟板是〜220份。
还包括部分:
- 探测
- 内部平板电缆34pin
- 电源连接器
- 带紧固件的机箱
模拟 - 数字板如何运作的简要说明:
- AD5933是单箱快速傅里叶变压器,具有直接数字合成器,用作幅度和相位传感器。
- 激励信号与作为相位误差减少放大器的运算放大器(电子设备第3 red的第314页)进行缓冲。还求解DC偏移,为正在测试的设备提供DC偏压
- Kelvin探针和被测器件的电流受到缓冲液的输出阻抗的电流限制。
- d.u.t的感觉v。并且参考电阻由仪表放大器缩放
- V和I从仪表放大器的信号复用并通过V-TO-I电阻输入AD5933,因为AD5933仅接受电流输入。
- 关于V和I的幅度和相位的数据由Arduino-Alike Board处理并显示给用户。
简要详细信息,为什么零件数量高:
- 重大努力来减少电源的噪音
- 每个芯片的所有时钟都从单主时钟发生器送入单个主时钟发生器,用muxed分频器
- 电源是超级电容器库(基于石墨烯!),在控制关闭时,电源供电,升压DC-DC转换器
- 用线性稳压器调节测量阶段期间的电源(从10Hz范围内的几毫秒为1秒),在测量阶段期间没有切换,过渡或电源干扰软件活动
- 外部电源被隔离为>测量阶段100-120 dB
- 继电器是锁定的,并且在测量期间没有供电,因此不会通过线圈电流波动调制触点电阻
- 采用方法,算法和实现,避免依赖绝对电压
价值观。该设计完全比例,因此对准确度的主要贡献是参考电阻的值。
- DC错误等偏移件不稳定,热量不会影响AD5933转换器,因为它对仅对单频箱的窄带敏感
- 无需避免DC误差,信号路径没有直流阻挡电容,它会增加输出缓冲器的稳定性并降低寄生反馈的风险
- 具有单独的I和V通道,它们在单独的时间测量,几何计算可以从模数转开,并在软件中执行,而不是AD5933原始设计,其中 测量依赖于假设输出信号具有某些阶段。
- 具有2对(I和V)的相位/幅度数据而不是1个假定对,测量为1,相位精度测量可能超过AD5933数据表中声称的一个
- 具有此2对数据,设计对输出缓冲区的精度免受输出缓冲区的,并且不需要缓冲区成为信号路径的关键部分,如榴弹兰电流源,变压器,校准或高精度等。
- 用简单的参考电阻用虚拟接地替换I-to-V放大器有助于避免依赖I-to-V转换器的相位精度。假设电阻不具有I-to-V转换的相位依赖性(至少在景点范围内)
- 在D.U.T的低和中间范围内。阻抗在计算中考虑了探针电容,并显示了预测行为。
- 对于高阻抗和低频和中端频率探头电容因子也是微不足道的。
- 唯一困难的范围是高频率的高阻抗。解决这个困难的原型#4(自2015年4月以来,这是第四次迭代),添加了仪表放大器。它是原型#3中的简单CMOS粉丝。
代码准备好大约25-30%:
它大约是arduino素描语言的几百行。它使用UTFT库。该算法是无限循环重复测量和显示。计算在没有物理单元的魔法常数或参考值的情况下都是直接的。它是尽可能确定的,探针电容等寄生剂的因子值是明确的,并且以可理解的方式引入,易于保持方式。
一旦完成从SeeedStudio订购的模拟板并完成变压器设计,我会发布我的原始代码。
更新2015年9月24日:
数字子组件的进展情况:50个包中的50个包含50个套件的34个
模拟板从Elecrow途中。
