100 канальный Омметр

[Serhoi]

Добрый день.
Нужно было изготовить Омметр на 100 каналов.
Задача в том что есть некий прибор, которых очень много на объектах.
И они часто выходят из строя, либо конденсаторы выгорают, катушки, логика и т.д.
Каждый раз тратится очень много времени на диагностику.
Мной было придумано вывести на корпус прибора разъем, распаять его на все основные линии, чтобы не было левых потенциалов (т.к. провода длинные) поставил сопротивление в начале замеряемой линии.

Взял ардуино + шильд расширения аналоговых выходов на микросхеме hc4067m. Написал программу ( с учетом вычета 10 ком сопротивления) и вывод данных в ком порт, формата:
линия 1 = XX Ом


сопротивление замеряю по принципу делителя напряжения и сравнения с известным резистором. В моем случае взял 150 Ком. Т.к. линии от 1 Ком до 0.5 МОм

Формулу расчета сопротивления использовал такую.

Vout = (5.0 / 1023.0) * analogRead(analogPin); // Вычисляем напряжение в средней точки делителя (0-5.0)
R2 = (150000 / ((5.0 / Vout) - 1))-10000; // Вычисляем сопротивление R2 (10000 это вычитание сопротивления 10 Ком)

Шупы к замеряемому прибору подключаю так:
плюсовой на массу
минусовой к мультиплексорам



Все работает но как то не так.
Замеряю сопротивления на выключенном приборе.

Нюансы которые выявил:

1. замеры каждый раз отличаются от предыдущих на +- 10 -15 % не на всех линия (возможно заряжаются конденсаторы )

2. Иногда линия не считывается и показывает обрыв

3. И как то странно он замеряет, там где 1 и 2.2 ком он показывает норм а выше пишет уже неправильно, я знал что выше "известного" резистора с которым сравнивает программа замерять нельзя будут погрешности. Но у меня показания к примеру, там где должно быть 500 000 Ком у меня 9 Ком, на другой линии 40 Ком. Не пойму почему так.
замеряю Омметром прям в линии показывает нормально. Или нельзя замерять сопротивления выше резистора "сравнения"?? или это из за мультиплексоров он так непонятно работает.

Я уже и шупы менял плюс с минусом, замерять стал хуже...





Может быть зря я использовал мультиплексоры в данной схеме? может добавить в схему после мультиплексоров герконовые реле и соеденить аналоговый вход на них?, чтобы не было гальванической завязки всех каналов? хоть сопротивления мультиплексоров очень высокое, но при наличии их большого количества видимо что то влияет.

когда прибор в режиме ожидания и не подключен , все мультиплексоры закрыты, замеряю вольтметром, а на каждом выходе по 1.7 вольт, но с очень слабым током, достаточно палец приложить и падает до 0.1 вольт.

Если кто что знает как сделать так чтобы этот многоканальный омметр работал нормально подскажите пожалуйста, уже намучился с ним.

[Serhoi]

Добавлю
если этот омметр подключить к стенду где напаяны разные сопротивления
то он показывает нормальные замеры ( с погрешностью ближе к Мегаомам)

А в схеме прибора определят чушь.

Но почему тогда обычный заводской мультиметр замеряет нормально.
Подскажите по какому принципу работает заводской Омметр?

Слышал в интернете про импульсный метод замера сопротивлений.
но так информации толком нормальной не нашел

Скорее всего причина в технологии замера.

[Serhoi]

Если все пересобрать на АЦП ADS1115?

[Alex9797]

1. замеры каждый раз отличаются от предыдущих на +- 10 -15 % не на всех линия (возможно заряжаются конденсаторы )

когда прибор в режиме ожидания и не подключен , все мультиплексоры закрыты, замеряю вольтметром, а на каждом выходе по 1.7 вольт, но с очень слабым током, достаточно палец приложить и падает до 0.1 вольт.

И первое, и второе - лечится одинаково. Надо перед каждым измерением разряжать входную емкость АЦП. Лучше всего это делать уже на выходе мультиплексора. То есть, алгоритм работы должен быть такой:

1. Выбрать на адресной шине мультиплексора адрес очередной линии
2. Открыть выбранный канал
3. Открыть ключ, замыкающий выход мультиплексора на землю
4. Выждать паузу, достаточную для полного разряда входной емкости АЦП (примерно 1 миллисекунды должно хватить)
5. Закрыть ключ, замыкающий выход мультиплексора
6. Выждать паузу, достаточную для того, чтобы входная емкость АЦП успела полностью зарядиться до напряжения линии
7. Запустить измерение напряжения
8. вернуться на пункт 1.

1. замеры каждый раз отличаются от предыдущих на +- 10 -15 % не на всех линия (возможно заряжаются конденсаторы )

Да, результат замера одной линии зависит от величины напряжения на входной емкости АЦП, после подключения предыдущей линии. Поэтому обязательно надо разряжать емкость перед каждым измерением.

То же самое происходит и в случае, когда входы всех каналов висят в воздухе. Напряжения входов за несколько циклов выравниваются между собой.

Большое влияние на результат измерения в многоканальных АЦП оказывает емкость на входе АЦП. Она ставится для уменьшения влияния импульсных помех, без нее нельзя. Вот она и является главным "переносчиком" вредного влияния между каналами. Конечно, если бы внутреннее сопротивление источников напряжения было достаточно низким, то эта емкость быстро перезаряжалась бы и через эти самые источники. Но в данном случае их сопротивления - сотни килоом. Ждать полной перезарядки - очень долго. Поэтому и необходимо принудительно разряжать эту емкость ключом. Тогда измерение всех каналов будет происходить в одинаковых условиях.

Кстати, можно отказаться от разряда емкости между измерениями, если все каналы подключить ко входу мультиплексора через буферные усилители-повторители, на операционниках. У них выходное сопротивление порядка единиц Ом, любую емкость моментально перезарядят.
Всего 25 корпусов счетверенных LM324 - цена вопроса. Зато резко упростится алгоритм измерения.

[Serhoi]

Кстати, можно отказаться от разряда емкости между измерениями, если все каналы подключить ко входу мультиплексора через буферные усилители-повторители, на операционниках. У них выходное сопротивление порядка единиц Ом, любую емкость моментально перезарядят.
Всего 25 корпусов счетверенных LM324 - цена вопроса. Зато резко упростится алгоритм измерения.

Спасибо за ответ.
я так понял подключать LM нужно будет так?

[Alex9797]

провода длинные

В моем случае взял 150 Ком. Т.к. линии от 1 Ком до 0.5 МОм

Если совместить первое и второе, то "миссия невыполнима". Если пытаться измерять на длинных проводах 500 килоом, то результат будет любой. И зависеть он будет от дуновения ветерка, от слоя пыли на клеммах, от слоя конденсата при повышенной влажности, от какашек тараканов и мух на поверхности платы или резистора.

Кроме того, такой бешеный диапазон сопротивлений - от 1 до 500, на краях диапазона будет огромная погрешность.

Есть над чем задуматься.

П.С. Погорячился немного. Не на краях диапазона, а на нижнем крае диапазона будет огромная погрешность. Если грубо прикинуть, если 500 килоомам будет соответствовать 1000 единиц АЦП, то на каждый килоом будет всего 2 единицы. А с такими длинными проводами, которые будут ловить все помехи, как антенны, уровень шумов может достигать двух-трех десятков единиц. И в этом шуме утонут измерения низкоомных резисторов 1...10 килоом.

[Alex9797]

я так понял подключать LM нужно будет так?

Нет, не так. Минус инпут надо подключать не к земле (иначе это будет не повторитель, а компаратор), а к выходу.
То есть, плюс инпут - к входному сигналу, а минус инпут соединить с выходом ОУ, и подключить к соответствующему входу мультиплексора.

[Alex9797]

Все же пора поделиться секретной информацией, чтобы этот диалог был более плодотворным.

Задача в том что есть некий прибор, которых очень много на объектах.

Что это за прибор такой, что его диагностика резко облегчается измерением сопротивления?

Мной было придумано вывести на корпус прибора разъем, распаять его на все основные линии, чтобы не было левых потенциалов (т.к. провода длинные) поставил сопротивление в начале замеряемой линии.

А вот с этого места - более подробно!

Из чего состоит каждая линия? Один провод, два провода, витая пара, экранированный провод? Нужное подчеркнуть, отсутствующий вариант - дописать!

Как выглядит подключение резистора? Опишите подробно, куда подключен каждый из двух выводов резистора.

Двигаться дальше будем после ответов на эти вопросы.

[mike-y-k]

А собрать мост на выходе того мультиплексора и цифровыми сопротивлениями балансировать его? И никакого преобразования - один компаратор для дисбаланса моста. Значения при балансе, записанные в цифровые сопротивления и будут искомой величиной.

Полностью поддерживаю уважаемого Alex9797 - без нормальной схемы (можно эквивалентной) для всех вариантов тех цепей, с указанием параметров каждой соединительной линии и имеющегося на ней спектра наводок дальше двигаться можно только с привлечением кофе по-турецки.
Ну и тиражирование того диагностического модуля с выводом наружу только RS485, как вариант решения. Заодно при диагностике можно будет не только о сопротивлениях, но и напряжениях, токах, влажности, температурах, напряжённости магнитного и электростатического поля, ориентации в пространстве, вибрациях, ускорениях, уровне радиации по спектру,… докладывать.
И про тот прибор поподробней, например его эквивалентная схема.
Возможно у задачи таки существует менее геморройное решение, чем измерение сотни сопротивлений.

[Serhoi]

Завтра распишу все подробно с приведенными схемами.
Извиняюсь что не сильно силен в проектировании электроники.
Но хочется научится правильно рассчитывать и делать прототипы оборудования.

Моя ошибка в том, что нужно изучить каждую исследуемую линию и для нее составить программу измерения.(а не всех под одну)
Омметр придется доработать так чтобы на каждую линию программа переключала свои параметры а так же сопротивления для сравнения.