MiliOhm-Metru & Lampa LED cu fotosenzor

[Marian]

Salutari tuturor.

 

Va prezint 2 mici proiecte la care am lucrat in ultimele zile, am ales sa le comasez intr-un singur subiect, si voi incepe in ordine inversa prezentarii din titlu.

 

1.Lampa LED cu fotosenzor, este un mic montaj destinat alimentarii si comandarii automate de LED-uri de orice tip, eu am folosit 10 bucati de leduri ML-B deoarece aplicatia la care le-am folosit nu era pretentioasa, practic aveam nevoie de o lampa care sa lumineze usa de la intrare noaptea si m-am folosit de aceste leduri si de o fotorezistenta pentru ca montajul sa se intretina automat in functie de ciclul noapte-zi, iata schema:

 

Am folosit un comparator cu histeresis, asanumitul Schmitt trigger care se foloseste de reactie pozitiva pentru a creea acea diferenta intre pragurile de "+" si respectiv "0", am ales un histeresis la intrare de aproximativ 1V pentru a satisface cerintele variatiei de pe fotorezistenta, tensiunea de alimentare nu a fost una stabilizata de aceea am folosit LM7805 pentru a asigura o referinta ferma, si am ales rezistenta de sarcina de 1k8 pentru a nu incarca prea tare tranzistorul de pe iesire din comparator avand in vedere ca pe timpul zilei este permanent saturat, in fine prea multe nu ar fi de zis, IRF3205 este un mosfet foarte solid si poate suporta sarcini foarte mari deci pot fi folosite practic aproape orice fel de leduri de putere, montajul se comporta foarte bine, practic nici nu a fost nevoie de reglaje, am verificat dinainte impedanta pe fotorezistenta in atat ziua/noaptea cat si in momentele in care doream sa provoace reactia comparatorului si nu am fost dezamagit de rezultat, oricum pentru reglaje de precizie se poate reduce R5 la 10K si se inseriaza cu ea un semireglabil de 10k. Montajul este unul foarte simplu si mic, facut pe o placuta de test, motiv pentru care nu am mai facut poze cu el.

 

2.MiliOhm-Metru, experimentele cu diverse montaje in comutatie au facut din ce in ce mai evidenta necesitatea unui asemenea dispozitiv avand in vedere faptul ca ambele multimetre digitale ce le detin au o rezolutie destul de slaba la domeniul Ohm, am intrat in posesia unui indicator analogic foarte precis ( testele au relevat asta ) astfel incat am zis sa imi pun la punct un miliohm-metru, si va prezint schema conceputa de mine in acest scop:

 

Totul se invarte in jurul unui Amplificator Operational, am ales o vechitura UA741 datorita facilitatii sale de reglaj a derivei de pe intrari, traful este unul recuperat dintr-un videorecorder vechi si printre altele are si 2 iesiri ( la vreo 2-3A cred ) de 15 respectiv 16Vca, diferenta dintre ele nu este o problema avand in vedere ca am folosit stabilizatoarele. Am ales sa alimentez la +/-5V pentru o disipatie cat mai mica pe sursa de curent constant, la care am folosit BD140 respectiv BC556, curentul este limitat la 100mA, iar P2 serveste la reglaj de precizie al acestui curent, D1 se asigura ca pe intrarea AO nu poate fi mai mult de ~0,7V. RX este rezistenta de masurat, R5 serveste atat la o oarecare simetrie pe intrari cat si la limitarea curentului pentru neinversoare, P1 regleaza deriva la intrari. Montajul are 2 domenii de masurare, 0-1 Ohm si 0-100m Ohm intre care se face comutarea cu ajutorul S1, amplificarile sunt de 10 respectiv 100 pentru cele 2 domenii si P3 respectiv P4 servesc reglajelor de precizie al acestora, UA741 este compensat intern insa daca se doreste se poate folosi o compensare suplimentara prin adaugarea unui condensator ceramic micut intre iesire si inversoare ( la mine nu a fost cazul, osciloscopul nu a relevat oscilatii demne de luat in seama. Am folosit un montaj cu releu pentru a decupla indicatorul de la iesirea AO atunci cand circuitul este alimentat dar nu se masoara nimic cu el deoarece in atare situatie indicatorul ar tinde sa fie supraalimentat, practic in situatia in care pe iesirea AO se afla mai mult de 1V ( limita maxima aleasa de mine pentru ambele domenii ) mosfetul se deschide si alimenteaza bobina releului care decupleaza astfel indicatorul de montaj, mosfetul respectiv este unul cu deschidere mica ( tipic ~2V ) in timp ce lipsa RX ar provoca o cursa maxima a AO deci mai mult decat suficient pentru a deschide MOS-ul respectiv. Bobina releului folosit se alimenteaza la 3V astfel incat am folosit montajul alcatuit de Q3, D4 si R7 pentru a reduce tensiunea la un nivel sigur pentru releu.

 

Indicatorul are bobina cu impendanta in cc de 2,3k si se alimenteaza cu 100uA, arata asa:

http://img203.imageshack.us/img203/7495/indicator1.jpg

http://img593.imageshack.us/img593/7025/indicator2.jpg

 

Calibrarea am facut-o cu ajutorul unei surse de tensiune ajustabila de precizie si de un multimetru digital cu o rezolutie surprinzator de buna in domeniul Vcc, intai am suntat RX pentru a regla deriva din P1 cautand ca pe iesire sa am 0V, apoi am alimentat neinversoarea cu 100mV si am reglat amplificarea de 10x din P3 pentru fix 1V la iesirea AO, apoi 10mV pe neinversoare si reglare din P4 pentru acelasi 1V la iesire, apoi calibrarea indicatorului cu P5 pentru a obtine maximul de scala pentru acel 1V. Apoi am redus tensiunea de la 100mV in praguri de 10mV si am semnat pe scala cu un marker dupa care am scanat scala in PC si am editat-o in paint, cam asa ceva:

http://img805.imageshack.us/img805/6210/scalablank.png

http://img7.imageshack.us/img7/2058/scalamodificata.jpg

 

Sunt convins ca probabil scala mea nu arata tocmai comercial dar cui ii pasa... functionalitatea precede estetica, si la teste am fost foarte multumit de rezultat, precizia este foarte buna si este influentata in mod direct de calitatea calibrarii ( in care scop este recomandabil folosirea de semireglabile multitura peste tot ), trebuie rabdare multa dar merita rezultatul obtinut, sau cel putin pentru mine a meritat cu prisosinta. Iata si montajul ( tot pe placute de test )

http://img842.imageshack.us/img842/1102/montajn.jpg

 

Urmeaza printarea scalei la dimensiuni precise si lipirea ei pe indicator apoi montarea ansamblului intr-o carcasa, numai ca cea din urma operatiune va mai dura, inca nu am o carcasa care sa ma multumeasca mai ales ca doresc a pune la punct si un ESR-metru care se va folosi de acelasi indicator si voi avea un comutator care il va cupla la nevoie intre cele 2 montaje, ambele in aceeasi carcasa evident, dar mai e de lucru inca nu am definitivat configuratia ce o voi folosi la ESR-metru. In fine, cam atat, daca vreunul din montaje prezinta interes pot proiecta si cablaj la ele in functie de cerintele doritorilor.

 

Multumiri speciale colegilor @maxim_sedilec si @marius_3004 pentru donatiile generoase fara de care nu ar fi fost posibile aceste 2 proiecte.

[maxim_sedilec]

la prima schema e cam putin R1, iar la cate comparatoare are 339 se putea face si o limitare de curent eventual in comutatie ... sau LM393 sa nu "prapadim" aiurea comparatoarele ....R6 nu are nici un rol (cel putin cu valoarea actuala) poti pune un zener "parlit" in loc de 7805 ....intre toleranta FR , a celorlante componente si a ochiului efectul e acelasi .....probeaza asta ....si ai sa vezi ca "ochiometric" merge la fel .cu orice MOS ch N si orice NPN "mic"

.SIMPLU.pdf

[Marian]

Initial ma gandisem si eu la LM393 dar nu am gasit si cum aveam mai multe 339 am folosit unul, limitarea de curent in cazul de fata nu era necesara pentru ca ledurile oricum sunt putin subalimentate din punct de vedere al tensiunii, dar nivelul de luminozitate a fost mai mult decat suficient asa ca nu am avut nevoie de alta sursa. R6 limiteaza intr-o oarecare masura curentul de incarcare al Ciss pentru 3205 care este de cam 3n, e drept comparatorul nu-i afectat devreme ce nu el alimenteaza poarta mos dar nici nu incurca rezistenta aia acolo ( parca sunt eu mai linistit asa ).PS: Si eu ma gandisem initial tot la varianta propusa de tine, simplu doar cu mos, insa la teste nu am fost prea satisfacut de modul de reactionare, comparatorul face posibile praguri mult mai precise, deoarece la tensiuni mici in poarta mosul nu se deschide complet si nu vroiam asta, am dorit o comutare ferma si abrupta intre cele 2 stari, stiu ca pare complicat dar este vorba de o placuta foarte mica cu cateva componente, totul foarte ieftin si realizabil cu ce aveam la indemana.

[almarghi]

laudabila initiativa, dar sa nu te astepti la cine stie ce precizie. schema da indicatii cel mult orientative.

am ales o vechitura UA741

offset-ul la 741 este foarte puternic dependent de temperatura.

curentul este limitat la 100mA' date=' iar P2 serveste la reglaj de precizie al acestui curent ... amplificarile sunt de 10 respectiv 100[/quote'] ao va amplifica erorile si offset-ul de 10, respectiv de 100 de ori. la deriva termica minima a lui 741, de 1mV/gradC la intrare, la amlificare de 100, vei avea o eroare de 100mV/grdC. la cap de scala de 1V inseamna 10%/grdC. acolo iti trebuie cel putin un OP07. trebuie modificata si sursa decurent constant, pentru ca si aia "fuge" rau cu temperatura. in plus, masurarea de rezistente mici se face cu 4 fire, lucru de care sper ca ai tinut cont.(din schema nu rezulta explicit - dar poate ca ai facut asta din cablare).

oricum, BAFTA!

[Marian]

In ceea ce priveste temperatura aceasta va fi destul de constanta ( de obicei temperatura camerei ) deoarece nimic nu se incalzeste, deci nu imi fac griji din acest punct de vedere, mai mult decat atat, in eventuala carcasa pot monta un ventilator care sa aeriseasca totul cat mai eficient, oricum nu inteleg de unde deriva aia de 1mV/*C de care zici, am consultat 2 pdf-uri diferite si nu specifica niciunul deriva termica pentru offset la intrari, dar in fine, nimeni nu-i obligat sa foloseasca 741 asa cum am facut eu, eu asta am avut si asta am folosit ( nu-mi permit operationale performante in momentul de fata ), asta isi face treaba foarte bine, testele m-au multumit asa ca criticile sunt obiective dar putin exagerate din punctul meu de vedere.

 

Cat despre masurarea rezistentelor mici cu 4 fire marturisesc ca n-am nici o ideie la ce te referi.

[Vizitator pisica matache]

Marian,la prima schema nu vad rostul stabilizatorului de 5V,cand tu legi fotorezistenta la 14V,deci nestabilizata.Poti renunta la 7805 si alimentezi intrarea neinversoare de la 14V.De ex la 555,care foloseste tensiune nestabilizata,frecventa de oscilatie,ca astabil,e independenta de tensiune.La miliohmetru iti recomand schema de care am vorbit candva,sursa de curent constant pentru leduri,cu referinta TL431,sau similar.Apropo de TL431,cu el,cateva rezistente,fotorezistenta si un mos,poti obtine o schema mai simpla si mai precisa decat cea facuta de tine;TL431 e un comparator care basculeaza cand tensiunea pe ref,depaseste foarte putin 2,5V.L-am folosit ca atare in montaje mult mai complexe,functioneaza lejer ca si comparator,chiar si la 20khz..Mi-am permis sa-ti sugerez aceste solutii,fiind mai simple si mai precise;sper sa nu mi-o iei in nume de rau....

[Marian]

Referitor la prima schema, comparatorul are nevoie de o referinta fixa, si stabilizatorul asigura chiar asta, ar fi fost inutil alimentarea fotorezistentei la o sursa stabilizata, ea oricum variaza foarte mult in functie de luminozitate, in schimb o referinta imprecisa la neinversoare modifica pragul la care se face comutarea chiar daca fotorezistenta ar fi fost conectata la o sursa stabilizata, la neinversoare referinta este de aproximativ 3,2V si aceea este tensiunea la care cand se ajunge in inversoare, comparatorul comuta, nush daca se intelege ce vreau sa spun dar ideea este valida si testata, atat practic cat si cu multisim si ambele au confirmat acelasi lucru.Referitor la miliohmetru, nu sunt sigur ca mai retin la ce schema te referi, nu mai retin conversatia de care spui... Si da, in mod normal ledurile au nevoie de limitare de curent, asta se poate face in mai multe feluri, chiar si cu o rezistenta de balast chioara, eu am pus ceea ce am facut eu si eu nu am avut nevoie de asa ceva deoarece ledurile am spus deja ca sunt subalimentate din punct de vedere al tensiunii si nu mai este nevoie de limitare de curent, luminozitatea lor este suficienta pentru ceea ce am dorit eu in ciuda subalimentarii. Am zis deja ca daca vre-una din idei prezinta interes pot veni cu cablaj in functie de cerintele doritorilor, care cerinte evident ar implica cunoasterea detaliata a montajului de leduri ce ar trebui alimentat ( spre exemplu ) si deci evident s-ar face modificari sau adaugiri la schema, montajul meu este deja in functiune de mai multe zile si nu necesita nici o modificare, nu mi se pare deloc complicat, daca cineva doreste sa repete experimentul meu atunci pot veni cu modificarile necesare in functie de ce are nevoie fiecare ca nimic nu-i batut in cuie insa nu mi s-a parut necesar sa efectuez modificari importante doar ca sa postez apoi o schema "interesanta" dar ignorata de toata lumea, mi s-a parut o munca in plus inutila, am dorit intai sa stiu daca ideea prezinta interes si daca da atunci poate fi elaborata.

[almarghi]

se masoara cu 4 fire ca sa fii sigur ca nu incluzi si rezistenta testerelor in rezultat. e comparabila cu rx si trebuie sa fii sigur ca masori doar rezistenta rx. curentul de masura se inchide numai prin rx

[Marian]

Ok acum inteleg... partea de jos sugereaza ca ambele fire merg la masa, ori circuitul de masa este unul si acelasi peste tot, pleaca dintr-un singur punct dintre condensatorii de filtrare, deci fie ca pui 1 fir fie ca pui 2 sau 4 sau mai multe inspre masa, tot aia e, important este ca ele sa fie cat mai scurte si preferabil groase pentru a asigura o rezistenta parazita cat mai mica, deci din punctul meu de vedere inspre masa este suficient un singur fir scurt si cat de cat gros. Apoi in partea de sus desi este cat se poate de simplu sa vin cu 2 fire separat la un singur cleste, totusi nu prea vad rostul, marea majoritate a curentului va circua doar prin firul de la sursa si prin RX, AO "consuma" un curent insignifiant deci nu are ce eroare sa apara acolo, dar asa cum am spus, este ceva simplu deci nu este asta un motiv de polemica.Parerea mea

[almarghi]

masa nu e un singur fir. dinspre oa, masa trebuie sa duca de la rx direct la r4 (e gresit legat in schema. trebuie sa fie la masa) si la generatorul de curent. dar daca nu te deranjeaza eroarea de 10-15%, nu e nicio problema. si eu sunt de parere ca lucrurile trebuie sa fie cat mai simple, dar sa-ti satisfaca nevoile.

[Vizitator pisica matache]

Referitor la prima schema, comparatorul are nevoie de o referinta fixa, si stabilizatorul asigura chiar asta, ar fi fost inutil alimentarea fotorezistentei la o sursa stabilizata, ea oricum variaza foarte mult in functie de luminozitate, in schimb o referinta imprecisa la neinversoare modifica pragul la care se face comutarea chiar daca fotorezistenta ar fi fost conectata la o sursa stabilizata, la neinversoare referinta este de aproximativ 3,2V si aceea este tensiunea la care cand se ajunge in inversoare, comparatorul comuta, nush daca se intelege ce vreau sa spun dar ideea este valida si testata, atat practic cat si cu multisim si ambele au confirmat acelasi lucru.

Daca tu ai alimentat intrarea neinversoare,cu tensiune stabilizata,iar divizorul rezistiv care include si fotorezistenta,ce polarizeaza intrarea inversoare,cu tensiune nestabilizata,imagineaza-ti urmatorul scenariu...Iluminarea e constanta,rezistenta fotorezistentei e deci constanta,insa creste tensiunea de retea,facand ca in loc de 14v,sa ai 16V.Ce crezi ca va face comparatorul?Va sti sa deosebeasca modificarea iluminarii de cresterea tensiunii de 14?Nu,va crede ca s-a modificat iluminarea si va comuta.Alimentarea unui divizor cu tensiune stabilizata,iar a celuilalt divizor cu tensiune nestabilizata,e cea mai neinspirata solutie..In legatura cu miliohmetru,cauta in pdf-ul unui operational,o sursa de curent constant,cu bipolar.In locul bipolarului,pui mosfet.Operationalul lucreaza ca repetor,deci amplificare unitara,nu mai este amplificata deriva termica....Obtii o sursa de curent constant,care curent il injectezi in rezistenta de masurat.

[Marian]

masa nu e un singur fir. dinspre oa...

Probabil ai dorit sa spui AO-Amplificator Operational... in alta ordine de idei bineinteles ca masa trebuie sa fie un singur traseu, de aia ii zice masa, tot curentul de la toti consumatorii se intoarce in acelasi punct, adica intre cei 2 electrolitici de filtrare, deci nu pot fi mai multe mase...

 

..masa trebuie sa duca de la rx direct la r4 (e gresit legat in schema. trebuie sa fie la masa) ...

De acord, si abea acum am observat greseala desenarii schemei, evident ca in realitate nu am facut asa, imi cer scuze pentru eroare, si multumesc pentru observatia foarte pertinenta.

 

...dar daca nu te deranjeaza eroarea de 10-15%...

Permite-mi sa te contrazic dar ti-as sugera sa testezi practic inainte sa afirmi asta, de-ar fi fost atat de eronat in masuratoare atunci sa fii convins ca as fi aruncat din start intreg montajul la cosul de gunoi, 15% eroare ar fi insemnat ca o rezistenta de 1Ohm sa fie indicata ca avand de fapt 850m Ohm sau 1,15Ohm, ori insasi precizia buna a indicatorului mi-a demonstrat ca nu este in nici un caz vorba de asa ceva, plus ca multimetrul indica simplu si precis comparatia dintre o rezistenta si o tensiune aplicate la intrare.

 

@pisica matache tensiunea aia de 14V din prima schema variaza de fapt intre 12 si 13,8-14V, provine de la un acumulator auto pe care l-am folosit la UPS, traseul lui trece prin acea zona si am zis sa ma folosesc de el pentru a nu mai adauga alta sursa, de asta este si subalimentat montajul cu ledurile, variatia retelei nu influenteaza cu nimic tensiunea aia. Apoi fotorezistenta pe timp de noapte ajunge la minim 4-500kOhm iar pe timp de zi se invarte in jur de 5-10K deci eventualele variatii ale alimentarii ar trebui sa fie foarte mari ca sa influenteze pragurile, ori in cazul de fata este imposibil sa se intample asta, deci repet, eu am postat ceea ce am folosit eu, de acord in alte situatii datele pot fi altele si deci solutiile alese la fel, nu mi se pare deloc neinspirat, ci doar o simpla adaptare la datele problemei.

 

PS: Da, acum am inteles la ce te referi cu mili... am schema aia de la tine, ai pus-o tu pe forum mai demult si am pastrat-o, si intr-adevar e o solutie mai precisa pentru sursa de curent dar nu am vrut sa ma complic prea tare deoarece nu aveam posibilitatea realizarii de placa dedicata pentru circuit, pentru asta ar trebui proiectat cablaj si daca tot fac asta as folosi si solutii mai precise dar momentan am fost limitat sever sa folosesc doar ceea ce am.

[validae]

Va complicati inutil cu tot felul de comparatoare, schema cea mai buna e masurarea cu patru fire si mai jos atasez un adaptor utilizabil cu orice aparat de masura. Comentariile le faceti dvs.http://www.aeroelectric.com/articles/LowOhmsAdapter_3.pdf

[Marian]

Da in cazul de fata cele 4 fire se justifica automat si sunt de acord evident, insa nu sunt de acord cu ideea ca este prea complicat ca sa merite efortul, precizia buna este singurul motiv pentru care m-am complicat, in varianta din pdf depinzi de cativa factori cum ar fi:

 

-Nivelul de incarcare al bateriilor/acumulatorilor care alimenteaza LM-ul;

-Precizia regulatorului;

-Toleranta/precizia rezistorului de limitare a curentului;

-Precizia multimetrului care indica tensiunea respectiva ce se genereaza pe RX;

 

Deci din start 4 factori care pot introduce erori, tocmai de aceea am folosit AO ( si daca va veti uita pe scheme de multimetre vedeti ca asta se foloseste de obicei ), cu posibilitate de reglare si calibrare precisa a fiecarui domeniu.

[validae]

Nu depinzi deloc de nivelul de incarcare a acumulatorilor, LM317 e folosit ca sursa de curent constant, iar tensiunea de alimentare e luata destul de mare ca sa ai curentul constant necesar.Oricum fiind vorba de miimi de ohm sau zecimi de ohm, caderea de tensiune pe rezistenta de masurat e nesemnificativa.Citeste bine articolul, ai uitat sa mentionezi ca la masurarea obisnuita, ai ca factor de eroare chiar rezistenta de contact a testerelor si a cablurilor de masura, si trebuie frecvent compensata prin aducere la zero..La schema cu patru fire, precizia instrumentului e cea mai importanta, daca adaptorul e calibrat exact la curentul necesar.Pana la urma, fiecare alege ce considera convenabil, nu vreau sa fiu considerat un adept al lucrurilor simplificate la maxim.Dar puntea Kelvin de exemplu, masura precis miimile de Ohm si nu necesita musai AO.