Meranie povrchovej vodivosti určitých materiálov

[bulige3r]

Ahojte,

Kamarát, kt robí projekt do bakalárky má poprosil o pomoc, keďže ja nejaké malé poznatky z elektroniky mám, ale s toto nieje moja liga, tak idem poprosiť vás, keďže s tým asi väčšina bude mať skúsenosti .

On má vlastne pomocou Raspberry pi namerať povrchovú vodivosť materiálov za pomocí rôznych signálov (sinus, trojuholník, štvorec) . S raspberry potrebuje, aby sa mu znásobilo napätie z 5V na 40V pripadne minimum (35V). Nechapem prečo mu kázali znásobiť to napätie až na taku vysokú úroveň, ale budiš . Na to som mu odporucil menič napätia step-up, lebo mi to prislo najjednoduchšie riešenie . Týmto vlastne napája nejaký odpor 10k-100M. Odčíta prúd a naprogramujem Raspberry aby mi to vypočítalo odpor. Ale čo ďalej vlastne ? Na to tam potrebuje nejaký senzor, ktorý mu ten prúd bude odcitavat nie ? ..

Ďakujem ..

[josek]

Pri akej frekvencii to má merať?

Mne pripadá jednoduchšie AC napätie z 5V zosilniť na tých 40v alebo koľko potrebuje, a až potom usmerniť (ak to je vôbec treba), bez použitia meniča DC/DC.

[Sani1]

Niekde mi zmizol príspevok, tak skúsim ešte raz.
Čo má vlastne s tou malinou urobiť? generátor signálov? načo 40V? má to byť úroveň výstupného signálu?
Vodivosť, je vlastne prevrátená hodnota odporu, takže stačí použiť Ohmov zákon. Potrebuješ vedieť dve veličiny aby si mohol vypočítať tú neznámu. Prúd vypočítaš ak odmeriaš úbytok napätia na známom R zapojenom v sérii s neznámym R. Keď už vieš veľkosť prúdu, odmeriaš úbytok napätia na neznámom R a môžeš vypočítať odpor, resp. vodivosť. Fígeľ bude asi v tom, že bude iný vzorec pre každý priebeh, iný pre harmonický, iný pre trojuholník a iný pre "štvorec", pretože sa inak počíta stredná a efektívna hodnota napätia.
Malina asi nebude najvhodnejšia voľba pre takéto merania, neviem či má A/D prevodníky, vhodnejšie by bolo Arduino alebo ESP.

[StefanST]

... On má vlastne pomocou Raspberry pi namerať povrchovú vodivosť materiálov za pomocí rôznych signálov ...Týmto vlastne napája nejaký odpor 10k-100M. Odčíta prúd a naprogramujem Raspberry aby mi to vypočítalo odpor. Ale čo ďalej vlastne ? Na to tam potrebuje nejaký senzor, ktorý mu ten prúd bude odcitavat nie ? ..

Neviem, na akú oblasť bude tvoj kamarát odborník.
Ale si myslím, že pre meranie povrchovej vodivosti existujú štandardy a stanovené postupy merania pre dosiahnutie definovaných a reprodukovateľných výsledkov.

[bulige3r]

Frekvencia cca 1kHZ a napätie má z RaspberrýPi 5,5VDC a dokáže si ho modelovať (sinus, trojuholník, štvorec) v rasperry . A na tom výstupe 5,5V má zapojený stepup menič, aby získal tých spomínaných 35-40V DC . Čiže aby získal na výstupe spomínané sinusoidy, tak je potrebné kúpiť step-up menič DC to AC alebo sa môže nechať DC-DC

[pocitujlasku]

no pockat, ale step-up menicom zosilnis jednosmerne napatie a nie sinus/stvorec/trojuholnik. na to by bol vhodny OZ.
A ako bude odcitavat prud/napatie? Chyba tu dost vela podstatnych informacii, najlepsie je zacat nastudovanim par materialov, ako sa meria povrchove napatie a od toho sa odrazit. Su iste overene postupy a metody a doporucene zapojenia. A tie staci len prisposobit pre raspi.

[maskrtnik01]

Fú, no ak by sa len dvíhalo DC napätie, jasné step up menič. Ale keď treba dvíhať generovaný signál ešte k tomu s rôznymi priebehmi. Tak to už si pýta navyše nejaký ten operačný zosilňovač.

Čiže DAC urobí signál s napäťovou úrovňou 0-5V napríklad, a potom operačnými zosilňovačmi sa to dá dvihnúť a posunúť kľudne aj na +-40V symetrických. A priebeh a frekvencia signálu ostane zachovaná.

UPDATE: No a aj ma predbehli.

[Sani1]

Podľa mňa ti stačí obyčajný tranzistorový zosilňovač, ktorý budeš napájať s tvojimi 40VDC, samozrejme symetriu (+,-) nečakaj, ani nejaké kapacitné väzby neuvažuj, zmrší sa ti priebeh signálu. Vstup budeš kŕmiť cez potenciometer (ako hlasitosť v audio zos.), aby si nemal prebudený zosilňovač a tým skreslený signál.
stále neviem prečo malina, ako budeš riešiť meranie analóg signálov, čo na nej beží linux - Rasbian, ..., alebo nebodaj win.

[Sani1]

Nemôžeš DC/DC menič napájať "modelovaným" signálom a na výstupe očakávať to isté len zosilnené. Tak to nefunguje.

[josek]

Celé meranie by predsa podľa zadania malo byť založené na 40V AC 1kHz, netreba špekulovať - prečo. To je vec zadávateľa úlohy.

Priebehy si vymodeluje s tým procesorom, zosilní a prúd bude merať pomocou nejakých dotykových plôch, na spomínaných zaťažovacích odporoch. Skalibruje ako vodivosť , prípadne usmerní a meria ako DC.

Celý prevodník DC/DC je nezmysel ako som už písal.

[Sani1]

Ak má napájanie 5VDC a potrebuje mať 40VAC ("modelované") tak DC/DC menič nie je nezmysel, ale nevyhnutnosť. Ale potrebuje ďalší obvod (zosilňovač), ktorý mu z "modelovaného" signálu s amplitúdou 5,5V urobí signál s amplitúdou 40V a tým DC/DC meničom ho bude napájať.
Lenže celé zadanie nevieme, len si domýšľame. A z toho čo tu bolo napísané, tak som si vydedukoval, že ani nie je tak dôležité, či ide o povrchovú, alebo inú vodivosť, pretože sa bude simulovať nejakým odporom. Skôr si myslím, že bude dôležité aké vzorce dosadí na výpočet pri rôznych priebehoch.

[Sani1]

josek: ako chceš zosilniť 5V na 40V ak nemáš také napájanie. Ak chceš zo zosilňovača dostať 40V amplitúdu, tak ho musíš napájať ešte vyšším napätím.

[maskrtnik01]

Celý prevodník DC/DC je nezmysel ako som už písal.

Asi ste to mysleli tak, že step-up prevodníkom sa nedá zvýšiť amplitúda signálu?

[josek]

O napájaní celého zariadenia v zadaní nebola reč. Pravdaže som myslel, že 5V je napájanie procesora a nie je problém s napájaním nejakých 40V. Je samozrejmé, že treba zabezpečiť nejakých 40V pre napájanie napäťového zosilňovača. To sa dá samozrejme aj DC/DC meničom.
Nakoniec, ako to tu čítam, podobne uvažovali aj iní.

[bulige3r]

Tak teraz som z toho mimo, čo mu mám teda poradiť ? Namiesto DCmeniča nech zosilní napätie na 40V pomocou operaku (IO) ?

[maskrtnik01]

Nie. Pletiete si dve veci.

Ten signál čo generuje Raspberry Pi je potrebné zosilniť operačným zosilňovačom. Operačný zosilňovač ale ku svojej funkčnosti potrebuje napájacie napätie, ktoré je vyššie ako požadované max. napätie signálu. A k tomu je potrebný DC/DC menič.

Takže:
1) DC/DC meničom dvihnúť napájanie 5V na >40V
2) A potom operačným zosilňovačom zosilniť signál na 40V

[Sani1]

Ak si pozorne čítal príspevky, tak to tam máš už všetko vyriešené.
Namiesto lamentovania napíš celé zadanie a čo všetko máš k dispozícii.
Ak nemáš zdroj 40V, tak ťa žiadny "operák" nevytiahne z biedy.
Ak máš k dispozícii len 5V zdroj, tak DC/DC menič je nevyhnutnosť.
"operák" na 40V, tak to sa musíš trochu pohrabať v DS aby si vybral správny.
Prečítaj si príspevky a skús sformulovať z čoho si mimo.

[josek]

To je tak, keď nevidomý radí slepému. Potreba radiť, že k zosilňovaču ktorý má zosilniť AC na nejakých 40V je potrebné aj adekvátne napájanie, no neviem

Vlastne ešte môže dať výstupný transformátor, ktorý to frekvenčne zvládne a postačí mu napájanie 5V bez nutnosti prevodníka step-up.

Prepáčte, toto mi len tak ušlo. Ale da še i tak.

[StefanST]

To je tak, keď nevidomý radí slepému. ...

(1) Asi by bolo lepšie keby problematiku vysvetlil radšej budúci Bc.
(2) Nevieme, či budúci Bc. bude odborník v oblasti elektro, alebo software, alebo materálový odborník - čo vlastne treba radiť, a čo je už jasné.
(3) Nepoznáme zadanie úlohy:
- elektro: navrhnúť obvodové riešenie
- soft: navrhnúť program
- materiál: zostaviť meracie pracovisko
(4) Nepoznáme cieľ:
- navrhnúť a vytvoriť merač povrchovej vodivosti materiálov, konkurujúci cenou exstujúcim 10-20€ prístrojom
- navrhnúť a vytvoriť merač povrchovej vodivosti materiálov, konkurujúci parametrami exstujúcim 200-1000€ prístrojom
- zostaviť (automatizované) meracie pracovisko, pre výskum povrchovej vodivosti materiálov
- porýpať sa trochu v problematike, aby sme do budúcna vedeli, čo vlastne máme požadovať

(5) Pre nažhavených na Raspberry, Arduino a ADC a DAC prevodníky...
- Pre meranie povrchovej vodivosti materiálov existujú štandardy a postupy pre merania, napr. ASTM D-257 a iné národné štandardy.
- Väčšinou sa meria pri jednosmernom napätí.
- Meraný rozsah plošného odporu býva najčastejšie 10E3 až 10E12 ohmov/štvorec

... ale s toto nieje moja liga, tak idem poprosiť vás, keďže s tým asi väčšina bude mať skúsenosti .
... namerať povrchovú vodivosť materiálov za pomocí rôznych signálov (sinus, trojuholník, štvorec)... 40V ...
... Týmto vlastne napája nejaký odpor 10k-100M. (!)
... Odčíta prúd a naprogramujem Raspberry aby mi to vypočítalo odpor....

Tak ešte jeden možný problém:
Meranie pri 1kHz, odpor v rozsahu 10k - 100M.

Skúste sa zamyslieť (alebo si spočítať),
- Akú si môžete dovoliť parazitnú kapacitu meracej sondy a meracej sústavy, aby ste pri 1kHz merali rezistivitu a nie kapacitný prúd. A ak by sme chceli presnosť merania 1%?
- Aké prúdy budete musieť merať pri 40V a 100Mohm.
- Prečo sa väčšinou používa meranie pri jednosmernom napätí.