Конструкция появилась благодаря теме [Измерение проводимости дистиллята для контроля окончания голов] (ТС Rudy), обсуждений с коллегами gol_avto и Kotische вариантов схем измерителей, результатам практических экспериментов коллеги gol_avto позволившие определить и уточнить технические требования к измерителю в части диапазона проводимостей и величин токов
Хочу отметить что эта тема - сугубо про эту схему, сборку/настройку. Теорию, практику, пользу измерений проводимости следует обсуждать в теме Rudy.
Что прибор умеет:
а) измерять переменным током проводимость в диапазоне 0.1...10000 мксименс (с внешним датчиком)
б) показывать результат измерения на дисплее
в) выводить показания проводимости на сторонние автоматики в виде аналогового сигнала 0..5В и по UART
г) доп.опция - измерение температуры и ее индикация. Корректировки показаний по Т нет, только индикация.
Схема очень проста, кроме платки Arduino (nano или MiniPro) необходимы
1. дисплей 1602.
2. десяток резисторов
3. 5 конденсатор
4. опционально - два токовых трансформатора ZMPT107 для гальванической развязки от "железа" колонны
5. опционально - две кнопки
Что можно упростить/удалить:
Скрытый текст
КнопкиПрактика показывает что кнопку "предел" можно не ставить-автовыбор работает нормально, необходимости щелкать вручную не возникает
Кнопка "калибровка". Нужна один раз, при настройке прибора. Соответственно, можно не ставить, при настройке воспользоваться проводком-коротышом или пинцетом
Дисплей
вместо дисплея можно использовать внешний вольтметр, подключенный к "аналоговый выход 0..5В"
RC-фильтр R2 C1 - если аналоговый выход никуда не подключен, резистор и конденсатор можно не ставить
Токовые трансформаторы - вообще не помешают при любых раскладах, потому как это защита от поражения электротоком. Но если ДП электрически не соединен с "железом" куба/колонны, можно исключить
Простота схемы потребовала жертв в виде загрубления характеристик и довольно большой нелинейности на краях диапазонов, особенно на малых значениях.
Второй момент - приняты меры по уменьшению измерительного тока. Закон Фарадея гласит что масса вещества выделяющаяся на электродах пропорциональна количеству протекшего по ним электричества, для минимизации эмиссии ионов с электродов величина измерительного тока снижена настолько, насколько это вообще позволяет схема без активных усилительных элементов.
Эффективный ток измерения не превышает 2мкА на верхних границах поддиапазонов. Измерения выполняются не непрерывно, а с паузами: измерение-пауза.
Длительность паузы (в мсек) задается дефайном в скетче.
В приборе два предела измерения, сделано не столько для повышения точности измерения сколько для снижения измерительного тока при высокой проводимости - на верхнем пределе снижается напряжение накачки (на дисплее оно в правом нижнем углу, "o:")
По умолчанию пределы переключаются автоматически, кнопкой "Предел" можно переключать вручную.
На дисплее:
левый верхний угол - условный символ текущего предела измерения: f(нижний),F(верхний),A(автоматический выбор), через двоеточие - значение проводимости в десятых долях микросименс, т.е. показание 1 это 0.1 мкСмс (или 10 МОм сопротивление)
Правый верхний угол "u" - напряжение на измерительном токовом шунте измеренное АЦП, 1 разряд примерно соответствует 1 мВ
Левый нижний: величина сопротивления, соответствующая текущей проводимости (при отсутствии датчика температуры) или температура (если подключен ds18b20)
Правый нижний: напряжение подаваемое на датчик проводимости, в мВ
Прибор опробован в деле, с датчиком проводимости из двух коаксиально собранных нержовых трубок (конструкция описана в [Измерение проводимости дистиллята для контроля окончания голов]), датчик ставился в "обратку" из дефа в колонну.
Схема (v1.2 - дополнена гальванической развязкой на трансформаторах):
По питанию. Ток питания в районе 100мА (у моего экземпляра 72 мА), это вместе с дисплеем I2C и его подсветкой. Поэтому питать можно от любого USB-зарядника, даже старый USB1 с его 500мА "потянет".
По сборке:
1. по номиналам резисторов и конденсаторов. Допуск резисторов +-5%. C1 - электролитический полярный -30%+300%, С4 С7 - керамический или пленочный точность -30%+300%, С11 С12 пленка или керамика класса точности не ниже +-20%
2. кнопки - опциональны, в конечной конструкции можно не ставить.
3. дисплей 1602 можно применить или в параллельном подключении, как на схеме, или в трехпроводном, по I2C.
В варианте I2C дисплей подключается к выводам обозначенным на схеме "LCD I2C".
В скетче следует указать тип применяемого дисплея в строках 76,77
По настройке:
1. если монтаж верный, работает сразу. Но чтоб не было "скачка" показаний проводимости при смене предела измерения, надо откалибровать
2. калибровка выполняется
а)вместо датчика проводимости подключаем сопротивление номиналом 82к.
б)запускаем калибровку. Для этого или жмем кнопку "калибровка", или из ардуиновского SerialMonitor отправляем команду 'k82000'
в)на дисплее начинает мелькать всякое - ничего не трогаем, ждем когда дисплей вернется к нормальному виду.
все
3. по UART можно посмотреть текущие внутренние настройки прибора, кое что поменять. Что конкретно - смотрите скетч
Если все ок, то на экране будет
Скетч: cond3.zip
