Проблема с высотомером: неправильные показания.

kamenik>>> О боже! (хватаясь за голову) неужели найден электронщик, который не видел КТ315?!
Serge77>> Нет, не найден. Я химик.
Xan> Как я понимаю, большинство высокочастотных транзисторов имеют напряжение пробоя эмитерного перехода около 7 вольт.

Не так Эпитаксиально-планарные транзисторы имеют напряжение пробоя эммитерного перехода около 7 вольт. Мезаэпитаксиальные - выше. В общем, это зависит от технологии и состава легирующей примеси в эммитере. Как правило, если в справочных данных указано максимальное обратное напряжение эммитер-база 5 вольт, то при 7,5 он пробивается и стабилизирует (если ограничить ток)

Xan> А если вместо базы включать коллектор, то получается вообще 5.6 вольта.

Это как? с оборванной базой? ИМХО, не работает.

Xan> Это у меня древние советские знания, новые транзисторы не пробовал.

КТ3102 и другие супербета транзисторы работают в этом режиме, но недолго - 100-300 часов, потом происходит обрыв. Разные буржуинские транзисторы малой мощности с умеренным коэффициентом бета должны работать так же, как КТ315, но у меня нет статистики.

КТ315 - действительно бывали бракованные, но, уж если он заработал, дальше шансов сломаться почти нет.

Буржуины этот режим не любят и редко используют. Конечно, такое включение - это от бедности, от того, что не было микротоковых стабилитронов, но КТ315 в этом режиме работали надёжно...

А.С.> у КТ315 корпус вот такой:

А, такой видел, это же коровка ;^))

Так он будет работать только с Кроной? Только со свежей? А с батарейкой 12В ?

А.С.> по теории, если частота пилы и частота дискретизации кратны, как неизбежно будет при получении пилы на том же микропроцессоре, то это вообще работать не должно

Понятно, плохая теория.

А.С.>> у КТ315 корпус вот такой:
Serge77> А, такой видел, это же коровка ;^))
Serge77> Так он будет работать только с Кроной? Только со свежей? А с батарейкой 12В ?

Будет, куда же денется! он не будет работать, если входное напряжение упадёт ниже напряжения пробоя.

А.С.>> по теории, если частота пилы и частота дискретизации кратны, как неизбежно будет при получении пилы на том же микропроцессоре, то это вообще работать не должно
Serge77> Понятно, плохая теория.

Нет, теория хорошая Там появляются артефакты - сигналы, которых нет в природе действительности. Чем "неслучайнее" шум, тем на большей доле входных сигналов появляются эти артефакты.

А.С.> Будет, куда же денется! он не будет работать, если входное напряжение упадёт ниже напряжения пробоя.

Понятно. Буду пробовать, интересно, что получится.

А.С.>> Будет, куда же денется! он не будет работать, если входное напряжение упадёт ниже напряжения пробоя.
Стоит наверное позаботиться о работоспособности при понижении напряжения питания. А вообще надо потихоньку отказываться от источников питания типа "крона", т.к они дорогие и недолговечные (мала емкость)
Serge77> Понятно. Буду пробовать, интересно, что получится.
Ну никак не отговорить тебя от шумовых экспериментов Поставь для начала усилитель, схема на предыдущей странице. С указанными номиналами получишь 900-метровую шкалу. Кроме того, получишь еще +20дБ к шумам датчика, может этого будет достаточно.

А.С.>> Понимаешь, теория насчёт пилообразного сигнала ничего не говорит. Мало того, по теории, если частота пилы и частота дискретизации кратны, как неизбежно будет при получении пилы на том же микропроцессоре, то это вообще работать не должно. Но, поскольку практика показывает, что - работает, амплитуду надо подбирать сугубо экспериментально.

А.С.>> Для того, чтобы аддитивный шум давал возможность изменения разрядности в лучшую сторону, интеграл этого шума должен убывать быстрее, чем t^-2, где t - время интегрирования шума. В переводе это означает, что и постоянная составляющая должна стремиться к нулю, и никаких нечётных полугармоник частоты интегрирования в спектре быть не должно... Нечётные полугармоники - это 3/2F, 5/2F и т.д.

Где бы почитать эту теорию? Учебников таких нет у меня а в интернете все одно и то же примерно жуют в каждой аппноте. Из изученных аппнот http://www.efo.ru/ftp/pub/atmel/.../appnotes/pdf_avr/AVR121.pdf , http://www.acaltechnology.com/documents/Improve_ADC_WP.pdf , http://www.st.com/stonline/products/literature/an/14183.pdf сделаны следующие выводы:
1. Для успеха метода надо использовать белый шум с уровнем не менее 1LSB, лучше более, т.к. верхнего ограничения уровня шума нет (надо понимать, в разумных пределах). Т.е. уровень 10LSB тоже проканает.
2. Наличие в шуме любого 'паттерна' (уж не знаю как лучше по-русски сказать, я понял как 'закономерность') крайне нежелательно. получается, что надо тепловой источник, а не ситетический.
3. Есть альтернативная техника без использования шума, но подмешиванием треугольного сигнала амплитудой 0.5LSB, это можно сделать средствами МК и результат будет повторяем. Это по последней ссылке.
4. Не так это просто как кажется на первый взгляд.

Ну и здесь ( Oversampling ADC ) ничего полезного с точки зрения теории и техники, но красивая картинка

timochka> Эх народ! Дорожки, наводки - во http://photofile.ru/photo/fishki_net/3712951/83757159.jpg и все работает.


Это очень хороший случай с точки зрения наводок, как и вообще навесной монтаж, потому что:
1. Провод в большинстве случаев имеет большее сечение чем дорожка на плате.
2. Провода (если конечно это не многожильный кабель или скрутка) находятся на большом расстоянии друг от друга, не параллельны друг другу и в большинстве случаев длина проводника минимальна. - емкость паразитного межпроводникового конденсатора пропорциональна длине проводников (площади образующих его обкладок)и обратно пропорциональна расстоянию между проводниками.
3. При идеальном навесном монтаже между проводниками воздух, у которого диэлектрическая проницаемость в разы ниже текстолита.

Вообще навесной монтаж в технике сейчас не применяется только по одной причине: он плохо механизируется, и получается слишком большая трудоемкость изготовления большого количества устройств.

ps Кстати только сейчас обратил внимание что на всех дорожках стоят резисторы, то есть там еще и фронты специально позаваливали - песочница короче

kamenik> А вообще надо потихоньку отказываться от источников питания типа "крона", т.к они дорогие и недолговечные (мала емкость)

Чем заменить?

kamenik> Поставь для начала усилитель, схема на предыдущей странице. С указанными номиналами получишь 900-метровую шкалу

Не хочу 900 метров. И особенно не хочу разные схемы на разные высоты.

kamenik> 3. Есть альтернативная техника без использования шума, но подмешиванием треугольного сигнала амплитудой 0.5LSB

В смысле плюс-минус 0.5, т.е. полный размах 1LSB ? Сейчас почитаю.

kamenik>> Поставь для начала усилитель, схема на предыдущей странице. С указанными номиналами получишь 900-метровую шкалу
Serge77> Не хочу 900 метров. И особенно не хочу разные схемы на разные высоты.

Схемы одинаковые. Отличия только в номиналах двух резисторов. Шкалу можно какую хочешь замутить - хоть 100м, хоть 10000.
Вот зацени схему и плату, попробуй собрать.

kamenik> Схемы одинаковые. Отличия только в номиналах двух резисторов.

Я понимаю. Имею в виду, что не хочу разные устройства на разные высоты.

kamenik> Вот зацени схему и плату

У меня нет Р-када.

Граждане!
Вы забываете, что АЦП неидеальный.
Точность можно было бы увеличить, если б расстояние между соседними уровнями АЦП было бы одинаковым.
Но волшебные слова "no missing codes" означают всего лишь, что шаги больше нуля.
Величина шага может быть и 0.1 от идеального, и 1.9.
Да ещё и "интегральная нелинейность" есть.
Что-то вроде того, что на картинке.

kamenik>> Схемы одинаковые. Отличия только в номиналах двух резисторов.
Serge77> Я понимаю. Имею в виду, что не хочу разные устройства на разные высоты.
kamenik>> Вот зацени схему и плату
Serge77> У меня нет Р-када.

Вот pdf уже отзеркаленый под утюг, схема и сборочный чертеж PNG

kamenik, спасибо за труды, но не хочу я такую схему. Ну вот просто нет желания, и всё тут.

Вот еще сборочный чертеж получше - с контурами резисторов и кондеров.

Serge77> kamenik, спасибо за труды, но не хочу я такую схему. Ну вот просто нет желания, и всё тут.

А я спаяю потом. у меня только датчика нету.

kamenik - как рассчитывалось сопротивление R3 ?
- какой тип разъема Х1 ?
- как бы так, чтобы разделить цепи питания аналоговой и цифровой частей схемы ?

Второй вопрос имеет смысл - тип разъема должен позволять переставлять перемычку, для установления масштаба высот.

Вообще, я бы сначала доводил до "серийного" состояния разработку Serge-77,
с минимальным числом деталей, а потом бы занимался всякими модернизациями,
для которых на "первородной" печатной плате можно сразу предусмотреть набор дополнительных контактных площадок.

Ckona> kamenik - как рассчитывалось сопротивление R3 ?

Serge задал применые условия задачи: Выходное напряжение датчика 4В на земле, 3,5В на высоте. По моим расчетам это высота ~900м. т.е. изменение напряжения с датчика 0,5В. Чтобы растянуть эти 0.5В до 5 (чтобы АЦП использовать по максимуму) нужно усиление 10. R1 и R2 заданы "на глазок". входными токами и прочей мелочью пренебрегаем.

R4=Ku*R1

Дальше рассчитываем смещение. при Uвх=4В на выходе должно быть 0В. Считаем напряжение на входе ОУ:

Uinv=Unoninv=R4*(Uвх-Uвых)/(R1+R4)

Дальше просто:

R3=Unoninv*R2/(Uпит - Unoninv)


Ckona> - какой тип разъема Х1 ?

любого типа, шаг 2.54 мм, например такой: http://chipdip.ru/product0/554429761.aspx

Ckona> - как бы так, чтобы разделить цепи питания аналоговой и цифровой частей схемы ?

Они в любом случае соединены внутри контроллера, так что смысла отвязывать операционник не вижу.

Ckona> Второй вопрос имеет смысл - тип разъема должен позволять переставлять перемычку, для установления масштаба высот.
такое возможно. надо две перемычки.

Сегодня долго думал. И понял, что хочу довести этот высотомер до максимума совершенства, причём не добавляя лишних деталей (ну максимум парочку резисторов-конденсаторов) и обязательно так, чтобы схема была гарантированно воспроизводима и работала без настроек. Единственное решение, которое я вижу - это добавление правильного пилообразного шума с ноги контроллера. (если есть другие варианты - предлагайте).

Проблема в том, что свободных ног нет. 4 заняты питанием, резетом и входом АЦП, здесь шуметь нечем.
Ещё две - память. Одну из них в принципе можно использовать, потому что во время работы АЦП память простаивает.

Ещё одна - выход на СОМ-порт. На этом выходе уже висит светодиод. Можно ли сюда ещё добавить шумовую цепочку, чтобы не испортить связь с СОМ-портом?

Последняя нога - в режиме измерения/записи она вообще свободна, а в режиме передачи данных она закорочена на землю, потому что МК в начале программы определяет, в каком режиме ему работать, именно по состоянию этой ноги. Т.е. выставляется высокий уровень и проверяется, остался он высоким или обнулился.

Отсюда вопрос - какую из этих ног лучше задействовать и какая должна быть схема, чтобы и шум был, и функционирование ноги в основной роли не испортить?

Напоминаю, схема есть здесь:
Проблема с высотомером: неправильные показания. [Serge77#24.04.09 22:00]

kamenik>> А вообще надо потихоньку отказываться от источников питания типа "крона", т.к они дорогие и недолговечные (мала емкость)
Serge77> Чем заменить?

Мысль убрать "крону" кстати разумная.
Замен есть две:
1. литиевые элементы: хороши малой массой, малым габаритом и большой надежностью (при неактивной эксплуатации можно не бояться что батарейка сдохнет просто от длительного лежания), недостаток малый выходной ток (обсуждаемую схему потянет, но больше ничего).
2. пальчиковые батарейки или аккумуляторы: хороши дешевизной, доступностью и большим током нагрузки, недостатки большая масса (порядка 20граммов каждый элемент, что конечно очень много в сравнении с единицами граммов литиевых, плюс батареек лучше 2 или больше, см далее) и необходимость регулярно проверять состояние и подзаряжать/заменять на новые (для дешевых батареек и для аккумуляторов).

Но если уходить от кроны, нужно либо ставить импульсный DC-DC преобразователь (естественно, с некоторой обвязкой), вместо 7805, (а заказчик возражает против каждого лишнего элемента ), либо идти на много батареек (на вход 7805 нужно давать хотя-бы 7 вольт, а это 3 литиевых элемента либо 6 пальчиковых аккумуляторов).
Для DC-DC преобразователя есть почти любые варианты, хоть даже питать все от одного пальчикового.

kamenik>> 3. Есть альтернативная техника без использования шума, но подмешиванием треугольного сигнала амплитудой 0.5LSB
А что такое в этом случае треугольный сигнал, как не вариант шума?

zyxman> (на вход 7805 нужно давать хотя-бы 7 вольт, а это 3 литиевых элемента либо 6 пальчиковых аккумуляторов)

ADP3335ACP-5 — до полампера, падение - доли вольта. Всего один кондюр 1uF.
ADP3330ART-5 — sot-23, до 200 мА, падение 0.2 вольта, кондюр 0.47 uF.
ADP3301AR-5 — soic-8, 100 мА, 0.1 вольта.

zyxman> Замен есть две:
zyxman> 1. литиевые элементы: хороши малой массой, малым габаритом и большой надежностью (при неактивной эксплуатации можно не бояться что батарейка сдохнет просто от длительного лежания), недостаток малый выходной ток (обсуждаемую схему потянет, но больше ничего).

Почему у литиевых таблеток маленький ток ? Вроде достаточно приличный. И емкость есть до 500 мА*ч в магазинах.

Serge77> Последняя нога - в режиме измерения/записи она вообще свободна, а в режиме передачи данных она закорочена на землю, потому что МК в начале программы определяет, в каком режиме ему работать, именно по состоянию этой ноги. Т.е. выставляется высокий уровень и проверяется, остался он высоким или обнулился.

Вот ей можно и воспользоваться. На ногу резистор потом последовательно конденсатор и на землю. В режиме передачи конденсатор коротить и нога через резистор окажется притянута к земле. Нужно только посчитать сопротивление и емкость. Сопротивление брать максимально возможное для надежной подтяжки к земле при закороченном конденсаторе, а конденсатор потом выбирать максимальный из условия чтоб порт выдержал зарядный ток и константа времени RC была раз хотя-бы 3-4 больше времени усреднения.

timochka> На ногу резистор потом последовательно конденсатор и на землю.

А откуда шум подавать? Из точки между конденсатором и резистором - соединить её с входом АЦП?

zyxman>> (на вход 7805 нужно давать хотя-бы 7 вольт, а это 3 литиевых элемента либо 6 пальчиковых аккумуляторов)
Xan> ADP3335ACP-5 — до полампера, падение - доли вольта. Всего один кондюр 1uF.
Xan> ADP3330ART-5 — sot-23, до 200 мА, падение 0.2 вольта, кондюр 0.47 uF.
Xan> ADP3301AR-5 — soic-8, 100 мА, 0.1 вольта.

Ну допустим. Литиевая батарейка (не LiIon/LiPo аккумулятор!) дает 2.8-3.2В на один элемент, цинковая батарейка дает 1.2-1.7В, никелевый аккумулятор дает 1-1.3В, то есть на 5В надо два литиевых элемента либо 5 батареек или аккумуляторов.
Так что лучше все-же взять DC-DC которые есть либо от одной батарейки (0.8-1.8В) либо от двух (2-4В), там в обвязке необычный элемент только дроссель, ЕМНИС 10мкГн (микроГенри), ничего в нем страшного нет

Вот так годится?