新鲜小课题：数显数控可变电阻(精度1%)

只看该作者 · 2013-4-13 18:05

DianGongN 发表于 2013-4-13 09:06
LZ稍安勿躁，也不劳各位高手移步，我把12楼写过的指标再贴一遍：
目标：
范围 1欧姆到10M欧姆，1欧姆步 ...

LZ稍安勿躁，也不劳各位高手移步，我把12楼写过的指标再贴一遍：
目标：
范围 1欧姆到10M欧姆，1欧姆步进
精度读数1% + 0.1欧姆
====================================

这个。。。。太山寨了。。。

读数1% + 0.1欧姆，对 10K-10M电阻，+ 0.1欧姆根本没任何意义。
读数1% + 0.1欧姆，对 1 欧姆电阻，+ 0.1欧姆的误差大的离谱。

只看该作者 · 2013-4-13 18:36

laoxu 发表于 2013-4-13 18:05
LZ稍安勿躁，也不劳各位高手移步，我把12楼写过的指标再贴一遍：
目标：
范围 1欧姆到10M欧姆，1欧姆步 ...

laoxu大侠请看W3296的参数，我写的目标比W3296还要好一点，没看出来那里山寨了。
另外，早已和楼主poren约定，DIY本身就是用来取代W3296的，这样写应该没问题吧？
还请xu大侠斧正，呵呵！

其实，最大的问题我同意PowerAnts的看法，是继电器的可靠性问题。

只看该作者 · 2013-4-13 21:21

laoxu 发表于 2013-4-13 18:05
LZ稍安勿躁，也不劳各位高手移步，我把12楼写过的指标再贴一遍：
目标：
范围 1欧姆到10M欧姆，1欧姆步 ...

关于laoxu所说以下两点：
读数1% + 0.1欧姆，对 10K-10M电阻，+ 0.1欧姆根本没任何意义。
读数1% + 0.1欧姆，对 1 欧姆电阻，+ 0.1欧姆的误差大的离谱。

请参看FLUKE 17万用表电阻档精度的截图，同样存在laoxu所说的两点问题，其实这不是问题，这是正常的精度表示方法。

2万 · 2013-4-13 22:32

DianGongN 发表于 2013-4-13 16:55
PowerAnts确实高人！
直接指明问题的核心在于继电器数量太多不可靠，不知道选用高质量的进口产品，能不能 ...

交流压控电流源, 可以用两颗MOSFET源极与栅极分别相连并加以闭环控制电压, 两个漏极作调整管.
如果嫌两颗MOSFET比较麻烦, 可用英飞凌的功率型JFET, 耐压1200V, 电流10A, 通态电阻70mohm.

只看该作者 · 2013-4-14 09:17

本帖最后由 DianGongN 于 2013-4-14 09:20 编辑

PowerAnts高屋建瓴，心服口服，哈哈！
以前确实没有详细思考交流压控电流源方案可行性。因为看到世界级大公司都没有对应产品。

习惯上认为交流耐压无解，经大侠指点，又看了现有技术，发现有解。
前面回帖中，关于交流耐压无解言论全部作废。
可能误导了初学者，说声抱歉！

PowerAnts的指导性建议，我花点时间学习理解，不懂之处，还要向大侠讨教。:handshake

只看该作者 · 2013-4-14 13:48

DianGongN 发表于 2013-4-14 09:17
PowerAnts高屋建瓴，心服口服，哈哈！
以前确实没有详细思考交流压控电流源方案可行性。因为看到世界级大公 ...

那就等你的下一个解决方案？

只看该作者 · 2013-4-14 15:46

本帖最后由 DianGongN 于 2013-4-14 16:38 编辑

DianGongN 发表于 2013-4-14 09:17
PowerAnts高屋建瓴，心服口服，哈哈！
以前确实没有详细思考交流压控电流源方案可行性。因为看到世界级大公 ...

poren您好！Ants大侠的交流压控电流源对本人来说难度太大。

通过学习发现，要想用交流压控电流源取代W3296，主要有以下难点：
1、高频下的失真，如何能做到和W3296相近的水平？这个问题估计在音频范围内就不好解决
2、过零交越失真，如何能做到和W3296相近的水平？这个问题在直流情况下，电流=0时就存在

这两个难题，依本人愚见，非大牛不可。关键是大牛有没有时间和兴趣来参与？所以，此方案就看LZ
忽悠的功力，大牛到，大功成，呵呵！

不是本人不帮忙，实在能力有限，只有学习的份。

另外一点，ADI的数字电位器也只能部分取代W3296，难度之大可见一斑！

只看该作者 · 2013-4-14 15:57

本帖最后由 DianGongN 于 2013-4-14 16:10 编辑

之所以对Ants大侠佩服之至，是因为大侠能够指明问题的关键所在，对本人明显错误，没有冷嘲热讽，简明扼要几句话，就让人顿悟！

可能laoxu大侠，谈版主早看出本人破绽，故意笑而不语，令本人出丑，无奈当时得意忘形，多有得罪，在此一并致歉。以后讨教，还请不吝指导。

只看该作者 · 2013-4-14 16:07

本帖最后由 DianGongN 于 2013-4-14 16:24 编辑

LZ交给的任务，那个继电器切换原理图，勉强算交了个初稿，最大问题是可靠性。

通过Ants的启发，又查了一些资料，发现继电器可以用真实的电子开关取代，至少是部分取代，这样应该能够提高可靠性。

实际就是两个方案，一个是在原来的基础上改进可靠性，一个是交流压控电流源。
LZ如果选择两个方案齐头并进，本人愿意在改进上面参与探讨，请LZ定夺，等结果，呵呵

只看该作者 · 2013-4-14 21:01

DianGongN 发表于 2013-4-14 15:57
之所以对Ants大侠佩服之至，是因为大侠能够指明问题的关键所在，对本人明显错误，没有冷嘲热讽，简明扼要几 ...

电工冰雪聪明，对各式招法都看明白了……
这世界原本就是这样，尤其在中国，文人，技人最易相轻，真正琴箫相重，谱一曲笑傲江湖哪仅是在金庸先生的书中了……做技术要沉下心来，沉得住，经得起各种各样的推敲，更不好言语交恶，实在无益。

只看该作者 · 2013-4-14 21:11

DianGongN 发表于 2013-4-14 16:07
LZ交给的任务，那个继电器切换原理图，勉强算交了个初稿，最大问题是可靠性。

通过Ants的启发，又查了一些 ...

我觉得不必了。不扩大需求范围，先采用继电器方案做着。
而转先定位直流可变电阻，具体精度，步进先有，而不定位，在摸索中进行。
当有实物，且做的过程中还会有更多的问题暴露出来。
一个产品的发展有时候根本无法预计，比如这个电阻就可能会有几个方向的发展：
1. 精度。向一定可能性，定量级的基准方面发展。
2. 程控。数控的强大功能和易于二次编程与开发。
3. 便携实用。一个小型大范围，成本低的工具。
这还是我简单想到的，当然还有一种可能性：夭折。
所以我们不必要现在对这个小课题的某些方面斤斤计较，做，做起来，谁知道下一步会有什么机遇，有什么资源的补充会导致课题的方向发生什么样的变化呢？

快速迭代，快速升级，快速试验，在软件行业里是常常使用的产品开发模式。我想应用到这个小课题中。

只看该作者 · 2013-4-14 21:14

DianGongN 发表于 2013-4-14 16:07
LZ交给的任务，那个继电器切换原理图，勉强算交了个初稿，最大问题是可靠性。

通过Ants的启发，又查了一些 ...

当然。我开我的继电器方案的工，电工应该继续在其他方案中试验，论证，改进（这建立在电工愿意在这个小课题上致力）。

3万 · 2013-4-15 01:40

好像楼主(也许是DianGongN？)又提高了要求，电阻箱要用于交流并且工作频率要尽量高。

传统的电阻箱因为电阻是锰铜线简单地绕在骨架上制成的，有相当大的分布电感，故只能用于直流或工频。若用到音频以上，则电阻必须采用很特殊的绕法(当然成本就比较高)，或者采用金属膜电阻(温度系数比锰铜差)。
但若用分立电阻器加继电器构成数控电阻箱，如果电阻器无感无容，则这种方法能够最大限度地减少各电阻间的分布电容(各继电器触点间的分布电容相当小)，可以工作于较高频率。如果用分立电阻器加MOS管构成数控电阻箱，因各MOS管均需驱动电源，各组电源之间分布电容相当大，难以令电阻箱工作于较高频率。
若用25楼图改为两颗MOSFET源极与栅极分别相连即PowerAnts方案，25楼图中R4用数字电位器替代，则用料比较省，但精度完全取决于数字电位器，最大使用电压也取决于数字电位器，能够工作的最高频率取决于数字电位器和运放。精度0.1%目前大概做不到。
PowerAnts方案还有个共模电压问题(数控电阻箱两端是差模电压)，而传统电阻箱是可以承受数百伏共模电压的(完全取决于外壳的绝缘)。这个问题，容后再谈。

只看该作者 · 2013-4-15 08:51

maychang 发表于 2013-4-15 01:40
好像楼主(也许是DianGongN？)又提高了要求，电阻箱要用于交流并且工作频率要尽量高。

传统的电阻箱因为电 ...

maychang大侠出手，恭维话就不说了，直接搬凳子听课，哈哈！

大侠说的提高了要求，确实是电工我自作主张，然后经LZ同意的。
我的想法是DIY出来的电阻，最好和常用的电位器3296特性接近，在12楼写的指标如下，
目标：
范围 1欧姆到10M欧姆，1欧姆步进
精度读数1% + 0.1欧姆
功率/电压/电流由程序限制

这个写法可能有问题，接受大家的批评，看看如何修改更加合理。

坐等大师讲课！

只看该作者 · 2013-4-15 10:49

DianGongN 发表于 2013-4-13 21:21
关于laoxu所说以下两点：
读数1% + 0.1欧姆，对 10K-10M电阻，+ 0.1欧姆根本没任何意义。
读数1% + 0.1 ...

电阻箱的精度暂时不讨论，有一个指标，很重要，但一般都不提~~~

就是测量数据的单调性，即不论测量误差为多少，测量数据必须递增（或递减）性变化。

FLUKE万用表的结构与原理，决定了她能轻松做到这一点。

而你的方案，却很难，举个例子

输出阻值1M，由1M电阻直接输出，1M电阻精度为-0.5%，实际电阻值 = 1M*(1-0.5%) = 995K

步进值假如为1K(取值够大了吗？)，递减，则

输出阻值999K，由512K电阻+一连串其他电阻(487K)输出，为便于估算，假设其他电阻没有误差，仅512K电阻精度为+0.5%，实际电阻值 = 512K*(1+0.5%) = 514.56K，合成后总电阻值为 514.56K+487K = 1001.56K，比上一级1M还大，完全失去了可变电阻箱的微步进意义！！！

只看该作者 · 2013-4-15 10:59

大蚂蚁的方案，原理简单，但实施困难（输出级还算好搞，但高电压、大动态范围的输入级，就已经难搞了，还有那工作频率较高的双向交流源，也是个瓶颈），否则，这么个东东，老外早就有成品了~~~

只看该作者 · 2013-4-15 11:10

DianGongN 发表于 2013-4-15 08:51
maychang大侠出手，恭维话就不说了，直接搬凳子听课，哈哈！

大侠说的提高了要求，确实是电工我自作主张 ...

俺帮你定点目标吧~~~

范围 1欧姆到10M欧姆，1欧姆步进
精度读数1% + 0.1欧姆(必须单调性变化)
功率/电压/电流可动态显示，并由程序限制

只看该作者 · 2013-4-15 11:17

本帖最后由 DianGongN 于 2013-4-15 11:27 编辑

完全赞同laoxu大侠的观点！
其实所有类似的步进机构都有相同的问题，就是单调性不能保证。
在微步距的情况下，十进制电阻箱出现的问题完全相同。

电位器3296在进行微调时，也不能保证单调性，就是阻值来回变动，不能保证螺丝刀向一个方向旋转式，电阻值是单调的。不过3296产生这个问题的原因是动触头接触电阻不稳定，最后出现的问题完全相同。

问题是客观存在的，只是在指标中如何表达比较合适。
3296就没有给出单调性指标。

另外，在大电阻的时候微步进确实没有意义，而且实际应用中必要性不是很大，因为1%的精度指标已经表明了1M欧姆下，10K以下的步进就没有意义。这个完全同意大侠的结论，不过我从来没有说过这种情况下有意义。

我只是按常规的方法，给出了期望的指标：
目标：
范围 1欧姆到10M欧姆，1欧姆步进
精度读数1% + 0.1欧姆

请xu大侠看看如何修改比较好。

只看该作者 · 2013-4-15 11:26

laoxu 发表于 2013-4-15 11:10
俺帮你定点目标吧~~~

范围 1欧姆到10M欧姆，1欧姆步进

laoxu大侠您好，我刚才已经说明了微步进不能保证单调性的原因，这个是必然的内在的原因。
十进制电阻箱和我们DIY的对象3296，都不能做到微步进单调性，这个我真的没有能力做到，抱歉！
如果误导了各位大侠，那是我没有说清楚，抱歉。但不是故意的，我也没有能力做到xu大侠的要求。

只看该作者 · 2013-4-15 11:29

哈哈。挺热闹，讨论好热烈，引来如此多的高手与版主。
电工呀，我可是为你开了个好场子哦。
电工加油，我觉得把目标（即需求范围）再细致的规划一下，也可以分期，不必一次搞到什么程度，一点点来。
我是从中学习到不少东西，希望整个课题的前进对你也有帮助，也不枉你投入这么多心血。

我已经开工了，先在1K-1000K的范围简单搭起来了实验电路，数控进行中。我的目标是先把最基本的原理搞顺。精度指标不在我现在考虑之列。
等你的新版原理出来，我再上正式的电路。

顺提：1、原本我是根本没有考虑交流的；2、不知laoxu说的单调性变化是何意？可以理解为线性变化么？

说点好玩的，昨天搭电路的时候，用了一个拆机的劣质电位器，调整的时候，哧哧，电位器冒烟着火了，我也不慌不忙（我前置加了保护），但俺家夫人正站在门口有一句没一句的和我说点家务事儿，看到着火，大为震惊，问：你在做啥试验，还带火的，不会是再造武器吧？
哈哈。

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