Адрес
http://90.189.213.191:4422/doc_sh/emk_izm_com/
Статья в журнале =Моделист-конструктор= №9 1998 год
Перейти к редакции темы в ноябре 2012г
Редакция
от 22-ноября-2012
года
© Шабронов
Андрей
Анатольевич Контакт
с автором: shabronov@ngs.ru Телефон:
913-905-8839
Измерение
емкости
конденсатора
по компьютеру
через
СОМ-порт без
дополнительных
схем
(достоинства
и недостатки)
1.
Метод
измерения
емкости –
оценка
времени заряда-разряда
конденсатора,
используя компьютер
как счетчик
времени.
Схема подключения и внешний вид ниже.
Формируется на выходе вывода 4 импульс и по входу вывода 9 оценивается длительность.
На осциллограммах показаны: входной сигнал – прямоугольный и выходные - экспоненциальные. Для положительного и отрицательного фронта входного сигнала. Т.е где вход меняется с -12вольт на +12вольт и с +12вольт в -12вольт.
Желтой штриховой линией показан уровень нулевого напряжения.
Программное
обеспечение.
Скачать
программу скачать:
http://90.189.213.191:4422/temp/temp/test_monsys_all.zip
Распространяется свободно.
Программа содержит и много других тестов разработанных автором.
Переход осуществляется по клавишам или кликом левой кнопкой «мышки» на те же клавиши.
Для быстрого перехода к тестам емкости, необходимо в командной строке указать используемый для измерения СОМ-порт и опции перехода. Например для СОМ-4
\...\test_monsys.exe k 4 3 6 1
Т.е вторая цифра опция определяет СОМ-порт.
Если выполнить без опций, просто exe, то откроется первое основное окно и подключиться по умолчанию СОМ-2 для работы.
Для перехода к тестам емкости далее нажать цифровую клавишу 3 и – выполниться переход для выбора тестов.
И затем нажать цифровую клавишу 6 – перейти к выбору методов измерения емкости.
Цифровая клавиша 1 – выберет первый метод оценки по емкости.
Окно содержит цифровые данные отсчета и опции для подстройки измерения разных конденсаторов на разных компьютерах.
Клавиша 4 включает запись данных в файл протокола - tmp_1wp.txt
Формат записи –
Время код_табуляции Mn_среднее_значение код_табуляции Dn_дисперсия
Данный формат открывается редактором Excel в распределенном по столбцам данными.
Клавиша r включает запись в файл данных - test_monsys_CX.txt
Формат записи
Dn_дисперсия код_табуляции Mn_среднее_значение код_табуляции Ni_текущий_отсчет
Этот файл открыт для записи данных программой, и удалить его нельзя. Можно только читать данные другой программой. Он обновляется с периодичностью работы основного окна.
Т.е. можно использовать данные по отсчетам другими программ для различных прикладных задач.
Например, запустить программу для СОМ-15 по командной строке \...\test_monsys.exe k 15 3 6 1 r и далее читать данные из файла test_monsys_CX.txt другой, более продвинутой программой.
2. Метод контроля емкости – оценка времени заряда-разряда конденсатора, визуализируя передаваемый и принимаемый код и суммируя по модулю 2(xor) несовпадения.
Схема подключения и внешний вид ниже.
Для данного метода передается не один импульс, а старт-стопная кодовая комбинация. Код байта от 00hex До FFhex. Т.е все возможные комбинации, которых всего 255. И на входе принимается что-то, и отображается.
Несовпадение кодовой комбинации приема и передачи определяется вычислением суммы по модулю 2(xor).
Таким образом, емкость между приемом и передачей вносит искажение сигнала. А сумма искажений зависит от емкости. При всех других равных условиях.
Например, ниже показана передача кода AAhex=1010-1010 и видно как он искажается от емкости.
вход емкость 3n3 6n8 33n
При достаточно большой емкости, импульсный сигнал «легко» пройдет и не исказиться. Вот поэтому, схема может измерять не очень большие и не очень маленькие емкости.
Для измерения большего предела емкостей, до 1000 мкф. Необходимо использовать схему подключения с принудительной разрядкой измеряемого конденсатора через ограничительное сопротивление в 1-2 ком от вывода 6.
На осциллограммах ниже виден сдвиг вверх принимаемых сигналов в зависимости от емкости.
вход емкость 3n3 10n 1mk
Но точности, и в этом случае получить большой не получиться. Т.к все градации кода - это всего 8 тактовых интервалов на всех возможных частотах. Это стандарт сом-порта.
Внимание. При использовании принудительной «подтяжки» БЕЗ ОГРАНИЧИТЕЛЬНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ НЕЛЬЗЯ ЗАМЫКАТЬ ЦЕПЬ ИЗМЕРЕНИЯ НАКОРОТКО. Т.к. в этом случае соединяются 2а выхода. Один из которых, периодически переходит в +12 вольт. А второй постоянно в -12вольт. Настоятельно рекомендуется использовать сопротивление в 1-2 ком.
Режим данного измерения устанавливается по командной строке перехода. Например, для СОМ-21
\...\test_monsys.exe k 21 3 6 2
т.е. последняя цифра 2 – это второй режим измерения. Откроется окно, содержащее в левой части
цифровые коды передачи и приема, а в правой ее части - графическую визуализацию принимаемых сигналов.
Например, если замкнуть вывод 2 с 3, т.е получиться что передаем, то и получаем – вид графического отображения будет наклонная линия. Т.е код по горизонтали равен коду по вертикали – вот линия и строиться.
А если ничего не подключать, то получиться просто горизонтальная линия.
На все передаваемые кода получаем 0 ответа.
Если подключить к выводам 2-3 два провода, то получиться датчик помех.
Ниже на фото показан обычный сетевой шнур.
!!!
Только не
включайте
его в розетку
220 вольт.
Помеху
вы там точно
не увидите. А
вот хорошую
искру на
адаптере это
точно.
Длинна 1-2 метра. Этого вполне хватит что бы увидеть влияние помех на линию.
В этом случае на графике будет частокол
А белые маркеры укажут на то, что постоянно меняется код принимаемого сигнала.
Их количество суммируется. Чем их больше, тем больше помеха.
Если
подключить
емкость, то
отображение
графика
стабилизируется.
А значение суммы отличий приема-передачи станет равным чему то. Например, 3126
Проводить пересчет значений в емкость в данном методе автор счел нецелесообразным.
Точности больше чем 256 единиц получить нельзя!
Но зато можно использовать, на всех компьютерах, имеющих СОМ-порт.
А как оценка емкости, данный метод использовать вполне можно.
Использование портов на основе преобразователей usb-com не влияет на степень точности для данного метода.
Т.е. приобретается преобразователь (см.фото) включается в нетбук-ноутбук. Формируется СОМ-порт при подключении к usb-порту. А дальше используется данной программой.
Программа проверена и работает под операционной системой – Windows NT XP VISTS Win7.
Под Windows 98 и ДОС работа не гарантируется.
ВЫВОД
· предложенная реализация метода измерения электрической емкости доступна для всех компьютеров под WINDOWS NT.
·
точность
измерения
максимальна
в методе 1. Использование
отсчетов
компьютера
через входы и
выходы
статуса сом-порта.
Дисперсия
измерения
(или среднеквадратичное
отклонение)
линейно зависит
от
количества
программ,
работающих
на
компьютере. Чем
меньше
программ
прерывают
процесс измерения,
тем больше
точность.
Однако,
монопольно
получить
доступ,
только к одной
программе
система Windows не
позволит. Вот
такая это
система.
Можно только,
снизить
количество
программ,
работающих в
фоне и установить
максимальный
приоритет
для данной
программы.
Опция по
клавише 5 в
главном меню.
· второй метод – оценочный. А так же может использоваться как простейший анализатор состояния электромагнитного поля. Или в учебном процесс для расширения понятия ЭМС – электромагнитная совместимость или электромагнитное загрязнение и т.п.
· исторически сом-порт – это порт связи, а не средство измерения. При всех экспериментах с измерениями, необходимо помнить, о опасности повредить входные и выходные цепи СОМ-порта.
Успехов и здоровья!
----------------------------------------------------
подготовлено
- 20-5-2011 года,
Новосибирск
14-03-2017 тема расположена
на сервере
автора