Easyelectronics.ru

Электроника для всех
Текущее время: 16 окт 2019, 04:57

Часовой пояс: UTC + 5 часов



JLCPCB – Прототипы печатных плат за $2/10pcs (Любой цвет!)
Крупнейший производитель печатных плат и прототипов. Более 600000 клиентов и свыше 10000 заказов в день!
Получите скидку на почтовую отправку при первом заказе в JLCPCB!

Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 44 ]  На страницу Пред.  1, 2
Автор Сообщение
 Заголовок сообщения: Re: Датчик влажности - измеряем емкость методом RLC
СообщениеДобавлено: 14 апр 2019, 11:52 
Старожил

Зарегистрирован: 10 окт 2014, 00:48
Сообщения: 6213
Проблема не в измерении емкости, а в том, что интересует емкость только между точкой А и точкой В. При этом учитывайте подводящий кабель к датчику --- точки А и В разнесены в пространстве. Поэтому в subj применена технология передатчик-приемник.
Это, если я правильно понял ТЗ. ))


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Датчик влажности - измеряем емкость методом RLC
СообщениеДобавлено: 14 апр 2019, 13:49 
Старожил
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 28 янв 2010, 11:56
Сообщения: 3463
Откуда: Винница
В любом случае - измерительную схему нужно размещать как можно ближе к электродам и там, на месте, оцифровывать. При емкостях порядка десятков пФ с какими бы то ни было кабелями будут проблемы - дрейф их параметров внесёт заметный вклад даже при условии компенсации начальной ёмкости. Десяток сантиметров - ещё куда ни шло, дальше - хуже. У AD и TI есть на сей счёт некоторые рекомендации (выдача "дубля" испытательного сигнала на экран кабеля и т.п.), но и при их соблюдении погрешности многократно растут.

_________________
Китайская комплектация - европейское качество!


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Датчик влажности - измеряем емкость методом RLC
СообщениеДобавлено: 23 апр 2019, 15:38 
Заглядывает иногда

Зарегистрирован: 18 дек 2015, 23:39
Сообщения: 192
Возник вопрос по ESD защите.

Нужно защищать 4 линии к электродам и 6 линий связи с внешним миром (3.3V, расстояние 1-2м, из них две - двунаправленные).

4 линии к электродам чувствительны к большой емкости, т.е. защита должна иметь минимальную емкость.

Достаточно ли поставить:
- одну NUP4301MR6T1G на линии к электродам https://datasheet.lcsc.com/szlcsc/ON-Semicon-ON-NUP4301MR6T1G_C52856.pdf;
- две PESD3V3S5UD на линии связи https://datasheet.lcsc.com/szlcsc/Nexperia-PESD3V3S5UD-125_C122563.pdf?

На линиях связи хорошо бы тоже в одну микросхему уложиться.
Пока не знаю как.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Датчик влажности - измеряем емкость методом RLC
СообщениеДобавлено: 23 апр 2019, 15:58 
Старожил

Зарегистрирован: 10 окт 2014, 00:48
Сообщения: 6213
"Возник вопрос по ESD защите."
В связи с чем возник сей вопрос?


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Датчик влажности - измеряем емкость методом RLC
СообщениеДобавлено: 24 апр 2019, 18:44 
Заглядывает иногда

Зарегистрирован: 18 дек 2015, 23:39
Сообщения: 192
Извините, наверное, некорректно выразился.
В схеме вы предложили для защиты входов МК использовать bav99.
Чтобы было компактнее, попробовал подобрать в разделе "ESD diodes" аналоги на несколько линий.
Датчик крупноватый выходит.
А, для измерения влажности, чем меньше площадь pcb - тем лучше).

Датчик состоит из двух плат:
1. Верхней. На ней радиокарта (и ее LDO) или потенциометр как интерфейс, площадки/разъемы для перепрограммирования МК, схема с mosfet для шима клапана, защита по питанию.
2. Нижней. На ней четыре электрода, МК с обвязкой, LDO для МК, часовой кварц, суперконденсатор для RTC, защита входов МК, терморезистор для определения температуры почвы.

Платы соединяются экранированной витой парой - GND, VCC и 6 сигнальных проводов.
Длина витой пары от 1 до 2м.
Поэтому и нужна защита входов МК по сигнальным линиям.

P.S. Пришли AD8302ARUZ-REEL7 TSSOP16 с али.
Попробую набросать схему, как их использовать для получения информации об изменении фазы и затухании сигнала в почве.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Датчик влажности - измеряем емкость методом RLC
СообщениеДобавлено: 24 апр 2019, 19:07 
Старожил

Зарегистрирован: 10 окт 2014, 00:48
Сообщения: 6213
"В схеме вы предложили для защиты входов МК использовать bav99"
Неа.
u37 писал(а):
Вместо диодов можно использовать специализированные микросхемы защиты (например SRV05-4), но вывод ...

))

"терморезистор для определения температуры почвы."
Вообще-то, в STM32 есть датчик температуры. Если будете его спрашивать =перед= измерениями, то процессор не шибко нагреется и данные можно использовать. Хотя, он гадкий.

Я же не зря спрашивал.
"площадки/разъемы для перепрограммирования МК"
Т.е. SWD? И оно нормально будет работать через не сбалансированный кабель с неизвестными характеристиками? Это же не межплатный интерфейс. Не знаю, как у вас с SWD, а у меня были прецеденты с укорачиванием шнурка и вклеиванием согласующих резисторов. Так что - здесь надо проверять практически, оно может и не сростись.

К слову, не думали использовать "автоподзаряд" для устройства? Т.е. литиевый аккумулятор и, два варианта - солнечная батарея, или гальванический элемент на грунтовых водах. Вам же не нужна большая мощность.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Датчик влажности - измеряем емкость методом RLC
СообщениеДобавлено: 24 апр 2019, 20:03 
Заглядывает иногда

Зарегистрирован: 18 дек 2015, 23:39
Сообщения: 192
u37 писал(а):
Вместо диодов можно использовать специализированные микросхемы защиты (например SRV05-4), но вывод ...


Да, проглядел.
А бывают такие с зенером на 3.5V?

u37 писал(а):
Вообще-то, в STM32 есть датчик температуры.

Как дублирующий для проверки работоспособности терморезистора собираюсь пользовать.
Терморезистор будет вынесен поближе к электродам, он поточнее будет.

u37 писал(а):
Т.е. SWD? И оно нормально будет работать через не сбалансированный кабель с неизвестными характеристиками?

Планирую перепрошивать МК через верхнюю плату по USART, выставив 1 на BOOT0.
Думаю, у меня получится как-то скомбинировать/спараллелить TX и RX с MOSI и MISO (пока не пробовал).
SPI нужен для радиокарты.

Пока весна - вспашка/посадки - времени мало.
Помогал отлаживать pcb-rnd (программа для разводки pcb), так что даже платы еще не заказал.
Зато финансы на платы и комплектующие отложил, пока курс хороший.

u37 писал(а):
К слову, не думали использовать "автоподзаряд" для устройства? Т.е. литиевый аккумулятор и, два варианта - солнечная батарея, или гальванический элемент на грунтовых водах. Вам же не нужна большая мощность.

Дорого на каждый датчик литий + СП.
Я тестировал - и мне понравилось иметь одну СП большую (12В 100Вт) на каждый огород и свинец с контроллером в коробке в земле.
Вместе с водой и 12V кабель 2.5кв.мм проброшу.
Сейчас заказал https://ru.aliexpress.com/item/100/32918299535.html и https://ru.aliexpress.com/item/100-22-18AWG-18-14AWG-12-10AWG-Scotch/32918775249.html, чтобы попробовать подключаться к кабелю в любом месте (и в термоклей).

По поводу мощности.
В работе каждый соленоидный клапан (грядка) до 80mA потребляет при шим.
Клапаны импульсные дороже и, при пропаже питания, могут устроить потоп.
А соленоидные отключатся сами.
Потоп будет только если зависнет МК.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Датчик влажности - измеряем емкость методом RLC
СообщениеДобавлено: 24 апр 2019, 20:28 
Старожил

Зарегистрирован: 10 окт 2014, 00:48
Сообщения: 6213
Теперь к subj.
Как вы ранее отмечали - железка находится в земле, а посему защищать ее ... от кого? Она и так заземлена - буквально, по самые гланды.
Так, вот еще что. Применять "интерфейсные" защитные элементы типа SRV05, NUP4201, NUP4301... вполне возможно, но, если вы собираетесь поставить один элемент для защиты аналоговой части, то смею вас сильно огорчить. Ну, или получите подарок.
Вам надо измерять емкость порядка 10 пФ, а сколько пФ вы внесете, если заведете передатчик и приемник на оду микросхему защиты? ...
Так что - их нужно "две" - на передатчики и на приемник. А, с учетом того, что защиту по передатчику делается на обычном стабилитроне, а вход и защищать не обязательно (но желательно), то данных элементов вообще можно не ставить.
По защите UART те-же требования. Возьмите стабилитроны в корпусе SOD323.

Как перевести SRV05 на 3.3В? Вообще-то, они есть и на 3.3В, но доставаемость мерзкая. Можно сделать проще - на ее вывод Vdd поставить стабилитрон 3.3(4.2?)В, конденсатор 10uF (давить то, что не сможет стабилитрон) и через резистор 1к подвести к питанию устройства (Vcc). Стабилитроны на 3-4.7В чисто декоративные и без подпорки не работают.
У себя ставил вместо стабилитрона TL431 в SOT23 - она хоть напряжение удерживает и тока много не надо.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Датчик влажности - измеряем емкость методом RLC
СообщениеДобавлено: 24 апр 2019, 21:58 
Заглядывает иногда

Зарегистрирован: 18 дек 2015, 23:39
Сообщения: 192
Меня преследует страшный сон: молния бьет рядом - и все датчики одновременно превращаются в хлам :)


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Датчик влажности - измеряем емкость методом RLC
СообщениеДобавлено: 12 май 2019, 03:08 
Заглядывает иногда

Зарегистрирован: 18 дек 2015, 23:39
Сообщения: 192
Детальки уже пришли, а вот первую версию платы только что доразвел.

Позже покомпактнее размещу, если заработает как ожидается.

Если возможно, по гербер-файлам покажите мне, какие ошибки при разводке цепей питания и земли сделал.

Благодарю.

P.S. Герберы смотрю в бесплатной ZofzPCB.


Вложения:
Комментарий к файлу: Настройки zofzpcb
настройки zofzpcb.PNG
настройки zofzpcb.PNG [ 25.71 Кб | Просмотров: 544 ]


Последний раз редактировалось osetroff 21 май 2019, 01:52, всего редактировалось 1 раз.
Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Датчик влажности - измеряем емкость методом RLC
СообщениеДобавлено: 12 май 2019, 03:43 
Старожил
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 18 май 2013, 20:43
Сообщения: 4335
Откуда: Кемеровская область, Киселевск
Вы датчик влажности для огорода разрабатываете?

_________________
RADIOWOLF.RU


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Датчик влажности - измеряем емкость методом RLC
СообщениеДобавлено: 14 май 2019, 02:32 
Старожил

Зарегистрирован: 10 окт 2014, 00:48
Сообщения: 6213
Под датчиком нет металлизации. С одной стороны, это хорошо, с другой - экрана тоже нет.
Второе - на плате видны 4 датчика. Если предположить, что два из них являются передатчиками, то почему они не экранированы?


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Датчик влажности - измеряем емкость методом RLC
СообщениеДобавлено: 14 май 2019, 22:24 
Заглядывает иногда

Зарегистрирован: 18 дек 2015, 23:39
Сообщения: 192
Oxford писал(а):
Вы датчик влажности для огорода разрабатываете?


Бесконтакный датчик влажности для разных типов почв с шимом соленоидного клапана и прочими плюшками (RTC с суперконденсатором для расчета стадии роста растения и выбора времени суток для полива, терморезистор и т.п.).
Плюшки не обязательны, просто, раз уж делаю, стараюсь изначально учесть нужные мне варианты.

Пока экспериментировал только на горшках с разной землей, поливая и оставляя просыхать - наблюдая за показаниями датчика.
Так как есть определенная морока - для определения гравиметрической влажности (масса воды к массе сухой земли) надо взвешивать горшок.
Наблюдал и за показаниями купленного датчика, измеряющего сопротивление.
Но мне не нравятся измерения "в попугаях".
По гравиметрической влажности, например, в моем суглинке, 20% - почти нет свободной воды для растения, 30% - залили растение.
Все же хоть как-то понятнее.

Предыдущая версия удовлетворительно работала только при погружении электродов в кокосовый субстрат, т. к. он просыхает равномерно.
При погружении датчика целиком на разную глубину, либо в почве, просыхающей неравномерно (суглинок), обнаружились недостатки конструкции (измерялось изменение частоты с nand между двумя электродами, один из которых был соединен с GND).

Благодаря u37, в этой версии, пробую измерять комплексное сопротивление между двумя электродами, ни один из которых напрямую не соединен с GND.
Текущая версия на STM32F303.
Планируется четыре электрода (измерение влажности в двух местах, второе место даст намного менее корректные данные, зато пригодится для контроля и предсказания изменения влажности).


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Датчик влажности - измеряем емкость методом RLC
СообщениеДобавлено: 14 май 2019, 22:35 
Заглядывает иногда

Зарегистрирован: 18 дек 2015, 23:39
Сообщения: 192
u37 писал(а):
Под датчиком нет металлизации. С одной стороны, это хорошо, с другой - экрана тоже нет.

А разве экран не повлияет на показания?
Понял, спасибо, попробую и вариант электродов с VSSA экраном за ними.
Сделаю выводы.

u37 писал(а):
Второе - на плате видны 4 датчика.

Это не 4 датчика, это четыре площадки (снизу вверх): A1,B1,B2,A2.
Попробую измерять парами: A1-B1, A1-B2, A2-B2, A2-B1.


Вложения:
Комментарий к файлу: Схема
f303_5.pdf [24.31 Кб]
Скачиваний: 99
Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Датчик влажности - измеряем емкость методом RLC
СообщениеДобавлено: 14 май 2019, 23:31 
Старожил

Зарегистрирован: 10 окт 2014, 00:48
Сообщения: 6213
osetroff писал(а):
А разве экран не повлияет на показания?

На приемник - да. Но и не о нем речь. На передатчик - нет. Измерение в точке А автоматически компенсирует все "ненормальности", что могут возникнуть в датчике.
А экран на передатчике нужен, чтобы не светить в собственный приемник, который находится слишком близко.
Впрочем, и на приемники, точнее трассы к ним, стоит сделать подобие экрана. Понятно, что плохо делать металлизацию под трассой приемника, что что мешает залить землей вокруг этой трассы? Это не очень хороший экран, но лучше, чем "ничего".
Если плохо выразился - залить землей все, оставив зазор (0.3-0.5мм) вокруг трасс и контактов приемников. Зазоры с обеих сторон платы. Тогда добавленная емкость будет не_существенной.
Но здесь так - если модуль приемника будет нависать прямо над платой, то землю экрана стоит удалить, там где очень близко.

По конструкции - четно говоря, я думал, что "приемники" будут ставится на саму плату, для минимизации сторонних проблем.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Датчик влажности - измеряем емкость методом RLC
СообщениеДобавлено: 17 май 2019, 02:37 
Заглядывает иногда

Зарегистрирован: 18 дек 2015, 23:39
Сообщения: 192
u37 писал(а):
По конструкции - четно говоря, я думал, что "приемники" будут ставится на саму плату, для минимизации сторонних проблем.


Извините, что непонятно описываю конструкцию.

Рассмотрим первый измеритель RLC с обкладками (точками) A1 и B1.
На выступающей узкой части платы расположены на верхней стороны платы обе обкладки (точки) A1 (ниже) и B1 (выше).
Дорожка от обкладки A1 идет с нижней стороны платы.
Дорожка от обкладки B1 идет с верхней стороны платы.
То есть, постарался максимально их разнести друг от друга.

На рис 1 вид сверху:

- красным цветом - путь сигнала от DAC до обкладки (точки) A1 (тонкая красная линия - путь снизу pcb);
- оранжевым - путь измеряемого в точке A1 сигнала до ноги ADC контроллера;

- синим цветом - путь измеряемого на обкладке (точке) B1 сигнала до ноги ADC контроллера (на самом деле - до ноги встроенного в контроллер OУ);
- зеленым - путь сигнала через резистор на VSSA (и дополнительный резистор, подключаемый к VSSA через ногу микроконтроллера, по необходимости).

u37 писал(а):

Если плохо выразился - залить землей все, оставив зазор (0.3-0.5мм) вокруг трасс и контактов приемников. Зазоры с обеих сторон платы. Тогда добавленная емкость будет не_существенной.
Но здесь так - если модуль приемника будет нависать прямо над платой, то землю экрана стоит удалить, там где очень близко.


Попробую описать ваши поправки, как понял:

1. Для обкладки (точки) A1 и ее дорожек к/от МК:
- снизу платы, под обкладкой и дорожками - заливка VSSA;
- сверху платы вокруг обкладки и дорожек - заливка VSSA с зазором 0.3-0.5мм.

2. Для обкладки (точки) B1 и ее дорожек к/от МК:
- сверху и снизу платы вокруг обкладки и дорожек - заливка VSSA с зазором 0.3-0.5мм.

Изменил гербер файлы в соответствии с поправками.


Вложения:
Комментарий к файлу: Рис 1
f303_7_1.png
f303_7_1.png [ 33.77 Кб | Просмотров: 437 ]


Последний раз редактировалось osetroff 21 май 2019, 01:53, всего редактировалось 1 раз.
Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Датчик влажности - измеряем емкость методом RLC
СообщениеДобавлено: 17 май 2019, 07:26 
Старожил
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 18 май 2013, 20:43
Сообщения: 4335
Откуда: Кемеровская область, Киселевск
На практике они не нужны эти датчики. Достаточно запрограммировать полив. Важна сама система полива и орошение, именно в систему полива вкладываются деньги.

_________________
RADIOWOLF.RU


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Датчик влажности - измеряем емкость методом RLC
СообщениеДобавлено: 17 май 2019, 10:53 
Заглядывает иногда

Зарегистрирован: 18 дек 2015, 23:39
Сообщения: 192
Oxford писал(а):
На практике они не нужны эти датчики. Достаточно запрограммировать полив. Важна сама система полива и орошение, именно в систему полива вкладываются деньги.


Так вы за автоматизацию полива без обратной связи?
Это как ехать на авто с закрытыми глазами.
При поливе: почвы просыхают по-разному, стадии роста растения (вегетация, цветение, вызревание) - разные, погода, наконец, разная (в холод поливать много нельзя).

Думаю, вы лукавите не упоминая работника, который на глаз определяет влажность и сколько нужно "долить" - и перепрограммирует полив если посчитает нужным.

У меня на огородах - капельные ленты, в саду под деревьями и кустами - капельницы, дома - гроушкаф.
Мороки с правильным поливом хватает.
Датчики спасут много времени тех, кто занимается поливом, и сэкономит воду (и электричество на работу насосов).

Предыдущая версия датчика показала правильность концепции - кокосовый субстрат поливался и просыхал как было запрограммировано.
Обратная связь - и только.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Датчик влажности - измеряем емкость методом RLC
СообщениеДобавлено: 21 май 2019, 01:45 
Заглядывает иногда

Зарегистрирован: 18 дек 2015, 23:39
Сообщения: 192
Заказал на jlcpcb платы с размерами 0603 под пассивку.
Хотел трафарет под пасту в первый раз заказать, но за его доставку почти $20 доплата - дорого (сам шаблон $6).

Плюс, заказал на lcsc компоненты 0402, чтобы, если не впишусь в 0603, их использовать.
Сразу распаяю одну плату с 0402 и попробую запустить.
Если будет работать не хуже, чем с 0603, то разведу под 0402, чтобы уменьшить размеры датчика.

Пока пробую найти фирменную бессвинцовую паяльную пасту.
На lcsc не продают, непонятно почему.
А на али что с чем мешают - неизвестно, в отзывах всякое пишут.
В чипдип SD-528, но на нее ругаются - в ней флюс плохой - паста жидкая и шариками разбегается.


Вложения:
Комментарий к файлу: Гербер файлы
f303_9.zip [42.51 Кб]
Скачиваний: 92
Вернуться к началу
 Профиль  
 
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 44 ]  На страницу Пред.  1, 2

Часовой пояс: UTC + 5 часов


Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Перейти:  

Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group
Русская поддержка phpBB