Medición de un potenciómetro de acoplamiento capacitivo

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Nota: esto está en formato de problema / solución, en términos de lo que ya he pensado. Sé que sé lo suficiente como para ser propenso a los problemas de XY, y como tal, si hay un subproblema / subsolución que no tiene sentido, por favor dígamelo como tal.

Problema de la raíz: tengo un potenciómetro cuyo limpiaparabrisas está acoplado capacitivamente, y me gustaría poder leer su posición relativa con un microprocesador. Idealmente, con bastante precisión. (Tenga en cuenta que el microprocesador que tengo solo tiene un ADC de 8 bits, así que necesitaré un ADC (o mejor procesador) de todos modos .)

(En términos generales, un circuito equivalente es un potenciómetro con un condensador conectado al limpiaparabrisas. Tengo acceso a ambos extremos del potenciómetro y al otro extremo del condensador, pero no al nodo interno).

  • Subproblema: No conozco la resistencia exacta del potenciómetro.
    • Solución: use algo que mida la relación de las dos resistencias de condensador a extremo.
  • Subproblema: dicha capacitancia es (muy) baja (~ 20pF?)
    • Solución: use una frecuencia bastante alta y algo con una impedancia de entrada alta.
      • Problema: asegurarse de que los efectos inductivos no sean significativos.

Idea: coloque una onda sinusoidal en un pin del potenciómetro, conecte el otro extremo al suelo y mida la amplitud de la onda sinusoidal en el limpiaparabrisas. (Efectivamente: use el potenciómetro como un divisor de voltaje). Esto requiere una frecuencia bastante alta para tener una impedancia lo suficientemente baja para trabajar, pero eso es factible.

  • Problema: precisión cerca de los extremos
    • Solución: no conduzca olla con rango completo.
    • Solución: use un mejor detector.
  • Subproblema: ¿cómo medir la amplitud?
    • Solución: use un detector de sobres.
      • Problema: susceptible al ruido.
      • Problema: Rizado de salida.
    • Solución: rectifique la entrada y use un detector de corriente.
      • Problema: impedancia de entrada
        • Solución: usar un seguidor de voltaje
          • Problema: encontrar un seguidor de voltaje que funcione en esta aplicación.
      • Problema: Rizado de salida
    • Solución: divide analógicamente la salida del potenciómetro por la onda sinusoidal original
      • Problema: exactitud
      • Problema: cambio de fase

Idea: use el potenciómetro como parte de un oscilador y mida la frecuencia.

  • Problema: No conozco la resistencia exacta del potenciómetro
  • Problema: sensible a la capacitancia exacta
  • Problema: ruido

Entonces: ¿Alguien tiene alguna sugerencia en este frente? Más allá de "estoy loco"?

    
pregunta TLW

1 respuesta

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Esto no es imposible. Conduzca el elemento con un voltaje (preferiblemente una onda sinusoidal) y simplemente desmodule sincrónicamente el voltaje del limpiaparabrisas después de amortiguarlo con un amplificador acoplado a CA. Dado que está conduciendo con un voltaje fijo, la resistencia exacta del elemento no es importante.

Puede probar esto con un amplificador de bloqueo de laboratorio común sin construir nada. También es vagamente similar a cómo funcionan los acondicionadores de señal LVDT.

Sus problemas surgirán de la capacitancia parásita que causará la falta de linealidad y la sensibilidad de frecuencia en el voltaje de activación, que es en parte la razón por la que sugiero una excitación de onda sinusoidal.

Es posible que desee considerar el uso de un LVDT en lugar del pseudo-pot, dependiendo de las restricciones físicas.

    
respondido por el Spehro Pefhany

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