Cómo medir tres resistencias en un triángulo

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Tengo tres resistencias desconocidas dispuestas en un triángulo (un delta) y necesito determinar una de ellas, que es del orden de 100 veces más grande que las otras dos, en un circuito de medición. Me pregunto si hay una mejor manera conocida de hacerlo de manera práctica.

Esto es lo que estoy pensando. Una forma de fuerza bruta sería configurar un divisor de voltaje para medir entre cada par de nodos, uno a la vez, y luego resolver el obvio sistema de ecuaciones. Eso es tres ciclos de medición separados y no tan gran precisión. No creo que sea posible obtener tres mediciones independientes en un solo ciclo de medición (es decir, usar tres ADC simultáneamente) para resolver el sistema, pero quizás exista una manera inteligente si solo necesito un valor de resistencia y no los otros dos. O, en términos de cómo organizar todo para cada medición, ¿hay una mejor manera, utilizando un puente o algo así, para hacer la medición más precisa (haciendo el mejor uso posible del ADC)?

    
pregunta usethe4ce

2 respuestas

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Es posible realizar la medición en un solo ciclo. La técnica general se llama "protección", y es la técnica básica utilizada por "equipo de prueba en circuito" (ICT) para medir componentes en tableros ya poblados.

En el caso general, una resistencia deseada Runknown se desvía mediante una ruta paralela de al menos otras dos resistencias, para las cuales se puede acceder a un nodo en esa ruta. Este punto se llama nodo de protección.

En el peor de los casos, la ruta de derivación es muy baja resistencia, y lo desconocido es alta resistencia.

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

En este circuito, aplicamos un voltaje de Vref a través de la resistencia desconocida y medimos la corriente que fluye a través de él. El amplificador de tierra virtual mantiene el nodo de sentido en 0v y mide la corriente que sale del nodo de sentido.

¿Cómo hacemos frente a la corriente que también fluye a través de la ruta paralela?

La corriente que fluye a través de Rtop no se mide. La corriente fluye en el nodo de fuerza y, a través del nodo de guarda, no fluye corriente en el nodo de detección. El nodo de fuerza debe tener una capacidad de salida suficiente para controlar cualquier consumo de Rtop actual. La disipación de energía en Rtop es una de las limitaciones de cuán alto se puede usar un Vref.

La corriente que fluye a través de Rbottom se hace cero, manteniendo ambos extremos a la misma tensión. Por lo tanto, la única corriente que fluye fuera del nodo sentido es la corriente a través de Runknown, debido a que Vref lo cruza.

Los efectos de Rtop y Rbottom se han "protegido".

Hay una serie de errores que entrarán en la medición.

a) El amplificador VirtGND no tiene voltaje de compensación cero.

Esto hará que el voltaje en Rbottom no sea cero, y en consecuencia una corriente fluirá a través de él y se agregará a la corriente medida. Este efecto empeora a medida que aumenta la proporción de Runknown / Rbottom. Esto se puede mitigar haciendo que la relación Vref / Voffset sea lo más grande posible.

b) Los tres conductores al 'delta del resistor' tendrán una resistencia finita, lo que causará errores de medición. En el caso de las TIC, hay un conjunto de equipos de medición y un multiplexor analógico que está conectado a potencialmente 1000 componentes en la placa a prueba. Cada camino a través del multiplexor podría tener 10s de ohmios de resistencia, y esta resistencia del cable es demasiado para dar un rango razonable de medición precisa.

Afortunadamente, las conexiones al nodo de fuerza y al nodo de detección se pueden conectar mediante un cable de 'detección de voltaje' y un cable de 'unidad de corriente', de la misma manera que se haría una medición de resistencia de 'terminal 4'. El nodo de protección también debe ser de baja impedancia, pero generalmente en el trabajo de TIC, la conexión a tierra está disponible para todos los terminales localmente y no tiene que pasar por el multiplexor completo, por lo que generalmente se puede realizar mediante una sola conexión física.

Si todavía hay demasiada caída de voltaje a través de la conexión de guarda para mayor precisión (la caída de voltaje en este cable aparece a través de Rbottom, por lo que conduce una corriente de error a través del nodo de detección), entonces el protector simple puede ser reemplazado por un amplificador con un sensor y conexión de unidad al nodo de protección, y una entrada de referencia de voltaje cero.

    
respondido por el Neil_UK
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Con un circuito de tres nodos, es bastante claro que para medir cualquier cosa, es necesario imponer un voltaje en dos de los nodos. En ese momento, puede medir la corriente que fluye a través de la fuente de voltaje, y puede medir el voltaje del tercer nodo en relación con uno de los otros dos.

No, no hay forma de obtener toda la información que necesita en un solo ciclo de medición.

Si desea hacerlo solo con mediciones de voltaje, deberá poder aplicar su fuente de voltaje a cada par de nodos. Esto significa que debe poder conectar a tierra dos de los nodos, y debe poder aplicar su fuente al tercer nodo y a uno de los dos primeros. Esto significa que necesita un total de cuatro conmutadores (más un mux para el ADC).

    
respondido por el Dave Tweed

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