Миллиомметр своими руками схема: 503 Service Unavailable

Миллиомметр своими руками

Приветствую, Самоделкины!
У большинства радиолюбителей при работе с источниками питания, очень часто возникает необходимость измерить сопротивление токовых шунтов, как самодельных, так и промышленных. А как известно обычным мультиметром даже хорошим и достаточно дорогим невозможно измерить сопротивление менее 0,1 Ома.

Произвести замеры сопротивления любого резистора возможно при помощи лабораторного источника питания, который имеет функцию ограничения тока, мультиметра и, думаю, всем хорошо знакомого дедушки Ома, вернее его закона.

Но согласитесь, не плохо бы было иметь специализированное устройство, которое без дополнительных телодвижений способно измерить сопротивление нескольких резисторов и токовых шунтов. Поэтому AKA KASYAN, автор одноименного YouTube канала, решил изготовить такое устройство.

Само устройство получилось довольно компактным, обладает довольно высокой точностью и самое главное не зависит от сетей, так как имеет свой источник питания в лице батареи 6F22 (Крона) с напряжением 9В.


Такой батарейки хватит на довольно длительное время. Основа работы устройства – закон Ома.

В качестве подопытного возьмем резистор с не известным сопротивлением, которое нужно измерить.

Данное устройство имеет систему стабилизации тока на 100 мА и измерительный вольтметр, который измеряет падение напряжения на подопытном резисторе. А зная падение напряжения и ток протекающий в цепи, не составит особого труда понять, какое сопротивление имеет наш испытуемый резистор.

Конкретно в данном примере нет необходимости производить какие-либо дополнительные расчеты, так как выбран ток 100 мА (или 0,1 А), следовательно, 100 мВ (или 0,1В) на вольтметре будет означать, что сопротивление испытуемого резистора 1 Ом. При показаниях 10 мВ – значение сопротивления 0,1Ом, 1 мВ – сопротивление соответственно 0,01 Ом. Как видите все просто, привыкнуть можно достаточно быстро.

Для точной работы нашего самодельного устройства нам необходим вольтметр, который способен корректно измерять очень низкие напряжения. Изначально автор планировал сделать устройство аналоговым, но измерительные головки, которые были испытаны, увы, не могли отображать такие низкие напряжения, и требовалась установка усилитель, чего делать не хотелось, так как в наличии имелся прецизионный цифровой вольтметр, его автор приобрел на широко известной китайской торговой площадке Алиэкспресс.

Данный экземпляр, по словам продавца, имеет довольно малую погрешность, которая составляет всего 0,3 процента. Но не будем доверять продавцу и произведем дополнительную калибровку именно в диапазоне до 100 мВ. Погрешность эталонного мультиметра 1%.


Для калибровки вольтметра на его плате предусмотрен крохотный подстроечный резистор.

Сам вольтметр имеет 3 провода. Черный – это масса, желтый – измерительный плюс, красный провод – плюс питания вольтметра.

Такой вольтметр можно запитать от любого источника постоянного тока с напряжением от 3,5В до 28В.

Данный вольтметр пятиразрядный и теоретически способен измерять напряжение начиная от 100 мкВ. Но последние цифры на дисплее не стоит воспринимать всерьез, ну разве что для округления значений.
Минимальное напряжение, которое вольтметр может отображать более-менее корректно начинается от 1 мВ. Из этого следует, что минимальное сопротивление, которое может измерять наш прибор составляет 0,01 Ом, или 10 мОм.
Стабилизатор тока состоит построен всего на двух компонентах, а именно из токозадающего резистора и микросхемы lm317, которая в свою очередь подключена по схеме стабилизатора тока.


Для тока 100 мА необходим резистор с сопротивлением около 13 Ом. В данном примере автором был использован подстроечный многооборотный резистор СП5-1 родом из далекого СССР.


Данный резистор на 60 оборотов, благодаря чему можно с довольно большой точностью выставить необходимое сопротивление.
Вся схема выполнена на довольно компактной печатной плате. Хотя тут запросто можно обойтись и вовсе без платы из-за минимального количества компонентов.

Прибор собран, теперь необходимо произвести калибровку схемы. Для этого нам понадобится эталонный измеритель тока. В данном случае воспользуемся все тем же мультиметром в режиме амперметра, погрешность прибора в этом режиме около 1-го процента.


Подключаем все по схеме.

Питание – батарея 6F22, вращаем ползунок подстроечного резистора до тех пор, пока на экране прибора не увидим значения тока равное 100 мА.

Этим вся наладка завершена, остается только зафиксировать винт подстроечного резистора.
Корпус для данной самоделки автор решил напечатать на 3d принтере. Как видим получилось не очень аккуратно, ну ладно.


Теперь можно все устанавливать в корпус на свои места.

Ну а теперь переходим непосредственно к испытаниям нашего устройства в деле.

Согласитесь, неплохо правда. В итоге у нас получился компактный и к тому же портативный миллиомметр.

Точность прибора. Погрешность показаний вольтметра составляет 1%, добавляем к этому еще 1% погрешности системы ограничения тока, ну и добавим еще около процента на всякие потери в проводах и соединениях. В идеале получаем погрешность, не превышающую 3%. Но при измерении сопротивлений менее 0,01 Ома и выше 0,5 Ом погрешность возрастает поскольку калибровку устройства мы производили именно на этот диапазон, но и это, согласитесь, неплохо, с учетом того, что стоимость сборки не превышает 5-6 долларов.
Ну а на этом, пожалуй, пора заканчивать. Благодарю за внимание. До новых встреч!

Видеоролик автора:

Источник (Source) Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

cxema.org – Простой миллиомметр своими руками

При постройке блоков питания часто возникает необходимость в измерении сопротивления токовых шунтов. Обычные мультиметры, даже дорогие, не измеряют сопротивление менее 0,1Ома.

Измерить сопротивление любого резистора можно с помощью лабораторного блока питания с функцией ограничения тока, мультиметра и закона Ома, но всегда хочется иметь специализированный  прибор, который без дополнительных хлопот способен измерить сопротивление низкоомных резисторов и токовых шунтов и поэтому было решено изготовить такое устройство.

Разработанный прибор обладает довольно высокой точностью, имеет компактные размеры, питается от встроенной батареи 6F22 на 9 вольт.

Устройство состоит из источника стабильного тока, поддерживающего на выходе ток на уровне 100мА, и измерительный вольтметр, который измеряет падение напряжения на испытуемом резисторе. Зная падение напряжение и ток протекающий в цепи очень легко посчитать какое сопротивление имеет испытуемый резистор.  Но так как выбран ток 100мА, то на резисторе номиналом 1Ом будет падать 100мВ, на резисторе 0,1Ом — 10мВ, на резисторе 0,01Ом — 1мВ. Всё просто, привыкнуть можно очень быстро.

В качестве вольтметра применён цифровой, купленный на алиэкспресс.

Данный вольтметр имеет погрешность всего 0,3%. Из корпуса вольтметра выходят 3 провода – черный масса, желтый -измерительный плюс  и красный плюс питания вольтметра. Такой вольтметр можно запитать от любого постоянного источника с напряжением от 3,5 до 33 Вольт.

Вольтметр 5-и разрядный и в теории может измерить напряжение начиная от 100микровольт, но показания последней цифры не стоит воспринимать всерьез разве что для округления значений, а минимальное напряжение, которое вольтметр может отображать корректно начинается от 1мВ, следовательно, минимальное сопротивление, которое может измерять наш прибор составляет 0,01Ом или 10мОм.

Источник тока состоит всего из двух компонентов – токозадающего резистора и микросхемы LM317, которая подключена по схеме стабилизатора тока.

Для тока 100 мА резистор должен иметь сопротивление 13ом, я использовал подстроечный  многооборотный резистор СП5-1 производства СССР, он на 60 оборотов и можно довольно точно выставить нужное сопротивление.

Схема собрана на небольшой печатной плате, хотя можно обойтись и без неё из-за минимального количества компонентов в схеме.

После сборки нужно откалибровать схемы. Для этого нужен эталонный измеритель тока, в моем случае опять же будет использован мультиметр в режиме амперметра. Погрешность прибора в этом режиме около  1%.

Собираем все по схеме, питание батарея 6F22, вращаем ползунок подстроечного резистора до тех пор, пока на экране прибора не увидим значение тока в 100мА, этим наладка завершена, остается только зафиксировать винт подстроечного резистора, и  можно все установить в корпус.

В итоге у нас получился  компактный, портативный миллиомметр.

Погрешность показаний вольтметра 1 процент, прибавляем к этому еще 1%  – погрешность системы ограничения тока ну и добавим еще около процента на всякие потери в проводах и соединениях, в идеале получаем около 3%, при измерении сопротивлений менее 0,01Ом и выше 0,5Ом погрешность возрастет, поскольку прибор откалиброван именно на этот диапазон, но и это неплохие показатели с учетом того что на сборку  было потрачено не более 5-6 долларов.

Архив проекта тут

⚡️Простая схема миллиомметра | radiochipi.ru

На чтение 3 мин Опубликовано 06.08.2015 Обновлено 07.07.2019

Занимаясь недавно отладкой своей схемы, я обнаружил короткое замыкание слоя питания на землю. Миллиомметра или тестера с эквивалентными возможностями для поиска коротких замыканий у меня не было. Поэтому я вошел в Интернет, чтобы найти описание простого миллиомметра.

Я нашел ответ в технической документации производителя, в который излагались основы четы- рехпроводного измерения малых сопротивлений. В описанном методе использовалась микросхема источника опорного напряжения, служившая входным каскадом для управляемого источника постоянного тока. Я быстро откопал в куче старых компонентов управляемый стабилизатор напряжения LM317.

Между своими выводами VOUT и VADJ эти микросхемы поддерживают напряжение 1.25 В – стабильное напряжение, позволяющее подойти к решению проблемы постоянного тока. Оставалась еще нерешенная проблема диапазона выходных напряжений источника постоянного тока. Схема, над которой я работал, питалась напряжением 3.3 В; таким образом, и напряжение милливольтметра я должен был ограничить этим же значением.

При высоком выходном сопротивлении выходное напряжение LM317, включенной в конфигурации источника постоянного тока, равно входному напряжению. Я хотел использовать лабораторный источник питания или батарею 9 В, напряжение которых изжарило бы на плате любую логику 3.3 В. В идеале мне хотелось ограничить напряжение уровнем 1.5 В. В результате я пришел к схеме, изображенной на Рисунке 1.

IС1 управляет базовым током n-p-n транзистора Дарлингтона Q1. Микросхема стабилизирует напряжение, падающее на выбранном резисторе, образуя, таким образом, источник постоянного тока. В зависимости от подключенного эмиттерного сопротивления, выходной ток источника равен либо 10, либо 100 мА. Выключатель Si позволяет продлить срок службы батареи. Вы можете откалибровать источник тока, подключая резистивную нагрузку между точками А и В и измеряя напряжение на резисторе с помощью цифрового мультиметра.

Я использовал 5 и 10 Ом и устанавливал ток 10 мА в одной позиции переключателя S2 и 100 мА в другой. Для измерения малых сопротивлений к проверяемому участку подключите точки А и В. Диапазон измерений мультиметра переключите на милливольты. Мультиметр покажет напряжение, пропорциональное измеряемому сопротивлению. Если вы откалибруете схему по предложенной методике, показания прибора будут соответствовать 10 Ом/В на диапазоне 100 мА, и 100 Ом/В на диапазоне 10 мА.

Для поиска коротких замыканий на печатной плате подключите А и В к точкам печатной платы, между которыми по вашему предположению может находиться участок с коротким замыканием. Подключите один щуп мультиметра к измерительной точке А, а другой используйте для проверки схемы.

Неизменное напряжение вдоль трассы печатной платы указывает на то, что ток по нему не течет, и данный проводник не является причиной короткого замыкания. Чтобы локализовать точку короткого замыкания, ищите места с наибольшими показаниями мультиметра на участках с низкими показаниями и места с наименьшими показаниями на участках с высокими показаниями.

[info]Компания ТФ Электрика предлагает покупателями максимально широкий ассортимент предложения. В нашем каталоге вы найдете более семи тысяч товаров. Мы осуществляем оптовую торговлю различной электротехнической продукции из России, Германии, Китая, Турции, Беларуси и стран Западной Европы. Из наших конкурентных преимуществ можем выделить доступные цены, высокий профессиональный уровень квалификации сотрудников, качественное и быстрое обслуживание и возможность доставки по России. Наша компания работает с производителями электротехники, являясь официальным дистрибьютором крупных производителей. У нас вы можете найти электротовары, необходимые для строительства дома или же комплектации магазина.[/info]

Миллиомметр своими руками схема

Автор На чтение 15 мин. Опубликовано 12.12.2019

Самодельный миллиомметр

Диапазон измеряемых на практике сопротивлений условно делят на три части: малые сопротивления (менее 10 Ом), средние сопротивления (от 10 Ом до 1 МОм) и большие сопротивления (более 1 МОм). Эти границы достаточно приблизительны и могут различаться. Наиболее распространенные аналоговые и цифровые тестеры и мультиметры предназначены, в основном, для измерения средних сопротивлений. Однако необходимость измерения малых сопротивлений (менее 1 Ом) возникает достаточно часто, например, при проверке обмоток трансформаторов, контактов реле, шунтов и др.

«Измерение сопротивлений основано на преобразовании их величины в ток или напряжение, поэтому при малом сопротивлении получается небольшое падение напряжения либо ток мало отличается от режима короткого замыкания. Если увеличить измерительный ток, на измеряемом сопротивлении может рассеиваться недопустимо большая мощность, в результате чего может «сгореть» резистор. Кроме того, за счет нагрева резистора меняется его сопротивление, что приводит к дополнительной погрешности измерения (температурная погрешность)». Это выдержка одной из статей, которую я нашел в сети. Попробуем разобраться, так ли это страшно на самом деле.
Ну с температурной погрешностью и со сгоранием в нашем случае мы повременим, так как в основном резисторы, сопротивление которых будем измерять, изготавливаются из проволоки. Теперь немного посчитаем. В приборе, схему которого я хочу предложить используется два режима измерения сопротивления. При стабильном токе в 1А (шкала 1 деление = 0,002 Ом) и при стабильном токе 0,1А (шкала 1 деление = 0,02 Ом). Это для головки показанной на фото 1. Как видно из фото, измерительная головка имеет ток полного отклонения 100мкА. Цена маленького деления — 2мкА.

И так, при токе в 0,1А прибор будет измерять сопротивление с 0,02 Ома до 1-го Ома. Т.е. отклонение стрелки на последнее деление шкалы будет соответствовать одному Ому. Допустим меряем 1 Ом. Р=I2•R. Мощность выделяемая на измеряемом резисторе будет равна 0,01Вт. Теперь посчитаем мощность, которая может выделиться на измеряемом резисторе сопротивлением 0,1 Ом при токе 1А. Р = 1•1•0,1 = 0,1Вт = 100мВт. Так что конец Света отменяется. Ток в 1А и 0,1А я выбрал для простоты расчетов, нам же потребуется ток немного другой величины – это связано с конкретным сопротивлением рамки измерительной головки.

Стабилизация тока в схеме осуществляется транзистором VT1 TIP107 и микросхемой DA2 К153УД2. Выбор этой микросхемы связан с ее возможностью работать при входных напряжениях близких к напряжению питания. Транзистор TIP107 можно заменить на КТ973 с любой буквой. Принцип работы приборчика, как вы уже догадались, заключается в измерении падения напряжения на измеряемом сопротивлении при прохождении через его определенного стабильного тока. Какой ток нам нужен на самом деле? Сопротивление рамки у моего измерительного прибора равно 1200Ом, ток полного отклонения – 0,0001А, значит, если мы будем использовать эту головку в качестве вольтметра, нам потребуется подать на ее напряжение величиной = U = I•R = 0,0001• 1200 = 0,12В = 120мВ для отклонения стрелки на последнее деление шкалы. Это означает, что именно такое напряжение должно упасть на сопротивлении в 1 Ом на пределе измерения прибора от 0,02Ома до 1Ома. Значит на данном пределе измерения нам надо пропустить через измеряемый резистор стабильный ток величиной I = U/R = 0,12/1 = 0,12A = 120мА. Тоже самое можно рассчитать и для другого предела, там потребуется ток величиной 1,2А.

Идем дальше. Схема собрана. Перед первым включением тумблер SB1 надо разомкнуть, а резистор R2 выставить в среднее положение (резистор подстроечный многооборотный). Выходные клеммы прибора замкнуты контактами кнопки SB2. Головка пока не подключена. Параллельно резистору R4 = 1Ом подключаем мультиметр, включаем питание и резистором R2, выставляем на нем напряжение примерно 1,2В, что будет соответствовать току, проходящему через него, величиной в 1,2А. Подключаем к клеммам резистор величиной 1Ом, нажимаем на кнопку SB2 – падение напряжения на резисторе R4 не должно измениться, это будет говорить о том, что стабилизатор тока работает. Теперь подключаем эталонный резистор величиной 0,1 Ома. Я брал резистор С5-16МВ1 с процентным отклонением в 1%. Этого для радиолюбителя вполне достаточно. Я думаю, что многие из вас, так же как и я, вряд ли обращают внимания на процентное отклонение сопротивления используемых резистор, да если оно еще и закодировано латинскими буквами. Далее подключаем головку, опять жмем на кнопку «Измерение» и резистором R2 уже окончательно точно выставляем стрелку прибора на последнее деление шкалы. Это мы настроили предел измерения от 0,002 Ома до 0,1 Ома. После этого замыкаем тумблер SB1 и резистором R3 выставляем напряжение на резисторе R4 равное примерно 0,12В, что соответствует току стабилизации 0,12А. К клеммам подключаем якобы эталонный резистор 1 Ом, нажимаем на кнопку «Измерение» и опять же резистором R3 устанавливаем стрелку на последнее деление. Получили предел измерения от 0,02 Ома до 1 Ома. На этом регулировка закончена.

При сборке прибора транзистор VT1 и микросхему DA1 обязательно установите на радиаторы. На таком радиаторе, что показан на фото2, микросхема нагревается до температуры +42С при работе с током 1А. Контакты кнопки «Измерение» должны выдерживать с лихвой ток 1А. От качества этой кнопки напрямую зависит суровая жизнь измерительной головки. Если каким либо образом нарушится контакт, а к клеммам в это время не будет подключен измеряемый резистор, то все напряжение 5В попадет на головку. Операционный усилитель, резисторы и конденсатор установлены на небольшой печатной плате, остальные детали соединены проводниками. В качестве сетевого трансформатора можно применить ТВК -110Л1 от старых телевизоров. Правда придется в нем заменить провод вторичной обмотки на ток 1,2А. Как рассчитать диаметр провода можно посмотреть здесь. Есть еще одна возможность улучшить прибор – сделать его приставкой к цифровому мультиметру — использовать мультиметр вместо измерительной головки, тогда на пределе измерения напряжения оного — 200мВ, можно будет измерять сопротивление резисторов… сейчас посчитаем. Работаем со стабильным током 0,1А, который протекает по измеряемому резистору. Мультиметр показывает 1мВ = 0,001В, значит сопротивление резистора будет равно R = U/I = 0,001В/0,1А = 0,01 Ом. Для тока 1А и при показаниях мультиметра опять таки же 1мВ, сопротивление измеряемого резистора будет = 0,001/1 = 0,001Ом. У меня мультиметр измеряет напряжение до 0,1мВ, значит я могу измерять сопротивления до 0,0001 Ома. К недостаткам этого прибора можно отнести неудобство пользования. Им нельзя например замерить активное сопротивление обмотки двигателя или трансформатора на предмет межвиткового замыкания, потому как нет щупов. Ну все равно во многих случаях он может быть полезен. Успехов всем. До свидания. К.В.Ю. Скачать рисунок печатной платы.

В практике радиолюбителя приходится встречаться с необходимостью измерения низкоомных сопротивлений (до 1 Ом). Решить эту задачу и предназначен простой миллиомметр. Этим устройством можно с достаточной для радиолюбителя точностью измерять сопротивления от 0,0001 до 1 Ома.
При измерении малых сопротивлений с помощью цифровых мультиметров последовательно с измеряемым сопротивлением, назовём его Rx, неизбежно включено сопротивление соединительных проводов, переходное сопротивление входных клемм или гнёзд, контактов переключателя и т.п. Это сопротивление (Rпр.) находится в пределах 0,1…0,4 Ом. Вследствие вышеуказанных причин, реально измеренное сопротивление будет больше Rx на некоторую величину (Rx+Rпр.). Погрешность может доходить до 50 % при измерении очень малых сопротивлений. Для больших сопротивлений эта ошибка невелика, и её можно не учитывать.
Из изложенного понятно, что надо исключить влияние соединительных проводов и т.п. на результат измерения очень малых сопротивлений. Существует метод измерения низкоомных сопротивлений по 4-зажимной схеме на постоянном токе. Применение данного метода полностью исключает влияние соединительных проводов на результат измерения малых сопротивлений. Этот метод используется в данном миллиомметре. Кратко рассмотрим суть метода измерения по 4-зажимной схеме.

На рис.1 (слева) приведена схема измерения сопротивления по 2-зажимной схеме. Красным цветом показан путь измерительного тока. Как видим, ток протекает и через измеряемый резистор и через сопротивление проводов (Rпр) мультиметра, что вносит погрешность в результат измерения. Сопротивление вольтметра не оказывает влияния на измерение Rx, так как обладает очень большим (до 10 МОм) внутренним сопротивлением Rвх. На рис.1 (справа) показана 4-зажимная схема измерения. Из схемы понятно, что сопротивление проводов не оказывает влияния на результат измерения, так как включено последовательно с очень большим внутренним сопротивлением вольтметра. Измерительный ток протекает только через резистор Rx.

Вот схема миллиомметра (рис.2).

Источником питания схемы является батарея с напряжением 9 В. Выключателем SB напряжение от батареи подаётся на микросхему стабилизатора напряжения типа 7806. Конденсатор С1 служит для подавления скачков напряжения. Резисторы R1, VR2 необходимы для установки выходного напряжения микросхемы в пределах 6 В. Потенциометром VR2 устанавливается точная величина выходного напряжения величиной 6В. Потенциометром VR3 устанавливается выходной ток, протекающий через измеряемый резистор Rx равный 100мА (0,1 А). Поскольку резистор VR3 имеет относительно большое сопротивление по сравнению с измеряемым Rx, то погрешность, возникающая при этом вследствие наличия сопротивлений Rx (от 1 мОм до 1 Ом ), будет оказывать влияние на величину тока 100мА в пределах не более 2%.

Конструкция миллиомметра
Внешний вид и вид на монтаж деталей миллиомметра показан на фото 1, 2 и 3. Монтаж деталей выполнен навесным способом, микросхема на радиатор не устанавливалась. В качестве потенциометров VR2, VR3 использованы многооборотные резисторы для более точной установки напряжения и тока. Корпус прибора пластмассовый, размеры 11*6*4 см. Клеммы К1 иК2 металлические. Выключатель питания типа МТ-1.

Подготовка к измерению сопротивления
Подсоединить щупы цифрового вольтметра к клеммам К1 и К2. Подать напряжение от источника питания на схему, включив выключатель SB. Потенциометром VR2 установить выходное напряжение величиной 6 В при неподключённом резисторе Rx. Далее, отключив SB, переключаем мультиметр на измерение тока (щупы остаются на прежнем месте), включаем SB и потенциометром VR3 устанавливаем величину выходного тока 0,1А.

Проведение измерений
Для начала возьмём несколько резисторов известной величины (0,1; 0,2; 0,5 Ом) и измерим их сопротивление, чтобы убедиться в работоспособности миллиомметра.

Не включая питание под клеммы К1 и К2, зажимаем выводы измеряемого сопротивления. Щупы цифрового вольтметра устанавливаем в гнёзда клемм К1 и К2, а предел измерения на отметку 200мВ. Включаем питание и считываем показания прибора.

Допустим, величина измеренного напряжения 22,3 мВ. Ток ранее был установлен 100мА. Делим напряжение на ток и получаем искомое сопротивление. В нашем случае: Rx=22,3: 100= 0,223 Ом. Конечно, принято делить вольты на амперы, чтобы получить Омы, но так удобнее, не надо переводить мВ и мА в вольты и амперы. Точно также измеряем другие эталонные резисторы. Но всё-таки вспомним, что 1 В-1000мВ; 100мВ-0,1В; 10мВ-0,01В; 1мВ-0,001В; 1А-1000мА; 100мА-0,1А. В моём мультиметре наименьший предел измерения – 200мВ, цена деления – 0,1 мВ. Входное сопротивление – около 10 МОм. То есть теоретически можно измерить сопротивление величиной 0,001 Ом (1мОм). Вольтметры с низким входным сопротивлением для наших измерений не годятся.
Итак, мы определили, что проведенные измерения дали реальный результат. Теперь переходим к измерению неизвестного сопротивления. В качестве неизвестных сопротивлений будем использовать шунты из разобранных авометров. При измерении сопротивления самого большого шунта падение напряжения составило 0,5 мВ, ток 100 мА.

Величина сопротивления шунта, рассчитанная по закону Ома, получилась 0,005 Ом. Сопротивление малого шунта, измеренного миллиомметром, равно 0,212 Ом (падение напряжения – 21,2 мВ).
Практическое применение миллиомметр может найти при подборе шунтов для зарядных устройств, измерении сопротивлений в оконечных каскадах усилителей низкой частоты и других устройств, где необходимо измерение малых сопротивлений (переходное сопротивление контактов выключателей, реле и др.).
Измерение низкоомных сопротивлений можно производить и при токах более 0,1 А. Для этого необходимо собрать стабилизатор тока на соответствующий ток. Схемы стабилизаторов приведены на рис.3.

Стабилизатор включается в схему вместо потенциометра VR3. Конечно, это повлечёт за собой установку микросхемы и транзистора на радиаторы соответствующего размера, а также к увеличению размеров прибора.
Сопротивления менее 1мОм (1000 мкОм) измеряют с помощью микроомметров. Измерительный ток может быть величиной до 150 А. Напряжение большой роли не играет.
Если необходимо изготовить шунт для зарядного устройства, а нихрома, константана, манганина нет, то можно воспользоваться шпилькой подходящего диаметра, как показано на фото 9.

Материал шпильки – сталь, бронза, медь и т.п. Передвигая один из контактов по шпильке добиваются нужного сопротивления шунта. Расчёт сопротивления шунта несложен. Будут вопросы – обсудим.

В данной статье мы попробуем научиться измерять малые сопротивления. У радиолюбителей иногда возникает потребность точно определить сопротивление шунта при изготовлении или ремонте амперметра, чтобы он в свою очередь также точно показывал свои единицы измерения или в других целях. Но как это сделать, когда мультиметр не имеет шкалы измерения милли Ом, маркировка либо отсутствует, либо совсем не известна и не понятна? Большинство измерительных приборов имеют минимальную шкалу 200 Ом для измерения сопротивления и 3,5 – 4 разряда, при закорачивании щупов там уже примерно 0,7 Ом, при измерении сопротивления 0,1 Ом ничего не меняется, беда. Сейчас поправим.

Предлагаю использовать для этой цели мостовую схему измерения. Что такое мост должны представлять все, на этом останавливаться не будем. Составим мост из резисторов, подадим на него какое либо напряжение и будем его же измерять, хотя можно и ток измерять, разницы не будет, что более точное у нас под рукой, то и выбираем. Так а причем здесь измерение малого сопротивления? Терпение, все по порядку из далека. Есть такая замечательная вещь как баланс моста. Произведение сопротивлений противоположных плеч моста, при условии его сбалансированности, будут одинаковы. А напряжения и токи при сбалансированности моста будут взаимокомпенсировать друг друга и в сумме дадут 0.

( Пусть R0 это R3, а Rx это R4 )

Итак, исходя из вышеперечисленного, если в мост поставить вместо одного из резисторов наше малое сопротивление произвольного номинала, а другой резистор сделать переменным или подстроечным (по схеме используем два переменных резистора для точности балансировки моста, особенно в том случае, когда под рукой нет многооборотистых переменных резисторов), чтобы добиться баланса моста. Такую схему можно использовать для измерения шунтов и малых сопротивлений:

Схему было собирать лениво, тем более, что плату изготовить нужно достаточно времени, поэтому навесным монтажом был изготовлен подопытный образец схемы. Здесь резисторы R1 и R2 не 1%, но подбирались максимально близкие к сопротивлению заданного номинала, погрешность сопротивления не превышала 0,5 % при комнатных условиях.

Но нужно знать как получить точное значение измеряемого сопротивления. Во первых, главное особенностью такое схемы является то, что с помощью нее “умножается” измеряемое сопротивление. А это значит, что необходимость в шкале на милли Омы в мультиметре отпадает. Сопротивление в 0,1 Ом уже можно будет измерять на шкале в кило Омы. Только измерение будет теперь не прямым, а косвенным, придется использовать немного математики и подсчитывать конечный результат измерения.

Определимся какой диапазон номиналов будем измерять (имеется ввиду малое сопротивление или сопротивление шунтов). Для этого нужно выбрать номиналы переменных резисторов:

По схеме используем два переменных резистора для большей точности взаимодействия, 1 кОм и 100 Ом. Такое сопротивление переменных резисторов позволит измерить максимально большое сопротивление в 1,1 Ом, минимальное с сохранением точности измерения 0,01 Ом (при Rx=0,01 Ом R0 должно быть 10 Ом, которые также нужно достаточно точно измерять своим мультиметром)

И номиналы постоянных резисторов, чтобы мост легко балансировался и было удобно подсчитать номинал шунта или малого сопротивления:

Кратность резисторов относительно друг друга лучше всего брать именно такой – 10, 100, 1000, чтобы быстро подсчитать конечный результат, хотя никто не запрещает брать не круглые числа, чтобы потом считать еще и с калькулятором. По схеме это отношение 100.000 к 100, то есть умножитель на 1000.

Собираем схему. Использовать можно любые подстроечные или переменные резисторы, но для большей точности советую взять многооборотистые подстроечные или переменные резисторы, а постоянные использовать с допуском не более 1%, а лучше еще меньше. В качестве элемента питания по схеме используется “Крона” на 9 вольт, можно заменить на любой другой источник. Конденсаторы на случай использования блоков питания для фильтрации. Схема в нашей конфигурации сопротивлений потребляет 90 мА от батарейки 9 В, поэтому для частых измерений, конечно, целесообразней использовать блок питания. Схема собрана, теперь изучаем методику измерения. После подсоединения измеряемого сопротивления, необходимо подать на схемку напряжение, не важно какое, но чем больше оно, тем больше точность, устанавливаем измеритель на предел 200 mV и приступаем к процессу балансировки моста путем вращения подстроечного резистора до появления полного нуля на вольтметре. Это значит, что мост сбалансирован и все выражения теперь справедливы к нашей схеме. Далее измеряем сопротивление подстроечного резистора и вычисляем значение малого сопротивления:

или более красиво вот так

(219 Ом * 100 Ом)/100 кОм получаем 0,219 Ом сопротивление шунта (смотри видео).

Или проще полученный результат необходимо разделить на 1000 (так как 100кОм/100Ом будет 1000 – наш умножитель) в нашем случае. И что же мы видим? Да! Это и есть сопротивление, которое мы измеряли 0,219 Ом (

0,22 Ом). В пределах хорошей точности, а если учитывать погрешности при измерении и взаимодействии со схемкой – идеально.

Теперь не нужно будет ломать голову, когда возникнет необходимость в подобных измерениях. Схема проста, но не многие знают о ней.

К статье прилагается печатная плата для изготовления мини приставки к мультиметру и проект Proteus для любопытных проверить это чудо, но ленивых, чтобы собрать схему.

СХЕМА ПРИСТАВКИ МИЛЛИОММЕТРА

В повседневной практике радиолюбителя пожалуй ни одна из измеряемых электрических величин не бывает часто столь малой и не требует такого точного её измерения  как сопротивление. Наименьший предел измерения сопротивления, имеющийся в большинстве цифровых мультиметров, составляет 200 ом. Отсюда естественным образом следует, что точное измерение сопротивлений с меньшими значениями практически невозможно. В качестве примера можно назвать измерение сопротивления обмоток трансформатора или подбор шунта для измерительной головоки. Выходом в создавшейся ситуации будет изготовление приставки к уже имеющемуся мультиметру.

Выбор пал на радиоконструктор (повторяемость схем в набор высокая + готовая печатная плата + стоимость деталей вполовину меньше чем в рознице) и на его основе была собрана вот такая приставка. Корпусом послужила подходящая коробочка из пластмассы.

Схема приставки миллиомметра

Работа схемы приставки миллиомметра основана на определении падения напряжения на предмете измерения, при протекании через него фиксированного тока. Ток формируется генератором на транзисторе. Работой транзистора управляет усилитель на микросхеме TL062, которая питается стабилизированным напряжением от микросхемы 78L05. Предел измерений изменяется при помощи переключателя SA1. Диод, подключённый параллельно объекту измерения предохраняет мультиметр при включении приставки без измеряемого компонента. Особо следует заметить, что кнопка SB1 включается только исключительно на время проведения измерений. От себя добавил в схему светодиод с ограничивающим резистором номиналом 1,2 кОм для индикации включения («оживил» конструкцию).

Печатная плата довольно компактная, но можно сделать её ещё меньше, особенно применив смд компоненты.

А на существующую плату дополнительно свободно поместились:

• разъём подключения питания 
• радиаторы на транзистор и стабилизатор
• основание под кнопку включения приставки

На нижней части корпуса были смонтированы штыри соединяющие приставку с гнёздами мультиметра.

Конструкция помещённая в корпус, имеет совсем уже другой вид…

Для настройки приставка присоединяется к гнёздам мультиметра «mA» и «СОМ», предел измерения ставиться на 200 mA постоянного тока, подводится питание (9 вольт) к разъёму, переключатель в положении «отжат» (измерение до 2 Ом) нажимается кнопка включения и отвёрткой, через отверстие в верхней части корпуса, устанавливается, регулировкой резистора R7, ток 100mA.

Затем переключатель переводиться в положение «нажат» (измерение до 20 Ом) и устанавливается, регулировкой резистора R4, ток 10mA.

Для производства измерений приставка присоединяется уже к гнёздам «СОМ» и «V», предел измерения ставиться 200 mV постоянного напряжения. На фото на пределе измерения приставки «до 2 Ом» 1% резистор сопротивлением 0,33 Ом.

А это 1% резистор сопротивлением 1 Ом на пределе «до 20 Ом». Точность измерения приставкой очень даже достаточная, что позволяет решать все вопросы по измерению малых сопротивлений возникающих в процессе занятий электроникой. Скачать архив с описанием можно по ссылке. Собрал и опробовал приставку Babay. 

   Форум по измерительной схемотехнике

Что такое миллиомметр и для чего он нужен

Смотрите также обзоры и статьи:

Всем хороши универсальные измерительные приборы. И величин много измеряют. Если в старых стрелочных авометрах максимум можно было рассчитывать на напряжение, сопротивление и ток, то сейчас цифровые мультиметры замеряют и емкость и частоту и температуру, причем с приемлемой для радиолюбителей и профессионалов точностью.

Хотя на этом пункте остановимся более подробно.

Далеко не всегда при выборе обращают внимание на такую паспортную величну как погрешность. 1 или 2 процента – какая в принципе разница ?

Для радиотехнических конструкций, собранных самостоятельно или при ремонте готовых, в подавляющем большинстве случаев не важно, какой резистор будеть поставлен на замену – 10 КОм или 10,1 КОм. Если речь конечно не идет о высокоточных радиодеталях.

Но бывают случаи, когда играют роль не десятки, и единицы, а даже десятые и сотые доли Ома, и тогда весь огромный перечень измерительных инструментов сужается до одного единственного, который носит звучное и понятное название миллиомметр, которое красноречиво очерчивает сферу его применения.

В связи с этим возникает 2 вопроса.

1. Почему нельзя использовать те же мультиметры ?
2. Что это такое и в каких случаях используется ?

Отвечаем по порядку. А про измерительные щупы забыли ? Точнее про их сопротивление. В большинстве случаев его не учитывают, но ровно до тех пор, пока величина измеряемого сопротивления не начинает приближаться к показателю щупов. И чем эти значения ближе, тем меньшую точность будет иметь результат.

Поясним на примере. Пусть щупы имеют сопротивление 1Ом. И измеряемый радиокомопонент тоже 1 Ом, тогда омметр естественно покажет суммарные 2 Ома.

Никудышний замер ! Ошибка в 2 раза.

Вот теперь пришло время ответить на второй вопрос – что это такое и где применяется.

По большому счету, можно обойтись и без него. Вопрос не столько в измерительных инструментах, а в выборе правильной схемы измерения. И главное здесь – решить проблему: как исключить влияние сопротивления щупов и вообще любых проводов.

Первое что приходит на ум – увеличить сечение. Представим себе щупы, увеличенные по толщине допустим в 5 раз. Конечно никто с такими гигантами работать не будет. Тяжелые и не гибкие.

Как быть ?

Самодельный миллиомметр можно собрать из следующих устройств:

1. Блок питания, аккумулятор, батарейка или любой стабилизированный источник питания.
2. Амперметр.
3. Вольтметр.

Ну и конечно измеряемое сопротивление.

Кстати существуют схемы, собранные своими руками, как приставки, для измерения активных омических сопротивлений с дискретностью 0,001 Ом.

В свое время чья-то умная голова придумала так называемую 4-х проводную схему измерения малых сопротивлений.

Ток от источника проходит через нагрузку, сопротивление которой нужно измерить. Напряжение падает на подводящих проводах – первом и втором и на самой нагрузке.

А теперь главное – подсоединяем к выводам нагрузки еще 2 провода вольтметра.

Получается 4-х проводная схема самодельного измерителя сверх малых сопротивлений.

В чем ее фишка ?

Ток одинаков во всей цепи. И нам мешает только падение напряжения на паре соединительных проводов.

Но как только мы подключаем к выводам измеряемого резистора вольтметр, прибор автоматически как бы отсекает и первый и второй подводящий провод и измеряет чистое падение исключительно на нагрузке.

Извините, скажете Вы. А сопротивление второй пары проводов от вольтметра, Вы учитываете ?

Вопрос правильный. Но значение тока, протекающего по основной цепи, в десятки, а может и сотни раз больше, чем по второй, измерительной паре проводов..

Поэтому микротоки от нагрузки до прибора, можно не учитывать.

И последний шаг, который нам нужно сделать. Это поделить напряжение на ток, измеренное приборами и получить точное значение сопротивления.

Удобна ли в практическом данная схема ?

Конечно нет. Ну может быть только в домашних условиях для разовых замеров. Если допустим кто-то задался целью проверить, какое отклонение имеет постоянный прецизионный резистор, который предстоит впаять в печатную плату.

Но миллиомметры нужны преимущественно для других задач, зачастую связанных с жизнью людей и работоспособностью промышленного оборудования.

Вот лишь несколько примеров:

• измерение сопротивления контуров заземления;
• проверка качества кабелей для заряда аккумуляторов, в том USB переходников;
• измерение сопротивления силовых проводов и трансформаторов;
• проверка сопротивления контактов, клемм, кнопок, выключателей. Казалось бы их сопротивление нулевое, но это если все в порядке, поверхности чистые, без окислов, а гайки или другие крепежные элементы хорошо затянуты.
• проверка заземляющих контуров в домах и квартирах.

Большинство жителей сталкиваются с подключением заземления стиральных машин и бойлеров, а для радиоэлектронщиков важно, чтобы были защищены от статического электричества паяльная станция или лабораторный блок питания, имеющий специальный заземляющий вывод.

Причем указанные задачи могут в течения дня выполняться на разных объектах не только в пределах одного предприятия, но и вообще в километрах друг от друга.

Подойдет ли наша самодельная схема с несколькими устройствами ?

Конечно нет. Еще и считать вручную приходится. Калькулятор с собой возить что ли.

Поэтому в продаже можно встретить и купить уже полностью готовый к применению миллиомметр, причем надо признать, что по внешнему виду он очень смахивает на другой прибор – мегаомметр, инструмент электрика, как и паяльник, выполняющий прямо противоположную функцию. На фото – экземпляр от бренда Peakmeter.

Для “милли” чем меньше сопротивление заземления, тем лучше, а для “мега” – чем больше сопротивление изоляции кабеля, тем лучше.

Сам прибор, еще называемый тестер заземления, компактный, можно даже сказать стильный, оснащен измерительными щупами в комплекте и поставляется в защитном чехле. Имеет кнопку тестирования и переключатель диапазонов.

Опубликовано: 2019-08-15 Обновлено: 2020-02-15

ПОДХОДЯЩИЕ ТОВАРЫ

Поделиться в соцсетях

Миллиомметр своими руками – Artofit

Здесь описан порядок модернизации магнитофона Маяк 233, чтоб он мог работать в качестве bluetooth колонки, принимать FM радиостанции и воспроизводил мелодии с USB носителей и SD карт. За основу взята плата из этого обзора. Во эта плата в Маяке: Теперь более подробно о модернизации: Вначале нужно открутить верхнюю крышку магнитофона и удалить лентопротяжный механизм и “лишние” платы. Значит я удалил (они мне больше не понадобятся): 1) Лентопротяжный механизм, вместе с электродвигателем, счетчиком расхода ленты и прочим 2) Устройство управления режимами (А11) 3) Генератор стирания и подмагничивания (А3) 4) Усилитель воспроизведения (А8) 5) Усилитель записи оконечный (А5) Далее нужно переделать плату управления (А12): Для управления режимами было решено использовать не родные кнопки декодера, а вывести управление на плату управления режимами магнитофона. Для этого сначала с выключателей я снял “пружинки” и удалил пластины, чтобы кнопки не фиксировались при нажатии. После этого выключатели собрал назад, а лишние пластины выбрасил: Следующим шагом я сделал так, чтоб коммутация на плате управления соответствовала схеме кнопок управления на декодере: Для этого на плате монтажным ножом под линейку я сделал 4 разреза (до текстолита) отсоединив таким образом контакты выключателей от дорожек и скоммутировал по новому при помощи проводков и резисторов: Плату управления при помощи двух проводов подключил параллельно кнопки “Next” (единственной кнопке подключенной без сопротивления) платы декодера и убедился, что все кнопки на плате управления работают как им и положено. Плата была внедрена в магнитофон следующим образом: На место крепления лентопротяжного механизма при помощи 4х винтов с гайками прикрутил лист гетинакса с просверленными отверстиями под плату декодера и переднюю панель: После этого прикрутил плату декодера, отрегулировав необходимое расстояния между текстолитом и платой при помощи гаек: Самое ответственное занятие передняя декоративная панель. Ее я изготовил из оргстекла со сломанного лотка бумаги от принтера HP1200 (на картинке он новый и красивый, я же использовал поломанный и поцарапанный): Для этого я вырезал пластину по размеру немного превышающую размер подкассетника, просветлил 4 отверстия под крепежные винты и с помощью монтажного ножа и пары надфилей пропилил отверстия под SD карту и USB порт. Далее, предварительно заклеив место под индикатор и инфракрасный порт (я использовал обычный скотч), покрасил переднюю панель матовой черной аэрозольной краской. Получилось вот так: После сборки передняя панель выглядит так: Ниже представлена схема подключения платы декодера к магнитофону. Для питания решено было использовать напряжение +15В блока питания Маяка 233, подключив их через DC-DC преобразователь, купленный на ebay за 1$. На входе преобразователя 15В, на выходе подстроечным резистором выставлено 12В. Согласно схемы управления декодером одна кнопка подключена к схеме напрямую, через резистор с нулевым сопротивлением (другими словами перемычкой). Переделанная плата управления магнитофона Маяк 233 подключена параллельно этой кнопке. Так, как я в магнитофоне платы шумоподавителей решил оставить, то сигнал левого и правого каналов подключил на их входа (точки Л1 и П1). Можно обойтись и без этих плат, подав сигнал после плат шумоподавителей (точки Л2 и П2 соответственно). Чтобы работал индикатор уровня канала, сигналы левого и правого каналов, через резисторы 15кОм подключил на вход предварительного усилителя платы индикации, собранного на микросхеме K157УД2, расположенной на основной плате магнитофона. Переменные резисторы (согласно схемы R33 и R34) я выпаял, чтобы отключить от схемы микросхемы коммутации сигнала. Напряжение питания 15 В берется с платы блока питания магнитофона: На этом модернизацию магнитофона Маяк 233 можно считать законченной. Вот фото конечного устройства:

Постройте точный миллиомметр

Миллиомметр – это удобный настольный прибор для измерения малых значений электрического сопротивления. В этой статье Марк Дридгер подробно описывает, как построить миллиомметр на основе микроконтроллера, который точно измеряет сопротивление постоянному току от 10 мОм до 10 кОм.

---

Я построил миллиомметр на базе Arduino, который точно измеряет сопротивление постоянному току от 10 мОм до 10 кОм. Я использовал осторожные методы проектирования, чтобы устранить множество источников ошибок, вместо того, чтобы прибегать к дорогостоящим компонентам.Миллиомметр полезен для таких задач, как измерение сопротивления обмоток трансформатора и индуктора, токовых шунтов амперметра и сопротивления дорожек печатной платы.

Готовый миллиомметр

Метод измерения

Миллиомметр вычисляет значение тестируемого резистора (Rx) путем измерения напряжения на нем и напряжения на последовательно соединенном известном эталонном резисторе (Rr) при испытании Текущий. Измеренное сопротивление просто: Rx = Vx / Vr × Rr.

Метод, называемый синхронным выпрямлением (также известный как синхронный усилитель), используется для повышения точности.Направление испытательного тока меняется, и измерения Vx и Vr производятся синхронно с изменением направления испытательного тока. Как мы увидим, это устраняет ряд источников ошибок и легко реализуется на Arduino.

Синхронное выпрямление можно рассматривать как узкополосный фильтр на частоте переключения, реализованный с использованием смесителя (умножителя) на частоте переключения, за которым следует фильтр нижних частот на постоянном токе (усреднение). Обычно частота переключения должна быть достаточно высокой (скажем, 1 кГц), чтобы можно было использовать усилители с высоким коэффициентом усиления, связанные по переменному току, и сместить полосу пропускания фильтра подальше от наведенных линейных напряжений переменного тока 60 Гц.В этой реализации относительно низкая скорость преобразования АЦП не позволяет нам использовать высокую частоту переключения. Однако мы сохраняем многие другие преимущества синхронного выпрямления в отношении уменьшения погрешности измерения и добиваемся повышения точности другими способами.

Реализация

Arduino используется для управления синхронным выпрямлением, считывания напряжений Vx и Vr, а затем вычисления и отображения значения тестового резистора. Испытательный ток получается путем параллельного включения четырех выводов ввода / вывода через токоограничивающие резисторы для каждой из ветвей истока и стока.

Схема

Это увеличивает испытательный ток примерно до 100 мА, что по-прежнему находится в пределах 40 мА / вывод и 200 мА / микросхема процессора Arduino, а также предела 150 мА встроенного стабилизатора напряжения Pro Mini. Исток и сток поочередно управляются высоким и низким, чтобы произвести испытательный ток.

Загляните внутрь измерителя

Измерение Vx и Vr выполняется с помощью АЦП Analog Devices ADS1115, который имеет два дифференциальных входа, усилитель с программируемым усилением (PGA) с 16-кратным максимальным усилением и 16-битной точностью в очень маленьком 10 Пакет MSOP.Устройство стоит от 10 до 15 долларов за небольшой модуль на печатной плате. Последовательные резисторы и пленочные конденсаторы на аналоговых входах обеспечивают некоторую защиту от перегрузки и фильтрацию шума. При максимальном усилении разрешение измерителя составляет примерно 75 мкОм / бит. Каждое измерение состоит из двух циклов синхронного выпрямления, по 100 выборок на цикл, всего 200 выборок.

Для дисплея используется OLED-модуль с интерфейсом I2C, хотя другие опции могут быть заменены соответствующими изменениями кода.Счетчик питается от батареи 9 В. Напряжение аккумулятора считывается через один из аналоговых входных портов. Измерения запускаются нажатием тестового переключателя, чтобы максимально продлить срок службы батареи и минимизировать ошибки самонагрева в эталонном резисторе. Каждое измерение занимает примерно 2 с. Приобретенные модули используются для Arduino, ADS1115 ADC и OLED-дисплея 64 × 128, что упрощает сборку.

OLED для отображения данных

Конструкция

Счетчик построен с использованием приобретенных модулей и небольшого куска прототипной платы для щита.Модули АЦП и дисплея доступны из нескольких источников, и вы можете использовать любой модуль Arduino по вашему выбору. (Фотографии и компоновка относятся к Pro Mini.) Прокладывайте проводку аналогового входа АЦП коротко и подальше от процессора. Используйте четырехпроводное соединение с эталонным резистором. Припаяйте привод, который дальше всего от корпуса, а датчик – ближе. Модуль дисплея установлен на обратной стороне макетной платы. Соединения SDA / SCL I2C передаются от модуля Arduino к прототипной плате с помощью короткого кабеля и разъема, поскольку они не находятся на обычном 0.Сетка 1 дюйм.

Макет Protoboard

Модуль ADS1115 включает подтягивания, которые необходимы на интерфейсных линиях I2C (SDA, SCL). Для датчиков я использовал шестиконтактный разъем GX-16-6. Два дополнительных контакта использовались для замыкания цепи батареи на стороне заземления, включая и выключая измеритель при подключении зондов.

---

Полная статья опубликована в Circuit Cellar 314 (сентябрь 2016 г.).

Марк Дридгер экспериментирует с ламповым аудио и электроникой более 35 лет.Он получил степень бакалавра и магистра в области электротехники в своей родной Канаде. Марк проработал в телекоммуникационной отрасли в течение последних 28 лет на различных технических, деловых и руководящих должностях. В настоящее время он является операционным директором Procera Networks и живет в Далласе, штат Техас.

Редакционная группа Circuit Cellar состоит из профессиональных инженеров, технических редакторов и специалистов по цифровым медиа. Вы можете связаться с редакционным отделом по адресу [email protected], @circuitcellar и facebook.com / circuitcellar

Спонсируйте эту статью

Измерьте очень малые сопротивления, построив свой собственный миллиомметр – Блоги – Виртуальный класс для университетской программы ADI

Измерьте очень малые сопротивления, построив собственный миллиомметр

Наименьший диапазон сопротивления типичного цифрового мультиметра с тремя с половиной разрядами составляет 200 Ом с разрешением 0,1 Ом. Гораздо более дорогой специализированный настольный миллиомметр высокого класса будет поддерживать более низкие диапазоны и четырехпроводные измерения.

Зачем вам нужен миллиомметр? Для тестирования и отладки кабелей, разъемов, дорожек на печатных платах и ​​других видов корпусов с низким сопротивлением. Для измерения последовательного сопротивления силовых катушек индуктивности, которое может составлять несколько десятых Ом. Для точных измерений таких компонентов, как переключатели и контакты реле, вам необходимо разрешить значения сопротивления 1 Ом или меньше с разрешением в миллиомах. Сопротивление контактов из-за окисления или коррозии потребует значительного тока, чтобы пробить любую пленку, образовавшуюся на контактах.

Так называемый метод измерения Кельвина

«4-проводный» метод измерения низкого сопротивления показан на рисунке 1. Этот метод устраняет влияние сопротивления проводов испытательного оборудования и зонда. Ток известного значения от источника тока принудительно протекает через испытательное сопротивление. Вольтметр используется для измерения (определения) падения напряжения на резисторе ВНУТРИ подключений принудительного тока. Четыре провода, подключенные к проверяемому сопротивлению, обозначены как F + и F – для силовых соединений и S + и S- для сенсорных соединений.Затем закон Ома можно использовать для расчета только сопротивления между S + и S-. Падение напряжения в токовой петле из-за какого-либо сопротивления в силовых испытательных проводах F + и F- вольтметр не обнаруживает. Любое сопротивление в измерительных проводах S + и S-sense не имеет значения, учитывая предполагаемый очень высокий входной импеданс вольтметра.

Рисунок 1 «4-проводное» измерение или метод измерения Кельвина

Поскольку падение напряжения на неидентифицированном сопротивлении измеряется на наконечниках щупа, сопротивление измерительных проводов, по которым проходит постоянный ток, не учитывается.Проверяемое сопротивление можно найти, разделив падение напряжения между датчиками на испытательный ток.

Испытательный ток для типичного цифрового мультиметра в диапазоне 200 Ом обычно составляет от 1 до 2 мА. Для диапазонов более низких сопротивлений, таких как 20 Ом или даже 2 Ом, испытательный ток необходимо увеличить до 20 мА и 200 мА. В специализированных миллиомметрах обычно используются испытательные токи в диапазоне от 100 мА до 200 мА, а иногда они могут достигать 1 А.

Объединив несколько компонентов из набора аналоговых деталей ADAPL2000 и ADALM1000, вы можете создать свой собственный миллиомметр, который может выполнять 4-проводные измерения очень малых сопротивлений.

Программируемые источники тока в ADALM1000 могут подавать что угодно от -200 мА до +200 мА. Это делает его идеальным для использования в качестве источника сигнала для миллиомметра. Входной диапазон от 0 до 5 В ADALM1000 также хорошо подходит в качестве измерительного вольтметра. 16-битный АЦП имеет достаточный динамический диапазон для измерения очень малых напряжений, но это не дифференциальный вход, что делает его непригодным для 4-проводных измерений. Чтобы исправить этот недостаток, необходимо использовать схему преобразователя дифференциала в несимметричный.

Одна из частей, включенных в комплект, – это ИС монитора токового шунта AD8210. Эта схема чаще всего используется для измерения неизвестного тока, протекающего через известный шунтирующий резистор малого номинала. Небольшое дифференциальное падение напряжения на шунте усиливается фиксированным коэффициентом усиления 20 и соотносится с опорным уровнем постоянного тока на выходе, часто с землей. Блок-схема на рисунке 1 из таблицы данных AD8210 показана здесь на рисунке 2.

Рисунок 2 Блок-схема AD8210

Выходное напряжение AD8210:

В _ВЫХОД = I _{ВЫКЛЮЧЕНИЕ} × R _{ВЫКЛЮЧЕНИЕ} × 20

Перестановка для измеренного тока:

I _SHUNT = V _ВЫХОД / (R _SHUNT × 20)

Мы также можем перевернуть это уравнение, чтобы измерить сопротивление:

R _DUT = V _OUT / (I _TEST × 20)

Практический диапазон испытательных токов от источника в M1K составляет от 5 мА до 150 мА (или немного выше).Диапазон измерения входного напряжения одного из входов ALM1000 составляет от 0 до 5 В. AD8210 имеет коэффициент усиления по напряжению 20. Предполагая, что AD8210 питается от фиксированного источника питания +5 В и диапазона входного напряжения 5 В от ADALM1000, что соответствует максимальное дифференциальное напряжение на входах AD8210 5/20 или 250 мВ. Для испытательного тока 150 мА, что дает максимальное сопротивление 250 мВ / 150 мА или 1,667 Ом. Если мы примем разрешение 1 мВ для входного диапазона 0-5 В ALM1000 или разрешение 0,05 мВ на тестовом сопротивлении, то приблизительное разрешение сопротивления будет равно 0.3 мОм при 150 мА. Наибольшее сопротивление, которое можно измерить на практике, составляет около 50 Ом при испытательном токе 5 мА.

Для использования AD8210 с ADALM1000 выполняются следующие подключения, как показано на рисунке 3. Резистор R ₁ вставлен последовательно с источником тока канала А, поскольку драйвер нестабилен, управляя нагрузками намного меньше 10 Ом. Фактическая стоимость ₁ рэнд не имеет значения и не учитывается при измерениях.

Рисунок 3 Подключения ADALM1000

AD8210, вероятно, будет иметь небольшое выходное смещение.Если канал A установлен в режим Hi-Z, то есть без источника тока, среднее напряжение, наблюдаемое на канале B (также в режиме Hi-Z), будет смещением. Это можно обнулить в программном обеспечении ALICE, используя запись смещения канала B. Теперь, когда смещение установлено на ноль, мы можем проводить измерения.

Для проведения измерения источник канала А устанавливается в режим SIMV и постоянный ток. Значение желаемого испытательного тока, скажем +150 мА, вводится в значение канала A Max.

Измеренное сопротивление можно рассчитать по следующей формуле, введенной как пользовательская формула измерения канала А:

DCV2 / (20 * DCI1 / 1000)

Значение, возвращаемое в переменной DCV2, представляет собой среднее напряжение канала B, а значение, возвращаемое в DCI1, представляет собой средний ток канала A.Коэффициент 20 – это фиксированное усиление AD8210, а коэффициент 1000 преобразует мА в ток.

Выполнение “4-проводных” соединений

На фотографии мы видим ADALM100, подключенный к небольшой беспаечной макетной плате, на которой находится AD8210. Четыре мини-зажима используются для подключения к испытательному резистору, в данном случае силовому резистору 1 Ом. Красный и черный зажимы – это провода F + и F- соответственно, а синий и зеленый зажимы – это провода S + и S- соответственно.Обратите внимание, что сенсорные соединения находятся рядом с корпусом резистора, а силовые соединения находятся на концах проводов.

Пример подключения

На рис. 4 показан увеличенный снимок экрана с измерениями настольного осциллографа ALICE. Расчетное сопротивление (Ом) составляет 0,9989 Ом для этого конкретного резистора 1 Ом 5%. Дисплей испытательного тока канала A показывает ток 150 мА, а также отображается напряжение канала B (выход AD8210).

Рисунок 4 Крупный план экрана измеренного значения

Также на фотографии показаны некоторые другие резисторы с малым номиналом 1% и резисторы для точной калибровки, которые есть у меня в лаборатории.Вы могли заметить, что два калибровочных резистора имеют четыре вывода, так что соединение Кельвина выполняется внутри корпуса для максимально возможной точности. Два прецизионных резистора по 50 мОм. Рисунок 5 представляет собой увеличенный снимок экрана с измерениями настольного осциллографа ALICE для одного из резисторов 50 мОм. Измеренное значение составляет 49,5 мОм.

Рисунок 5 Крупный план экрана измерения 50 мОм

Использование таких устройств, как мини-захваты, допустимо для выводов проводов на некоторых компонентах, но другой вариант выполнения соединений Кельвина – это использование специальных испытательных щупов и зажимов.Эти испытательные провода специального назначения могут быть довольно дорогими, часто от сотен долларов и более. Некоторые выглядят как обычные тестовые пробники, но с двумя острыми битами, а не с одной точкой.

Пробники Кельвина

Для любителей Adafruit предлагает эти пружинные зажимы Кельвина по цене 2,50 доллара за штуку без проводов. Каждая сторона пластикового зажима электрически изолирована. Эти клипы также можно заказать через Digikey.

Двухпроводной зажим для проверки Кельвина

У меня есть несколько пар этих пинцетов для тестовых проводов SMD, которые также можно использовать в некоторых случаях для выполнения соединения силы / чувствительности по Кельвину прямо на выводе компонента.

Пинцет для тестовых проводов SMD

Будущая работа

Использование полноразмерного настольного осциллографа ALICE является излишним для миллиомметра. Был написан первый этап работы с автономным инструментом, очень похожим на другие инструменты DC, предлагаемые в пакете программного обеспечения ALICE. Он должен быть включен в следующий выпуск инструментов ALICE. Этот автономный инструмент включает в себя функции для ручного и автоматического обнуления напряжения смещения канала B и тока смещения канала A.

Кроме того, поскольку источник тока в ALM1000 является биполярным, в будущей версии должна быть возможность чередовать положительный и отрицательный испытательный ток и таким образом обнулять любое смещение.

Использование макетной платы без пайки для подключения к AD8210 может быть немного нестабильным из-за смещения смещения при изгибе проводов. Чтобы попытаться свести к минимуму вариативность, я разработал небольшую вставную отрывную плату размером 1 на 1 дюйм (но еще не построил ее) для подключения AD8210 к ADALM1000 и обеспечения места для подключения 4-х датчиков силы и чувствительности. провода / испытательные щупы.

Следите за обновлениями в этом блоге, чтобы в будущем получать больше обновлений об этих улучшениях.

Как всегда, я приветствую комментарии и предложения сообщества пользователей о других интересных способах использования ADALM1000 и программных инструментов ALICE.

Дуг

Ссылки на дополнительные ресурсы:

https://www.edn.com/design/test-and-measurement/4411117/Two-wire-vs–four-wire-resistance-measurements

http://www.electronicdesign.com/blog/four-wire-sensing-can-make-or-break-your-measurements

http://www.analog.com/en/analog-dialogue/articles/optimize-high-current-sensing-accuracy.html

http://www.instructables.com/id/Measuring-low-resistance-4-wire-on-the-cheap/

Разработка и создание миллиомметра – Scullcom

В этом проекте мы разработаем и построим миллиомметр, способный измерять низкое сопротивление от 2 Ом до 0.1 миллиом с точностью 0,1% или лучше. Агрегат отличается простотой сборки и невысокой стоимостью.

Ниже приведены ссылки на принципиальную схему, а также изображение и макет печатной платы:

Тестирование проекта на макете

ИС для поверхностного монтажа, припаянные к печатной стороне печатной платы

Список деталей ниже:

• 1 x LT3092 (формат корпуса SOT-223) Программируемый источник тока.
• 1 x LT1634 – прецизионный шунтирующий регулятор версии 1,25 В (формат корпуса SOIC).
• 1 x INA106 – Precision Diff. Усилитель. (Формат корпуса SOIC).
• MAX680 – Двойной преобразователь напряжения (формат DIL).
• LM2940 – стабилизатор с малым падением напряжения на 5 В (формат TO-220)
• Гнездо DIL 1 x 8 контактов.
• 1 маленькая кнопка включения / выключения с фиксацией.
• 1 x 220 мкФ конденсатор 16 В.
• Танталовые конденсаторы 4 x 4,7 мкФ.
• Резисторы 8 x 100 Ом 0,1%.
• Резистор 1 x 56 Ом 0,1%.
• Резистор 1 x 10 Ом 0,1%.
• Резистор 1 x 499 кОм 0,1%.
• Предустановка по горизонтали, 1 x 100 Ом, 15 оборотов.
• 1 x 100K Предустановка по горизонтали на 15 оборотов.
• Банановые розетки 6 x 4 мм
• 1 батарейный отсек для 6 батареек AA.

Печатная плата доступна в OSH Park

Печатная плата (с использованием компонентов для поверхностного монтажа), разработанная одним из моих подписчиков «pbreviceps» (Грег). Грег взял мой дизайн и изготовил печатную плату очень высокого качества (двустороннюю).

Ознакомьтесь с подробностями этого проекта на его веб-сайте:
http://www.barbouri.com/2016/05/27/milliohm-meter/

Его можно приобрести в OSH Park (бесплатная доставка по всему миру).

Ссылка для заказа печатной платы находится ниже:
https://oshpark.com/shared_projects/UWvehNO2

Файл дизайна печатной платы также доступен на этой веб-странице для загрузки (ссылка ниже):
https://644db4de3505c40a0444-327723bce298e3ff5813fb42baeefbaa.ssl.cf1.rackcdn.com/5a5ef7b1d741e68a299f12abrd

Подробная информация об обновлении проекта (23 сентября 2016 г.)

В последнем обновлении этого проекта используется печатная плата, разработанная Грегом, как показано выше. Схема немного изменилась с точки зрения резисторов, используемых для установки источника тока. Также номиналы конденсаторов для цепи накачки заряда постоянного тока были увеличены до 22 мкФ. Добавлена ​​дополнительная развязка на выводах питания IC.

Ниже представлена ​​обновленная схема резисторов для текущего источника.

Ниже приведены обновленные сведения о схеме зарядного насоса постоянного тока:

SCULLCOM HOBBY ELECTRONICS – ПЕРЕЧЕНЬ ДЕТАЛЕЙ MILLIVOLT METER Mk2
Печатная плата доступна в OSH Park. Печатная плата (с использованием компонентов для поверхностного монтажа), разработанная одним из моих подписчиков «pbreviceps» (Грег Кристенсон). Грег взял мой дизайн и произвел печатную плату очень высокого качества (двустороннюю) и сделал ее свободно доступной для покупки в OSH Park (3 пустые печатные платы поставляются по цене 19 долларов США.5 плюс стоимость доставки). Прямая ссылка: https://oshpark.com/shared_projects/UWvehNO2
1 x LM2940IMP-5.0 – SOT-223 (код заказа Farnell 1469076)
1 x LT3092EST # PBF – SOT223 (код заказа Farnell 2295469)
1 x LT1634BCS8-1.25 #PBF NSOIC-8 (код заказа Farnell 1273451)
1 x MAX680CSA + NSOIC-8 (код заказа Farnell 9725717)
1 x INA106U – SOIC (код заказа Farnell 1212395)
4 x 56,2 Ом 250 мВт, ± 0,1% ± 15ppm / ° C (код заказа Farnell 9503277 или 1751304)
1 x 63,4 Ом 250 мВт, ± 0.1% ± 15 ppm / ° C (код заказа Farnell 1083123)
1 x 10 Ом 250 мВт, ± 0,1% ± 15 ppm / ° C (код заказа Farnell 1083036)
1 x 100 Ом 250 мВт, ± 0,1% ± 15 ppm / ° C (код заказа Farnell 9499865 или 1083143)
1 x 499 кОм 250 мВт, ± 0,1% ± 15 ppm / ° C (код заказа Farnell 1083547)
1 x 220 мкФ, электролитический, 35 В (код заказа Farnell 1144628) или аналогичный
4 x 22 Электролитический мкФ 25 В (код заказа Farnell 2079085) или аналогичный
Керамический 5 x 0,1 мкФ (код заказа Farnell 2529480) или аналогичный
Предустановка 1 x 100 Ом (ТРИММЕР BOURNS 3296P-1-101LF, 25 ОБОРОТОВ 100R (код заказа Farnell 9353020)
Предустановка 1 x 100 кОм (BOURNS 3296P-1-104LF TRIMMER, POT, 100K, 10%, 25TURN, (код заказа Farnell 9353054)
1 x 4 ½ разряда High Precision +/- 2V 0-1.9999V Красный светодиодный цифровой измеритель панели.
У продавца yourcartmax на eBay. Прямая ссылка ниже:
http://www.ebay.co.uk/itm/261284812938?_trksid=p2057872.m2749.l2649ssPageName=STRK%3AMEBIDX%3AIT
или альтернатива от продавца eBay coldfusionx, прямая ссылка: http: // www .ebay.com / itm / 350261421976
1 корпус из текстурированного АБС черного цвета с наклонной панелью. Длина 150 мм, ширина 95 мм, уклон по высоте от 33,2 до 49,5 мм. С сайта www.rapidonline.com (код заказа: 30-3606). Прямая ссылка ниже:
https: // www.Rapidonline.com/rapid-g1168b-150x95x50-black-case-30-3606
Зажим-разъем держателя батареи 9 В PP3, 1 шт. У продавца utronix_ltd на eBay.
http://www.ebay.co.uk/itm/PP3-9V-BATTERY-HOLDER-CLIP-CONNECTOR-IDEAL-FOR-GUITAR-EFFECTS-PEDAL-/262341198335?hash=item3d14c101ff:g:DVkAZc-itXs
Высококачественный позолоченный зажим из теста «Аллигатор Кельвина», 2 цвета: красный + черный. От продавца louisliu2009 на eBay. Прямая ссылка ниже:
http://www.ebay.co.uk/itm/4pcs-High-quality-Alligator-Kelvin-Test-gold-plated-clip-2-Colors-Red-Black-/180779978390?hash= item2a17538e96: g: SlgAAMXQ-3NRnBmn
Изолированная тестовая розетка 2 x 4 мм, красная (код быстрого заказа 17-2677) или аналогичная
Изолированная испытательная розетка 2 x 4 мм, черная (код быстрого заказа 17-2674) или аналогичная
Изолированная испытательная розетка 1 x 4 мм Желтый (код заказа Rapid 17-2679) или аналогичный
Изолированная тестовая розетка 1 x 4 мм Зеленая (код заказа Rapid 17-2676) или аналогичный
Розетки 4 мм доступны в Rapid, прямая ссылка ниже: или аналогичный
https: // www.Rapidonline.com/4mm-insulated-test-socket-83057
1 переключатель включения / выключения, тумблерный или нажимной
1 разъем питания постоянного тока диаметром 2,1 мм (код заказа Rapid 50-3276) или аналогичный
https: // www.rapidonline.com/cliff-electronic-fc681445-dc-socket-5-5-x-2-1mm-model-scd-026-50-3276

Грег разработал новую версию (Версия 1.5) печатной платы, которая теперь имеет разъемы питания 5 В для панельного счетчика. Эта версия печатной платы доступна по адресу:

https://oshpark.com/shared_projects/oxbxvp22

Ознакомьтесь с приведенной ниже ссылкой на веб-сайте Грега, где представлены подробности его взглядов на этот проект:

http: // www.barbouri.com/2016/10/09/milliohm-meter-version-1-5/

Ниже представлена ​​информация об ИС, использованных в этом проекте

LT3092EST # PBF – это программируемый 2-контактный источник тока. Для установки выходного тока от 0,5 до 200 мА требуется всего два резистора. Он стабилен без входных и выходных конденсаторов, обеспечивая высокое сопротивление постоянного и переменного тока. Штифт SET имеет начальную точность 1% и низкий температурный коэффициент. Текущее регулирование лучше, чем 10 ppm / V от 1.От 5 до 40 В.

Прецизионный шунтирующий источник напряжения серии LT1634 для использования с калибраторами. В эталонной ширине запрещенной зоны используются прецизионные тонкопленочные резисторы с подрезкой, обеспечивающие точность начального напряжения 0,05%. Усовершенствованная методика коррекции кривизны гарантирует максимальный температурный дрейф 10 ppm / ° C. Достижения в конструкции гарантируют работу 10 мкА и гистерезис циклического переключения при низких температурах. LT1634 не требует конденсатора выходной компенсации, но стабильно работает с емкостными нагрузками.Низкий динамический импеданс позволяет легко использовать эталонный LT1634 из нерегулируемых источников питания.

INA106U – это прецизионный дифференциальный усилитель с фиксированным коэффициентом усиления, состоящий из прецизионного операционного усилителя и металлических пленочных резисторов на кристалле. Резисторы обрезаны лазером для точного усиления и высокого подавления синфазного сигнала. Превосходное отслеживание TCR резисторов поддерживает точность усиления и подавление синфазного сигнала по температуре. Он имеет типичную ошибку усиления ± 0,01% и типичную ошибку нелинейности 0.0002%.

LM2940IMP-5.0 / NOPB – это стабилизатор положительного напряжения, способный подавать выходной ток 1 А с падением напряжения обычно 0,5 В и максимум 1 В во всем диапазоне температур. Он имеет встроенный внутренний предел тока короткого замыкания и защиту от обратного заряда аккумулятора. Кроме того, была включена схема уменьшения тока покоя, которая снижает ток заземления, когда разница между входным напряжением и выходным напряжением превышает примерно 3 В.Таким образом, ток покоя с выходным током 1 А и дифференциалом ввода-вывода 5 В составляет всего 30 мА. Более высокие токи покоя существуют только тогда, когда регулятор находится в режиме отпускания (VIN-VOUT <= 3V).

Цифровой миллиомметр (микроомметр), микровольтметр и точный измеритель СОЭ на базе процессора STM32F373 и инструментального усилителя AD8253

Относительно простая и дешевая “открытая аппаратура”, созданная своими руками для хобби, со схемами и прошивкой под GPLv3 с открытым исходным кодом.

Одна из задач, с которой точно не справится даже высококлассный мультиметр, – это измерение малых сопротивлений. Это может потребоваться для проверки качества разъемов, переключателей и реле и т. Д., Для проверки различных резисторов, считывающих ток, нагревательных элементов, измерения сопротивления постоянному току индукторов и проверки обрывов или коротких замыканий обмоток в двигателях, генераторах, трансформаторах и т. Д. Поскольку специализированное малопроизводительное испытательное оборудование стоит дорого, здесь открыт простор для постройки своими руками.

Более того, поскольку вышедший из строя алюминиевый электролитический конденсатор является источником отказов номер один повсеместно распространенных импульсных блоков питания, ремонтнику удобно иметь измеритель ESR (по сути, миллиомметр переменного тока) для проверки эквивалентного последовательного сопротивления (ESR) конденсаторов.
Существует по крайней мере две возможности для измерения ESR конденсаторов, одна из которых – конфигурация симметричного моста, где сопротивление конденсатора ИУ выведет мост из равновесия, при этом достаточно высокое частота измерения используется для того, чтобы реактивная составляющая оставалась незначительной. Другой метод использует фиксированные импульсы тока, достаточно короткие, чтобы зарядить конденсатор незначительно. и измеряет падение напряжения на ESR конденсатора в соответствии с законом Ома.
Я принял конфигурацию моста в предыдущей конструкции ESR-метра. который работает достаточно хорошо, чтобы найти дефектный конденсатор, но не совсем точен для конденсаторов с низким ESR и конденсаторы выше 1000 мкФ.В описанном ниже устройстве используется импульсный подход в дополнение к измерению постоянного тока малых сопротивлений. и ESR индукторов.

Основной принцип работы устройства очень прост – просто закон Ома – но, как обычно, дьявол кроется в деталях. Для достижения высокой точности необходимо каким-то образом устранить шум и смещение АЦП. Стандартный подход заключается в использовании синхронизирующего усилителя – испытательный ток модулируется, и сигнал интегрируется с положительным знаком, когда ток включен, и с отрицательным знаком, когда ток отключен.Таким образом подавляются случайный шум и периодические сигналы других частот или фаз, а также смещение АЦП. Подробнее об этой «хитрости» можно прочитать в статье про синхронный усилитель миллиомметра. и в Rev. Sci. Instrum. 83 , 075103 (2012)

В первой из вышеупомянутых конструкций использовался аналоговый синхронный усилитель и 8-битный микроконтроллер Atmel, что давало действительно недорогое решение. Однако я хотел опробовать некоторые более современные части, в частности 32-разрядный микроконтроллер ARM Cortex-M4 из серии STM32F37x, в частности STM32F373CCT6, который предлагает 16-битный сигма-дельта АЦП (SDADC) и очень быстрый, чтобы не заботиться о скорости вычислений с плавающей запятой.Кроме того, я решил использовать инструментальный усилитель AD8253, который обеспечивает усиление от 1x до 1000x для обнаружения слабых сигналов. Затем синхронное усиление может быть выполнено программно, просто суммируя показания АЦП при включенном токе и вычитая при выключенном токе. С ESR конденсаторов это немного сложнее, подробности см. В исходном коде. Я также встроил аналоговый синхронный усилитель, чтобы попробовать его, но он еще не поддерживается текущей версией прошивки.

Как обычно, я построил только один прототип для собственного обучения и использования, и поэтому только рукописные схемы доступны из-за нехватки времени и мотивации для разработки печатной платы. ОШИБКА: замените TL082 на MCP6022 типа rail-to-rail в буферах АЦП. Несмотря на использование макетных плат, мне удалось втиснуть устройство в корпус размером с типовой мультиметр. В случае, если я в конечном итоге спроектирую печатную плату, я определенно возьму другую версию STM32F37x в 64- или 100-контактном корпусе и избегаю хлопот с расширителем порта SPI MCP23S17, используемым здесь для управления дисплеем и клавиатурой.

Устройство, конечно же, использует 4-проводную схему подключения и имеет четыре диапазона испытательного тока от 0.0005A до 0,5A. Конструкция проста, нужно лишь позаботиться о том, чтобы через нее не протекал большой испытательный ток. заземляющие соединения аналоговой схемы. Я использовал провод от датчика отрицательного тока непосредственно к отрицательной клемме аккумулятора. Положительный тестовый ток имеет специальный источник питания для двух более высоких диапазонов тока, а он идет от GPIO для двух более низких диапазонов тока. Аналоговый 3V3, аналоговый 5V, аналоговый -5V имеют все отдельные источники питания от цифрового 3V3 и цифрового 5V, а также от 3V3, используемого для подачи большого испытательного тока.Пробник отрицательного напряжения нельзя подключать к аналоговой земле, поскольку в этом случае часть испытательного тока может испортить аналоговую землю, оба пробника напряжения подключаются только к высокоимпедансным входам AD8253. Также не забывайте о надежных диодах Шоттки и (более быстрых) транзисторах на пробниках DUT, чтобы предотвратить повреждение из-за случайного подключения заряженного конденсатора и из-за скачков напряжения при переключении тока на катушку индуктивности.

Как и все мои опубликованные конструкции, я использую бесплатную лицензию GNU GPLv3 для всего моего исходного кода. (в то время как исходный код периферийной библиотеки STM32F37, используемой в этом проекте, доступен по лицензии St-Microelectronics).Полный исходный код с make-файлом и сценарием компоновщика в архиве .tar.gz находится здесь. Я использовал кросс-компилятор GCC и прошил код с помощью набора STM32F4 Discovery в качестве программиста ST-LINK (st-flash), подробнее см. здесь.

Калибровка устройства необходима для получения точных результатов; список калибровочных констант и инструкции, как Выполните калибровку в исходном коде.

КРАТКОЕ РУКОВОДСТВО ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ

0) Разрядите конденсатор перед тестированием.Подключите ИУ к схеме с 4 выводами (Кельвин). Обратите внимание, что при отключенных датчиках может отображаться ложное сопротивление из-за тока, протекающего через диоды безопасности. Резисторы до 900 Ом можно измерить при минимальном токе, предел – это порог напряжения предохранительных диодов. С другой стороны, можно надежно измерить десятки микроомов при максимальном испытательном токе.
1) Нажимайте «0» несколько раз, чтобы выбрать тип компонента – переключение между R, C, L, меню. Измеряется только сопротивление индуктивности постоянному току.В режиме резистора напряжение / ток отображается во второй строке.
2) Нажмите ‘#’ и ‘1’ – ‘4’, чтобы выбрать испытательный ток (1 = 0,0005A, 2 = 0,005A, 3 = 0,05A, 4 = 0,5A) или ‘# 5’, чтобы включить внешнюю синхронизацию для запорный микровольтметр). Выбор испытательного тока УМЫШЛЕННО НЕ ВКЛЮЧЕН В АВТОМАТИЧЕСКИЙ РЕЖИМ по соображениям безопасности – высокие испытательные токи могут вывести из строя некоторые устройства. (Кроме того, более высокие испытательные токи могут привести к эффекту “самоочищения” некоторых контактов.) Во время автоматического выбора диапазона “!” Знак указывает на неоптимальную точность результата после успешного автоматического выбора диапазона он заменяется знаком «=».Обратите внимание, что для определенных комбинаций значения компонента и испытательного тока автоматическое переключение диапазона не может быть успешным.
3) При желании нажмите ‘* xy’, чтобы вручную выбрать усиление AD8253 (x = 0-3) и SDADC (y = 0-4).
4) Чтобы вернуться к автоматическому переключению, нажмите ‘**’.
5) Для конденсатора, необязательно, нажмите «* #», чтобы войти в режим измерения емкости, нажмите «**», чтобы вернуться в режим ESR. Обратите внимание, что для точного измерения емкости вы должны выбрать наименьший ток, определенно «№1» для конденсаторов ниже 10 мФ.С другой стороны, для измерения ESR испытательный ток должен быть пропорционален емкости конденсатора, используя наименьший ток для емкостей ниже 100 мкФ. При необходимости нажмите ‘## nnn’, чтобы ввести целевое напряжение зарядки в мВ ( 6) Показания на дисплее не должны требовать пояснений, подробности см. В исходном коде. Правый верхний угол показывает тип измерения, испытательный ток, режим автоматического выбора диапазона и выбранный коэффициент усиления по напряжению. В режиме сопротивления вторая строка показывает напряжение и ток в мВ / мА.Для подавления шума и повышения точности выполняется долгое усреднение, поэтому обновление дисплея может занять несколько секунд.
7) USART (уровень 3V3) может использоваться для выдачи команд и регистрации результатов. Он НЕ изолирован гальванически от проводов зонда.
8) Пробники напряжения можно использовать как отдельный микровольтметр с разрешением 0,1 мкВ при максимальном усилении. Конечно, такая точность может быть достигнута только при установке синхронизации для подавления шума и смещения. Таким образом, ток должен быть переключен на внешнюю синхронизацию (PA5) с помощью ‘# 5’, а датчики тока должны быть закорочены, чтобы избежать смещения! ИУ должно использовать сигнал синхронизации для обеспечения измеренного напряжения только во время высокого логического уровня сигнала синхронизации.Отображение R не имеет смысла, в то время как первое число во второй строке – это напряжение в мВ.
9) Нажатие «9» в режиме меню включает подсветку дисплея (не рекомендуется для достижения максимальной точности).

И несколько фотографий получившегося устройства в работе

Здесь можно увидеть уродливое внутреннее устройство устройства ;-).

Разработка программного обеспечения с нуля …

Готовый прибор для измерения сопротивления

Показание достаточно хорошо соответствует значению резистора 10 МОм (оно НЕ было откалибровано на основе этого резистора)

Мы также можем измерять в диапазоне микроом.Мы находимся в нижних 40% входного диапазона SDADC, что обозначено знаком!, Но тем не менее, две ведущие цифры показаний стабильны.

и использовать устройство также в качестве микровольтметра (здесь продемонстрировано намеренное использование испытательного тока 0,5 мА и резистора 10 МОм)

ESR конденсатора можно измерить с точностью до нескольких миллиомов (это устройство особенно хорошо для больших конденсаторов, а для маленьких ниже 10 мкФ лучше использовать мостовую схему, так как они заряжаются слишком быстро)

Также можно измерить большую емкость

Также можно измерить сопротивление катушек индуктивности постоянному току.

Из других моих конструкций вас может заинтересовать регистрирующий ваттметр с Bluetooth, основанный на ATmega64, опять же с бесплатным исходным кодом, или в аппарате для микро-точечной сварки, подходящем, например, для изготовления аккумуляторных батарей.

Моя страница электроники

Моя страница хобби

Моя главная страница с адресом электронной почты

ТОП моих семейных страниц

Блог Пола, посвященный электронике: Создание миллиомметра

Я уже упоминал серию SCULLYCOM Youtube от Луи Скалли, и некоторое время назад я создал прототип этого дизайна, чтобы увидеть, насколько он соответствует моим потребностям.

Сборка миллиомметра
Обновление

Это моя схема прототипа, который я построил на основе первого видео.

Изначально, поскольку я использовал цифровой мультиметр в качестве дисплея, я не использовал множитель x10. Я был так доволен точностью, что решил создать настоящую вещь, поэтому я заказал и добавил INA106, потому что он немного упрощает считывание без необходимости выполнять математические вычисления.

Устройство работало очень хорошо, и даже в качестве прототипа с использованием моего цифрового мультиметра в качестве дисплея оно оказалось очень полезным. Когда я узнал, что Грег (тот же, что и с печатной платы милливольтметра) также создал печатную плату для этого проекта, я был продан и решил построить ее на своей печатной плате.Об этом подробно рассказано в обновлении.

Для меня этот проект также находится в стадии разработки, потому что я все еще составляю свою спецификацию, чтобы иметь возможность заказывать необходимые детали, когда я вернусь домой.

Вот версия электрической схемы Грега, которую я буду использовать в качестве ссылки для спецификации.

Спецификация для этого проекта, использующая в основном поставщиков из Великобритании, теперь доступна здесь: BOM
А также на сайте Грега: BOM2

Я сам использую Mouser и / или DigiKey, потому что Фарнелл и им подобные не хотят продавать их любителям в других странах.Многие альтернативные поставщики не имеют некоторых из этих деталей. Вы можете использовать несколько номеров деталей Farnell, которые предоставил Луи, для поиска деталей с помощью Mouser, в противном случае описание поможет. Есть некоторые различия в цене с деталями Mouser и DigiKey, большинство из них дешевле, а некоторые значительно, особенно резисторы 0,1% 25PPM.

Саму печатную плату можно заказать здесь: PCB

Обратите внимание, что было несколько ревизий, в настоящее время 1.5, и их может быть больше.

Вот некоторая информация о вышеупомянутых частях:

C1..4 (22 мкФ / 25 В) имеют некоторые физические ограничения, которые можно установить на печатной плате. Размеры – диаметр 5мм, высота 7мм (не критично), расстояние между выводами 2мм.

C5 (может быть 150, 220, 470 или 1000 мкФ / 35 В), а также имеет некоторые ограничения. Размеры – диаметр 10мм, высота 12,5мм (не критично), расстояние между выводами 5мм.

IC2 и IC5 принадлежат компании Linear Technology, и компания Mouser не имеет этой марки. В этом случае я обычно смешиваю свой заказ между Mouser и DigiKey и слежу за лимитом бесплатной доставки в 50 евро или больше.Версия IST IC2, LT3092, является предпочтительной версией, поскольку она имеет лучшие характеристики.

Резисторы с R1 по R9 определяют постоянный ток 100 мА. Точное и чистое течение – ахиллесова пята для конструкции этого измерителя. Есть четыре варианта R2, 3, 4 и 5. У Луи есть серия Welwyn RC55Y в списке, но они стоят колоссальные 2,56 евро за штуку. Он также выставил на продажу серию Holsworthy H856, и они стоят 1,72 евро. В качестве альтернативы Mouser предлагает типы Neohm.Они имеют точно такие же характеристики с точки зрения точности (0,1%), а также класс 15 PPM / C, однако, у двух других могут быть другие лучшие характеристики в целом. Однако есть разница в цене. Версия NEOHM для R1 – YR1B63R4CC, а для R2..R5 – YR1B56R24CC, и они стоят от 0,20 до 0,25 евро каждая, в зависимости от стоимости. Грег, производитель печатной платы, использует резисторы Vishay серии MRS25000. У них только точность 1% и TC 50PPM / K. Они стоят 0,27 евро за штуку. Чтобы получить требуемую спецификацию, он заказал большое количество и выбрал лучшие.
Вам решать, позволяет ли это ваш бюджет и действительно ли вам это нужно.

R12 и R13, триммеры для регулировки имеют особые физические особенности, поэтому убедитесь, что вы заказываете правильный тип: 3296P-1-104F и 3296-1-101LF. Также доступна версия 3366, которая выглядит так же, но немного меньше по размеру и, похоже, соответствует разводке печатной платы. (в версии 1.5 Грег использовал оба типа, как вы можете видеть на рисунках)

Я еще не решил, буду ли я использовать ЖК-индикатор в качестве дисплея или продолжу использовать один из других цифровых мультиметров для отображения значения .Милли-вольтметр на 6,5 разряда, также разработанный Луи, который я строю, идеально подходит для этой работы. Поскольку миллиомметр мне понадобится лишь изредка, специальный и довольно дорогой панельный измеритель кажется мне талией, а также делает корпус больше. Кроме того, у меня был плохой опыт, когда шум переключения драйвера ЖК-дисплея, исходящий от этих дисплеев, попадал в мои критические сигналы.

Это решение определит, какой корпус я буду использовать, но придется подождать, пока я не получу печатную плату и не протестирую некоторые вещи.Дополнительным преимуществом использования другого цифрового мультиметра для отображения является то, что выбранный Луи панельный измеритель работает только на 2 В, что ограничивает максимальное значение резистора, которое вы можете измерить, до 2 Ом.

Следующее обновление будет ближе к середине ноября, когда у меня будут все детали, так что следите за новостями.

Миллиомметр | Электроника для вас

Миллиомметр используется для проверки низкого сопротивления соединительных проводов. Он может определять сопротивление толстых проводов, состояние контактов, а также длину или качество проводов.Хотя целостность цепи можно легко проверить с помощью прибора для проверки целостности цепи, точное состояние цепи невозможно оценить без надлежащего измерения. Например, переключатель в хорошем состоянии будет иметь очень низкое контактное сопротивление, тогда как, если переключатель находится в плохом состоянии, его сопротивление будет намного выше, даже если он может пройти проверку целостности.

Качество проводов тоже можно оценить. Оборванные пряди могут значительно увеличить сопротивление в миллиомах. Промышленный медный провод имеет следующее удельное сопротивление:

.

Омметр, при 20 ° C

Итак, 0.Проволока диаметром 5 мм и длиной 10 см будет иметь сопротивление ~ 9 миллиом. Это рассчитывается по следующей стандартной формуле:

Это соотношение можно использовать для расчета сопротивления различных металлов. Сопротивление обычных соединительных медных проводов в электронных схемах составляет порядка миллиомов. Для его измерения потребуется милломметр. Зная сопротивление определенного провода неизвестной длины, можно определить его длину или наоборот.Зная длину провода в определенной обмотке трансформатора или ротора и принимая определенную стандартную конфигурацию обмотки, можно вычислить приблизительное количество витков в этой обмотке. Все это требует измерения сопротивления провода порядка миллиомов и выше.

Описанная здесь схема имеет минимальное разрешение 50 миллиом и максимальный диапазон 10 Ом. Эти ограничения кажутся достаточными для обычных токопроводящих проводов. Работа схемы основана на стандартной методике; пропустите известный фиксированный ток через сопротивление (Rx) и измерьте падение потенциала на нем.

Поскольку измеряемые сопротивления чрезвычайно малы по сравнению с другими электронными эталонами в сотни и тысячи Ом, сопротивление фиксированной точности используется последовательно с напряжением питания для получения постоянного тока. Постоянный ток 50 мА получается при использовании сопротивления 100 Ом и источника питания 5 В. Это будет использоваться для измерения максимального сопротивления 10 миллиом, что составляет 10000-ю от 100 Ом, поэтому его присутствие в цепи незначительно по сравнению с сопротивлением 100 Ом.Таким образом, ток остается достаточно постоянным во всем диапазоне.

Падение напряжения на неизвестном сопротивлении (Rx) измеряется с помощью операционного усилителя TL081, который сконфигурирован как неинвертирующий усилитель постоянного тока с высоким коэффициентом усиления и коэффициентом усиления 100 = (Rf / R1 + 1). Падение напряжения на Rx умножается на 100 и передается на счетчик операционным усилителем.

Предполагается, что сопротивление измерителя составляет 700 Ом, поэтому для правильной калибровки прибора требуются дополнительные 500 Ом.Это можно сделать, используя предварительно установленный VR2 последовательно с измерителем, как показано на принципиальной схеме. Смещение цепи можно устранить, закоротив измерительные провода толстым медным проводом и установив потенциометр VR1 на нулевое отклонение аналогового мультиметра. Диоды (D1 и D2), подключенные параллельно аналоговому счетчику, служат для его защиты от перенапряжения.

Наконец, выходное напряжение операционного усилителя можно суммировать, используя соотношение для коэффициента усиления неинвертирующей конфигурации операционного усилителя, в простое соотношение:

 Vo = Iconst Rx (Rf / R1 + 1) 

, где Iconst – выбранный постоянный ток из любого конкретного диапазона, указанного здесь как V / R = 5 В / (500 Ом, 1 кОм, 10 кОм или 100 кОм).Rf и R1 приведены на схеме. IC CD4066 (IC2), аналоговый переключатель, используется здесь, чтобы показать отклонение нуля измерителя, когда к тестовым клеммам не подключено сопротивление.

Для измерения низкого сопротивления медного провода (Rx) подключите его к соответствующим клеммам. Выберите конкретный диапазон таким образом, чтобы значение сопротивления отображалось непосредственно на измерителе.

---

Цепи с питанием от батареи, измерения Милли О

Аннотация: простой адаптер с батарейным питанием и цифровой мультиметр можно использовать для проведения 4-проводных измерений с низким сопротивлением.Схема показывает, как сделать 2% измерений или улучшить схему для большей точности.

Простой адаптер с батарейным питанием (, рис. 1, ) преобразует обычный цифровой вольтметр в 4-проводный миллиомметр, который точно измеряет сопротивление проводки, катушек двигателя, соленоидов, сильноточных индукторов и измерительных шунтов. Он может быстро обнаружить короткие замыкания в блоке питания или печатной плате. Показанная схема имеет точность около ± 2%. Для большей точности вы можете отрегулировать компоненты, как описано ниже.

Рис. 1. Работая с цифровым мультиметром, эта схема адаптера с низким энергопотреблением выполняет 4-проводные измерения с низким сопротивлением.

Схема подает 1 А, 100 мА или 10 мА к неизвестному сопротивлению через два измерительных провода в соответствии с настройкой переключателя диапазонов. Затем вы устанавливаете цифровой вольтметр на диапазон 2 В и подключаете его еще двумя измерительными проводами, образуя 4-проводное соединение с измеряемым сопротивлением.

Цифровой вольтметр показывает прямо в омах, когда вы нажимаете выключатель мгновенного включения (S1).Например, сопротивление 1 000 Вт показывает 1 000 В в диапазоне схемы 1 А, поэтому один милливольт соответствует одному миллиому. Цифровые вольтметры с четырьмя и пятью разрядами часто имеют чувствительность 1 мкВ, обеспечивая разрешение 1 мк Вт . Поскольку выход является источником тока, неизвестное сопротивление соединений и измерительных проводов не является источником ошибки измерения.

Точность зависит от цифрового вольтметра, входного напряжения смещения операционного усилителя (максимум ± 70 мкВ) и допуска R1, R2, R4, R5 и R6.Сначала отрегулируйте диапазон 1А, выбрав R4 или добавив подстроечный потенциометр между R1 и R2. Затем отрегулируйте диапазон 100 мА, а затем диапазон 10 мА, отрегулировав резисторы с максимальным номиналом в сетях R5 и R6.

Нажатие S1 включает опорный источник микромощности (IC1), который выдает 2,500 В. R1 и R2 делят этот выход на 0,1 В, и операционный усилитель выдает 0,1 В на истоке Q1. Это действие создает источник тока, который вырабатывает 0,1 В через R4, R5 и R6. Переключатель диапазона выбирает ток 1 А, 100 мА или 10 мА в контуре, образованном резисторами, неизвестное сопротивление, 1.Батарея 5V и Q1.

Обратите внимание, что при отпускании S1 (или отключении адаптера) полностью исчезает утечка тока из батареи 1,5 В. Таким образом, щелочная ячейка “D” производит тысячи измерений даже в диапазоне 1А, если вы нажимаете S1 только для кратких показаний цифрового вольтметра. Батарея на 9 В может работать годами, поскольку ее нагрузка составляет менее 30 мкА.

Чтобы найти закороченный компонент или замыкание между дорожками на плате ПК, сначала подключите два вывода адаптера, по одному к каждой из рассматриваемых дорожек.Подключите вывод DVM к той же точке, что и один переходный провод, а другой вывод DVM используйте для проверки трасс. Самое высокое показание на одном графике и самое низкое показание на другом графике показывают местонахождение короткого замыкания. Постоянные показания указывают на отсутствие тока адаптера на этом участке трассы (для данного соединения выводов адаптера), поэтому вы можете исключить этот участок из поиска.

©, Maxim Integrated Products, Inc.

Содержимое этой веб-страницы защищено законами об авторских правах США и зарубежных стран.