Простая схема миллиомметра
Fairchild LM317
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 четырехпроводного 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.
 | |
| Рисунок 1. | Сделайте собственный миллиомметр из микросхемы регулятора напряжения и нескольких резисторов. |
IC1 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 S1 позволяет продлить срок службы батареи. Вы можете откалибровать источник тока, подключая резистивную нагрузку между точками A и B 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 A и B. 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 A и B к точкам печатной платы, между которыми по вашему предположению может находиться участок с коротким замыканием. Подключите один щуп мультиметра к измерительной точке A, 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.
Перевод: AlexAAN по заказу РадиоЛоцман
Источник
Недорогой программируемый микроомметр
Многие вещи требуют измерения очень низких значений сопротивления. Существует широкий спектр коммерческого оборудования, предназначенного для решения этой задачи, но оно является непомерно дорогим и не может быть интегрировано в устройства вне лаборатории. Известный недорогой и компактный метод измерения сопротивления состоит в том, чтобы подать известный постоянный ток на неизвестное сопротивление, измерить полученное напряжение и рассчитать сопротивление, используя закон Ома. К сожалению, при очень низких сопротивлениях, ток, необходимый для создания напряжения достаточно отличающегося от окружающих шумов, становится непрактично большим.
Рисунок 1. AD8253 сконфигурирован в режиме прямого усиления, что позволяет установить усиление вручную в соответствии с таблицей 1.
На рисунке 1 показана схема законченного, недорогого, программируемого синхронного усилителя, предназначенного для измерения сопротивлений в диапазоне микро ом. Переменное напряжение генерируется коммутируемым током на неизвестном сопротивлении. Импульс тока 1 мА создается с помощью аналогового переключателя (ADG436) поочередно подавая 10В (от точного источника ADR01) и землю на последовательное соединение 10 кОм и неизвестное сопротивления. Полученное переменное напряжение, которое неуловимо мало, затем идет на инструментальный усилитель AD8228 настроенный на коэффициент усиления 100. Низкий уровень шумов AD8228 делает его хорошо подходящим для первого этапа усиления. После AD8228 AD8253 – программируемый инструментальный усилитель, который может быть настроен на КУ 1, 10, 100 или 1000 в зависимости от измеряемого сопротивления. На рисунке 1, AD8253 сконфигурирован в режим прямого усиления, что позволяет установить усиление вручную, в соответствии с таблицей 1. Система усиления является очень термостабильной, в связи с низким изменением коэффициента усиления AD8228 и AD8253. Чтобы измерить уровень амплитуды, сбалансированный демодулятор (AD630) синхронно детектирует усиленный сигнал. Активный трехполюсный фильтр нижних частот, использующий AD820, затем убирает всё выходящее за линию из диапазона частот, пока проходит полезный сигнал с передаточной функцией 50 мВ/мОм при максимальном усилении.
Система является полностью автономной, и пользователю необходимо только подать питание +/-15В. Генератор 1 кГц, построенный на недорогих цифровых микросхемах, дает CLK сигнал, который управляет возбуждающими и демодулирующими частями системы, 5В для этих микросхем получают из двуполярного 15В путем использования параллельного регулятора ADR5045.
Рисунок 2. Выходное напряжение системы для различных длин 18 AWG медного провода, имеющего сопротивление 213,58 мкОм/см, измеренное в лаборатории.
Как видно на рисунке 2, выходное напряжение является линейным во всем диапазоне.
Рисунок 3. Погрешность измерения, где шум на кривой связан с человеческой ошибкой в размещении измерительных проводов, а наклон кривой объясняется небольшой ошибкой системы усиления.
Линейности системы продемонстрирована на Рисунке 4.
Рисунок 4. О линейности системы свидетельствует выходное напряжение системы с измерительными проводами расположенными на 1, 2, 4, 8 и 16 см длины провода.
Источник
Микроомметр своими руками простая схема
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.
Источник
Микроомметр своими руками простая схема
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.
Источник
