Izveidojiet savu zemu pretestības skaitītāju

Words at War: Ten Escape From Tojo / What To Do With Germany / Battles: Pearl Harbor To Coral Sea (Jūlijs 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Izveidojiet savu zemu pretestības skaitītāju


Uzziniet, kā izveidot savu zemas pretestības skaitītāju!

Jums droši vien jau ir DMM, lai noteiktu pretestību, bet to var izmantot ar pretestību zem 1Ω "img / projects / 267 / build-your-own-low-resistance-meter.jpg" target = "_ blank">

Noklikšķiniet, lai palielinātu attēlu

Teorija

Mērīšanas pretestību var veikt, izmantojot dažādas metodes (Wheatstone tilta, RC aprēķins), bet šajā projektā izvēlētā metode ir izmantot visbūtiskāko vienādojumu elektronikā:

$ $ V = IR $ $

Pastāvīgā strāvas avots noteiks strāvu caur pārbaudāmo pretestību un izmērīs sprieguma kritumu, ko rada pretestība. Šis sprieguma kritums tiks pastiprināts un ievadīts standarta multimetrā. Sprieguma lielums būs vienāds ar pretestību osmos (piemēram, 1V = 1Ω). Mums būs jāizvēlas strāva, kas rada saprātīgu spriegumu pastiprinātāja stadijās, kas seko konstanta strāvas stadijai, un mēs to varam izdarīt, izmantojot iepriekšminēto vienādojumu un ievietojot paredzamās vērtības R (ti, mazāk nekā daži omi).

Viens svarīgs apsvērums ir op-amp ieejas kompensācijas spriegums, ko modelē kā sprieguma avotu virknē ar op-amp apgriežamo vai neinverting ievades terminālu. Šis spriegums tiek reizināts ar op-amp neinvercijas guvumu, un tas ir kļūdas avots, jo tas var padarīt izejas spriegumu mazāku vai augstāku par to, ko mēs sagaidām no ideālas ķēdes. Tāpēc mēs vēlamies izstrādāt mūsu kontūru tā, lai šī kompensētā sprieguma ietekme būtu neliela. Ja jūsu op-ampam ir nobīdi-null funkcionalitāte, to varat izmantot, lai samazinātu kompensācijas sprieguma amplitūdu, taču mēs izmantojam LM358, kurā nav iekļauti nobīdi. Tā vietā mēs varam viegli samazināt ieslēgtā sprieguma ietekmi, nodrošinot, ka interesējošais signāls ir daudz lielāks par kompensēto spriegumu, kas LM358 ir ± 2mV.

Mūsu mērķis ir izmērīt pretestību tik zemu, cik 0.1Ω. Tas nozīmē, ka mums jāizvēlas pastāvīga strāvas avots, kas rada strāvu, kas ir ievērojami lielāks par 2 mV, ja strāva iziet caur pretestību 0, 1Ω. Tas ir kompromiss, jo lielākiem strāvām ir trūkumi, un zemākas strāvas dēļ tiek samazināts sprieguma kritums visā pārbaudes pretestībā. Problēmas ar lielāku strāvu ir šādas:

  • Lielāks jaudas patēriņš, savukārt mazāks enerģijas patēriņš nodrošina pārnesamību.
  • Zemāka strāva izraisa mazāk siltuma, ko rada pastāvīgā strāvas avota ķēde.
  • Apakšējā strāva samazina testējamās pretestības jaudas izkliedēšanu un tādējādi arī temperatūras paaugstināšanos; ar zemāku strāvu, mēs varam izmērīt ķēdes elementu pretestību, kas ir vairāk pakļauti siltuma bojājumiem (piemēram, plānas vadi).

Šim ķēdei izvēlētais strāvas stiprums ir 100 mA. Šis strāvas daudzums nav pārāk augsts, bet tas rada 10 mV pa 0, 1Ω rezistoru, un 10 mV ir piemērots, ņemot vērā mūsu ± 2 mV nobīdi.

Pastāvīgā strāvas avota sastāvā ir

  • U1A - LM358
  • Q1 - 2N3055 (TO-3 pakete)
  • RV1 - potenciometrs standarta spriegumam, kas tiek pielietots op-amp neinvertianam terminālim
  • R1 un R2 dalītājs (1V no RV1 atbilst konstantai strāvai 100 mA)
  • R3 - jutības rezistors (1Ω, 1W, metāla plēve, tolerance 1%)
  • P2 - divi spailes mērāmās pretestības savienošanai

Ar konstantu strāvu 100 mA caur 1Ω sajūtu rezistoru jaudas izkliede ir 0, 1 W (tātad izvēle 1W). Q1 veiks 100mA tik ilgi, kamēr pretestība ir savienota ar P2, un es izvēlējos TO-3 paketi, lai nodrošinātu, ka tranzistors ne pārkarst. Īpaša daļa, ko izmanto Q1, nav tik svarīga, ciktāl tranzistors var apstrādāt kolektoru strāvu 100 mA un NPN.

Nākamais posms pēc pastāvīga strāvas avota ir diferenciālais pastiprinātājs ar jaudu 1 un kompensācijas sprieguma pielāgošana. Šeit mēs izmantojam "diferenciālo" pastiprinātāju, jo mēs vēlamies noteikt sprieguma kritumu visā pārbaudāmās pretestības laikā, ti, starpību starp spriegumu vienā pretestības pusē un pretestības otras puses spriegumu.

Diferenciālais pastiprinātājs sastāv no

  • U1B - op-amp
  • R4, R5, R6 un R7 - šie rezistori konfigurē U1B kā diferenciālo pastiprinātāju
  • R8, R9 un RV2 - pielāgojums nobīdei

Ķēde, kas sastāv no R8, R9 un RV2, ļauj mums pievienot regulējamu kompensācijas spriegumu diferenciālā pastiprinātāja izejai. Šo funkciju var izmantot, lai kompensētu op-amp ievades kompensācijas spriegumu vai citus kļūdu avotus. Lūdzu, skatiet sadaļu par kalibrēšanu (zemāk), lai iegūtu sīkāku informāciju par šīs kompensācijas shēmas ieviešanu.

Pēdējais posms ir pastiprinātājs, kura stiprums ir 10. Šis papildu pieaugums nosaka kopējo mērījumu attiecību līdz ērtai 1: 1 vērtībai, ti, pretestība 1Ω izejas laikā rada 1 V.

  • U2A, RV3 un R10 - neinvertējošais pastiprinātājs ar jaudu 10 (RV3 iestatīts uz 90K)
  • U2B - izvades buferis

BOM (Materiālu saraksts)

Komponents Ident

Vērtība

U1, U2

LM358 - DIP 8

R1, R4, R5, R6, R7

100K rezistors

R2, R10

10K rezistors

R3, R8

1R 1W metāla plēves rezistors, tolerance 1%

RV1, RV2, RV3

100K lineārais potenciometrs

Q1

2N3055 BJT, TO-3

C1, C2

100nF atsaistes kondensatori

Būvniecība

Kā ķēde ir uzbūvēta, ir atkarīgs no jums, bet šeit ir dažas idejas:

  • Projekta lodziņš - izmantojiet iekšējo 9V bateriju un ārējos savienotājus, lai ķēde saglabātu vienā mazā kastē.
  • Multimetra stiprinājums. Izmantojot dažus banānu spraudņus, jūs varat izveidot ķēdi, kas tieši savieno vairākus metrus.
  • Metrs. Visu ceļu jūs varētu iegādāties nelielu sprieguma mērītāju un visu projektu ievietot savā iepakojumā, lai izveidotu savu mērīšanas ierīci!

Zems pretestības mērītājs kā maizes ķēde.

Augšējā fotoattēlā ir redzami trīs potenciometri:

  • kas atrodas kreisajā pusē, kontrolē pastāvīgā strāvas avotu
  • viens vidū kontrolē diferenciālo pastiprinātāju nobīdi
  • labajā pusē kontrolē izejas posma pieaugumu

Sarkanā, zaļā un melnā vadi, kas atstāj mēbeļu, ir attiecīgi + 5 V, 0 V un -5 V. Brūnās un sarkanās vadi, kas iet uz attēla augšdaļu, attiecas uz pārbaudāmo pretestību, un zaļais vads, kas iet pa labi, ir pieslēgt zemā pretestības skaitītāja izvadi līdz multimetra ievadam.

Ņemt vērā: jums būs jānodrošina, lai multimetra kopējā ieeja būtu savienota ar zemas pretestības skaitītāju zemi.

Jauda

Šī shēma prasa pilnīgu funkcionalitāti, lai sadalītu strāvas padevi. Tomēr ņemiet vērā, ka negatīvo sliedi izmanto tikai ķēdē, kas pieļauj diferenciālā pastiprinātāja izejas regulējamu kompensējošo spriegumu. Ja jūs varat iegūt atbilstošu veiktspēju bez šīs kompensācijas shēmas, negatīvais sliežu ceļa nav nepieciešams. Ja jūs neizmantojat LM358, ņemiet vērā, ka jūsu op-amp ieejas kopējā režīma sprieguma diapazons gandrīz visu ceļu jāpaplašina līdz 0V, jo mums ir darīšana ar ieejas spriegumiem pie 100 mV.

Strāvas padeves prasības ir diezgan elastīgas (bet nepārsniedz jūsu op-amp maksimālo barošanas spriegumu). Jums jāpārliecinās, vai strāvas padeve var nodrošināt pietiekamu strāvu (vismaz 200 mA, ņemot vērā to, ka tikai pašreizējam avotam nepieciešams 100 mA). Tāpat ņemiet vērā, ka Q1 jaudas izkliede ir proporcionāla pozitīvam barošanas spriegumam, tāpēc, saglabājot ieejas spriegumu pēc iespējas zemāk, samazinās Q1 jaudas izkliedēšana.

Es iesaku ± 5V piegādes; Negatīvā dzelzceļa gadījumā varat izmantot negatīvu sprieguma ģeneratoru.

Kalibrēšana

Kalibrēšanas ķēdes pirmā daļa ir pastāvīgā strāvas avots. Vienkāršākā metode ir izmantot multimetru (savienots ar P2), lai izmērītu pastāvīgo strāvu.

Pielāgojiet RV1 vērtību, līdz izmērītā strāva ir 100 mA. Sāciet ar RV1, kas pielāgots tā minimālajai pretestībai. Tas minimizē sākotnējo pastāvīgā strāvas iestatījumu un tādējādi novērš potenciāli kaitīgus pašreizējā caur Q1 un R3 daudzumus; Tā rezultātā arī iegūtā jaudas izkliedēšana palielinās komponentu temperatūru, un karstie tranzistori var izraisīt nopietnus kontaktu apdegumus.

Ar pastāvīgu strāvas padevi mums jāatlīdzina kļūda diferenciālā pastiprinātāja izejā. To var izdarīt, izmērot zināmu pretestību un pēc tam pielāgojot RV2, līdz diferenciālās pastiprinātāja izvade atbilst zināmai pretestībai (piemēram, 1Ω pretestība rada 100 mV diferenciālo jaudu), vai arī jūs varat izmērīt spriegumu pāri nelielu pretestību, izmantojot precīzu voltmetru, un tad noregulējiet RV2 tā, ka diferenciālās pastiprinātāja izeja ir vienāda ar izmērīto spriegumu.

Galīgais kalibrēšanas solis ir pielāgot RV3 tā, lai U2A pastiprinātāja jauda būtu vienāda ar 10. Izmēriet U2A nepārvēršanas ieejas spriegumu un noregulējiet RV3, līdz izeja ir 10 reizes lielāka par ievades vērtību.

Kopsavilkums

Kad ķēde ir pabeigta, tagad varat pārbaudīt savu ķēdi, lai uzzinātu, vai tā darbojas pareizi. Ja viss iet labi, jums tagad vajadzētu būt ar zemu pretestības mērītāju, kas darbojas kopā ar precīzu multimetru.

Tātad, kur to var izmantot? Es personīgi izveidoju šo shēmu, lai es varētu izmērīt elektrības vadu pretestību (ja tas ir miris, protams!) Dažiem elektriķu darbiem. Tā vietā, lai iegādātos ļoti dārgu elektrisko komplektu (maksā vismaz 500 ASV dolāru), šī shēma ļauj man apmēram maksāt dažus dolārus.

Šo ķēdi var izmantot ar pāri maziem pogo tapiņiem, lai zondētu mazu PCB pēdas. To var arī izmantot, lai izmērītu kontaktu pretestību (kas reizēm var radīt problēmas ķēdēs, kas balstās uz mehānisko kontaktu).

Dodiet šim projektam pašiem sevi! Iegūstiet BOM.