Miliohmmetrový štít Arduino - dodatok: 6 krokov

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 12:00

Tento projekt je ďalším vývojom môjho starého, popísaného na tomto webe. Ak vás to zaujíma, čítajte ďalej …

Dúfam, že budete mať radosť.

Krok 1: Krátka intrudukcia

Tento návod je dodatkom k môjmu starému: DIGITÁLNY MULTIMETROVÝ ŠTÍT PRE ARDUINO

Je to doplnková funkcia, ale dá sa použiť úplne nezávisle. Doska plošných spojov podporuje starú aj novú funkciu - závisí to od toho, ktoré zariadenia sa budú spájkovať a aký kód sa má načítať do arduina.

VÝSTRAHA!: Všetky bezpečnostné pravidlá sú popísané v predchádzajúcom návode. Prečítajte si ich prosím pozorne

Tu priložený kód funguje iba pre novú funkciu. Ak chcete využívať všetky funkcie, musíte obidva kódy šikovne zlúčiť. Buďte opatrní - kód rovnakých postupov v oboch náčrtoch môže obsahovať malé nezrovnalosti..

Krok 2: Prečo som to urobil?

Tento miliohmový merač môže byť v niektorých prípadoch veľmi užitočný - dá sa použiť počas ladenia niektorých elektronických zariadení, ktoré majú vo vnútri krátke spojenia, na lokalizáciu poškodených kondenzátorov, odporov, čipov atď. Skenovaním oblasti okolo skratu môže byť kabína ľahko dostupná lokalizoval vyhorené zariadenie merajúce odpor vodivých dráh DPS a nachádzajúce miesto s minimálnym odporom. Ak vás tento proces zaujíma viac - môžete o ňom nájsť veľa videí.

Krok 3: Schéma - dodatok

Pridané zariadenia porovnávajúce so starým dizajnom DMM sú označené červeným obdĺžnikom. Vysvetlím princíp práce na druhom zjednodušenom obvode:

Presný referenčný čip napätia vytvára veľmi stabilnú a presnú referenciu napätia. Použil som REF5045 od Texas Instruments, jeho výstupné napätie je 4,5V. Je napájaný kolíkom arduino 5V. Môžu byť použité aj iné presné referenčné čipy napätia - s rôznym výstupným napätím. Generované z napätia čipu je filtrované a zaťažené odporovým deličom napätia. Horný odpor má 470 ohmov a dolný odpor - odpor, ktorý chceme merať. V tomto prevedení je jeho maximálna hodnota 1 Ohm. Napätie stredného bodu deliča napätia sa znova odfiltruje a vynásobí operačným zosilňovačom pracujúcim v neinvertujúcej konfigurácii. Jeho zisk je nastavený na 524. Takto zosilnené napätie je vzorkované Arduino ADC a prevedené do 10-bitového digitálneho slova a ďalej použité na výpočet spodného odporu deliča napätia. Výpočty pre odpor 1 Ohm môžete vidieť na obrázku. Tu som použil nameranú hodnotu napätia na výstupe čipu REF5045 (4,463V). Je to o niečo menej, ako sa očakávalo, pretože čip je zaťažený takmer najvyšším prúdom povoleným v technickom liste. Pri daných hodnotách tohto návrhu má merač miliohmu vstupný rozsah max. 1 Ohm a môže merať odpor s 10 bitovým rozlíšením, čo nám dáva možnosť cítiť rozdiel v odporoch 1 mOhm. Na operačný zosilňovač existuje niekoľko požiadaviek:

1. Jeho vstupný rozsah musí zahŕňať zápornú koľajnicu
2. Musí mať čo najmenší posun

Použil som OPA317 od Texas Instruments-je to jedno napájací, jeden operačný zosilňovač v čipe, v balení SOT-23-5 a má vstup a výstup medzi koľajnicami. Jeho offset je menší ako 20 uV. Lepším riešením by mohol byť OPA335 - aj s menším ofsetom.

Cieľom tohto návrhu nebolo dosiahnuť absolútnu presnosť merania, ale dokázať presne vycítiť rozdiely v odporoch - definovať, ktorý má menší odpor. Absolútnu presnosť takýchto zariadení je ťažké dosiahnuť bez ďalšieho presného meracieho zariadenia na ich kalibráciu. V domácich laboratóriách to bohužiaľ nie je možné.

Tu nájdete všetky konštrukčné údaje. (Schémy Eagle, rozloženie a súbory Gerber pripravené podľa požiadaviek PCBWAY)

Krok 4: PCB…

Objednal som si DPS na PCBWAY. Robili ich veľmi rýchlo za veľmi nízku cenu a mal som ich len do dvoch týždňov od objednania. Tentokrát som chcel skontrolovať čierne (v tejto fabike nie sú ďalšie peniaze na iné ako zelené farebné dosky plošných spojov). Na obrázku môžete vidieť, ako pekne vyzerajú.

Krok 5: Štít spájkovaný

Na testovanie funkčnosti miliohmmetra som spájkoval iba zariadenia, ktoré slúžia na túto funkciu. Pridal som aj LCD obrazovku.

Krok 6: Čas na kódovanie

Tu je priložený náčrt arduina. Je podobný štítu DMM, ale je jednoduchší.

Tu som použil rovnaký postup merania napätia: Napätie sa vzorkuje 16 -krát a spriemeruje. Pre toto napätie neexistuje žiadna ďalšia korekcia. Jedinou úpravou je meranie napájacieho arduino napätia (5 V), ktoré je tiež referenčným údajom pre ADC. Program má dva režimy - meranie a kalibrácia. Ak počas merania stlačíte tlačidlo režimu, vyvolá sa postup kalibrácie. Sondy musia byť navzájom pevne spojené a vydržať 5 sekúnd. Týmto spôsobom sa zmeria ich odpor, uloží sa (nie je v ROM) a ďalej sa extrahuje z testovaného odporu. Na videu je možné vidieť takýto postup. Odpor sa meria na ~ 100 mOhm a po kalibrácii sa vynuluje. Potom je možné vidieť, ako testujem zariadenie pomocou kúska spájkovacieho drôtu - meranie odporu rôznych dĺžok drôtu. Pri použití tohto zariadenia je veľmi dôležité, aby boli sondy pevné a aby boli ostré - nameraný odpor je veľmi citlivý aj na tlak použitý na meranie. Je vidieť, že ak nie sú sondy pripojené -na LCD bliká nápis „Overflow“.

Tiež som pridal LED medzi testovaciu sondu a pozemnú. ZAPNUTÉ je, keď sondy nie sú pripojené, a upína výstupné napätie na ~ 1,5 V. (Môže chrániť niektoré zariadenia s nízkym napájaním). Keď sú sondy pripojené, LED dióda nesvieti a nemala by mať žiadny vplyv na meranie.

To je všetko priatelia!:-)