Miliohmmetr Arduino Shield - dodatek: 6 kroků

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:23

Tento projekt je dalším vývojem mého starého, popsaného na tomto webu. Pokud vás to zajímá, čtěte dále…

Doufám, že budete mít radost.

Krok 1: Krátká intrudukce

Tento instruktáž je dodatkem k mému starému: DIGITÁLNÍ MULTIMETEROVÝ ŠTÍT PRO ARDUINO

Je to doplňková funkce, ale může být použita zcela nezávisle. Deska plošných spojů podporuje jak starou, tak novou funkčnost - závisí na tom, která zařízení budou pájena a jaký kód bude načten do arduina.

VAROVÁNÍ!: Všechna bezpečnostní pravidla jsou popsána v předchozím návodu. Přečtěte si je prosím pozorně

Zde připojený kód funguje pouze pro novou funkci. Pokud chcete využívat plnou funkčnost, musíte oba kódy chytře sloučit. Buďte opatrní - kód pro stejné postupy v obou skicách může obsahovat malé nesrovnalosti..

Krok 2: Proč jsem to udělal?

Tento miliohmový měřič může být v některých případech velmi užitečný - lze jej použít při ladění některých elektronických zařízení, která mají uvnitř krátká připojení, k vyhledání vadných kondenzátorů, rezistorů, čipů atd. Skenováním oblasti kolem krátké kabiny bude snadné lokalizoval vyhořelé zařízení měřící odpor vodivých drah DPS a vyhledávající místo s minimálním odporem. Pokud vás tento proces zajímá více - najdete o něm spoustu videí.

Krok 3: Schémata - dodatek

Přidaná zařízení porovnávající se starým designem DMM jsou označena červeným obdélníkem. Vysvětlím princip práce na druhém zjednodušeném obvodu:

Přesný referenční čip napětí vytváří velmi stabilní a přesnou referenci napětí. Použil jsem REF5045 od Texas Instruments, jeho výstupní napětí je 4,5V. Je napájen pinem arduino 5V. Lze použít i jiné přesné napěťové referenční čipy - s různým výstupním napětím. Generované z napětí čipu je filtrováno a zatíženo odporovým děličem napětí. Horní odpor je 470 ohmů a spodní odpor, který chceme měřit. V tomto provedení je jeho maximální hodnota 1 Ohm. Napětí středního bodu děliče napětí je znovu filtrováno a vynásobeno operačním zesilovačem pracujícím v neinvertující konfiguraci. Jeho zisk je nastaven na 524. Takto zesílené napětí je vzorkováno Arduino ADC a převedeno do 10bitového digitálního slova a dále použito pro výpočet spodního odporu děliče napětí. Výpočty pro odpor 1 Ohm můžete vidět na obrázku. Zde jsem použil naměřenou hodnotu napětí na výstupu čipu REF5045 (4,463V). Je to o něco méně, než se očekávalo, protože čip je zatížen téměř nejvyšším proudem povoleným v datovém listu. S udanými hodnotami v tomto návrhu má měřič miliohmu vstupní rozsah max. 1 Ohm a může měřit odpor s 10bitovým rozlišením, což nám dává možnost cítit rozdíl v rezistorech 1 mOhm. Na operační zesilovač existují určité požadavky:

1. Jeho vstupní rozsah musí zahrnovat zápornou kolejnici
2. Musí mít co nejmenší ofset

Použil jsem OPA317 od Texas Instruments-je to jediné napájení, jeden operační zesilovač v čipu, v balíčku SOT-23-5 a má vstup a výstup ze sběrnice na kolejnici. Jeho offset je menší než 20 uV. Lepším řešením by mohl být OPA335 - dokonce s menším ofsetem.

V tomto návrhu nebylo cílem mít absolutní přesnost měření, ale být schopen přesně vycítit rozdíly v odporech - definovat, který má menší odpor. Absolutní přesnosti takových zařízení je obtížné dosáhnout bez dalšího přesného měřicího přístroje pro jejich kalibraci. To bohužel není možné v domácích laboratořích.

Zde najdete všechna konstrukční data. (Schémata, rozložení a soubory Gerber Eagle připravené podle požadavků PCBWAY)

Krok 4: PCB…

Objednal jsem PCB na PCBWAY. Dělali je velmi rychle za velmi nízkou cenu a měl jsem je jen dva týdny po objednání. Tentokrát jsem chtěl zkontrolovat ty černé (V této fabii nejsou další peníze na jiné než zelené barevné PCB). Na obrázku vidíte, jak hezky vypadají.

Krok 5: The Shield Soldered

Abych otestoval funkčnost miliohmmetru, připájel jsem pouze zařízení, která pro tuto funkci slouží. Přidal jsem také LCD obrazovku.

Krok 6: Čas na kódování

Zde je přiložena skica arduina. Je podobný štítu DMM, ale je jednodušší.

Zde jsem použil stejný postup měření napětí: Napětí je vzorkováno 16krát a zprůměrováno. Pro toto napětí neexistuje žádná další korekce. Jedinou úpravou je měření napájecího arduino napětí (5 V), které je také referencí pro ADC. Program má dva režimy - měření a kalibrace. Je -li během měření stisknuto tlačítko režimu, je vyvolána kalibrační procedura. Sondy musí být pevně spojeny dohromady a držet 5 sekund. Tímto způsobem se měří jejich odpor, ukládá se (není v ROM) a dále se extrahuje z testovaného odporu. Na videu je takový postup vidět. Odpor se měří ~ 100 mOhm a po kalibraci se vynuluje. Poté je vidět, jak zařízení testuji pomocí kousku pájecího drátu - měření odporu různých délek drátu. Při používání tohoto zařízení je velmi důležité držet sondy silné a mít je ostré - měřený odpor je velmi citlivý i na tlak použitý k měření. Je vidět, že pokud nejsou sondy připojeny -na LCD bliká štítek „Přetečení“.

Přidal jsem také LED mezi testovací sondu a pozemní. Svítí, když sondy nejsou připojeny, a upíná výstupní napětí na ~ 1,5 V. (Může chránit některá zařízení s nízkým napájením). Když jsou sondy připojeny, LED nesvítí a neměla by mít žádný vliv na měření.

To je vše, lidi!:-)