Miliohm-meter Arduino Shield - Addendum - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:18

Dit project is een verdere ontwikkeling van mijn oude die op deze site wordt beschreven. Als je geïnteresseerd bent, lees dan verder…

Ik hoop dat je plezier zult hebben.

Stap 1: Korte inleiding

Dit instructable is een aanvulling op mijn oude: DIGITALE MULTIMETER SHIELD VOOR ARDUINO

Het is een extra functie, maar kan absoluut onafhankelijk worden gebruikt. De PCB ondersteunt zowel - de oude als de nieuwe functionaliteit - hangt af van welke apparaten gesoldeerd moeten worden en welke code in de arduino geladen moet worden.

WAARSCHUWING!: Alle veiligheidsregels zijn beschreven in de vorige instructable. Lees ze aandachtig door

De code die hier is bijgevoegd, werkt alleen voor de nieuwe functie. Als je de volledige functionaliteit wilt gebruiken, moet je beide codes slim samenvoegen. Wees voorzichtig - de code voor dezelfde procedures in beide schetsen kan kleine verschillen bevatten..

Stap 2: Waarom heb ik het gedaan?

Deze miliohm-meter kan in sommige gevallen erg handig zijn - hij kan worden gebruikt tijdens het debuggen van sommige elektronische apparaten met korte verbindingen binnenin, om defecte condensatoren, weerstanden, chips … enz. te lokaliseren. Door het gebied rond de kortsluiting te scannen, kan het gemakkelijk worden plaatste het uitgebrande apparaat dat de weerstand van de geleidende PCB-sporen meet en de plaats met minimale weerstand vindt. Als je meer geïnteresseerd bent in dit proces, kun je er veel video's over vinden.

Stap 3: De Schema's - Addendum

De toegevoegde apparaten in vergelijking met het oude DMM-ontwerp zijn gemarkeerd met een rode rechthoek. Ik zal het principe van het werk op het tweede vereenvoudigde circuit uitleggen:

Een nauwkeurige spanningsreferentiechip zorgt voor een zeer stabiele en exacte spanningsreferentie. Ik gebruikte REF5045 van Texas Instruments, de uitgangsspanning is 4,5V. Het wordt geleverd door de arduino 5V-pin. Het kan ook worden gebruikt voor andere nauwkeurige spanningsreferentiechips - met verschillende uitgangsspanningen. Het gegenereerde uit de chipspanning wordt gefilterd en geladen met een resistieve spanningsdeler. De bovenste weerstand is 470 Ohm, en de onderste - de weerstand die we willen meten. In dit ontwerp is de maximale waarde 1 Ohm. De spanning van het middelpunt van de spanningsdeler wordt opnieuw gefilterd en vermenigvuldigd met een opamp die werkt in een niet-inverterende configuratie. De versterking is ingesteld op 524. Een dergelijke versterkte spanning wordt bemonsterd door de Arduino ADC en omgezet in 10-bits digitaal woord en verder gebruikt voor de berekening van de bodemweerstand van de spanningsdeler. Op de afbeelding ziet u de berekeningen voor de weerstand van 1 Ohm. Hier gebruikte ik de gemeten spanningswaarde aan de uitgang van de REF5045-chip (4.463V). Het is iets minder dan verwacht omdat de chip wordt geladen met bijna de hoogste stroom die in de datasheet is toegestaan. Met de in deze ontwerpwaarden gegeven waarden heeft de miliohmmeter een ingangsbereik van max. 1 Ohm en kan weerstand meten met een resolutie van 10 bit, wat ons de mogelijkheid geeft om verschil in weerstanden van 1 mOhm te voelen. Er zijn enkele vereisten voor de opamp:

1. Het invoerbereik moet de negatieve rail bevatten
2. Het moet een zo klein mogelijke offset hebben

Ik gebruikte OPA317 van Texas Instruments - Het is een enkele voeding, een enkele opamp in de chip, in een SOT-23-5-pakket en het heeft rail-naar-rail invoer en uitvoer. De offset is minder dan 20 uV. Een betere oplossing zou OPA335 kunnen zijn - zelfs met minder offset.

In dit ontwerp was het doel niet om absolute meetnauwkeurigheid te hebben, maar om precies verschillen in de weerstanden te kunnen voelen - om te bepalen welke een kleinere weerstand heeft. De absolute precisie voor dergelijke apparaten is moeilijk te bereiken zonder een ander nauwkeurig meetapparaat om ze te kalibreren. Bij thuislabs is dit helaas niet mogelijk.

Hier vindt u alle ontwerpgegevens. (Eagle-schema's, lay-out en Gerber-bestanden opgesteld volgens de vereisten van PCBWAY)

Stap 4: PCB's…

Ik heb de PCB's besteld bij PCBWAY. Ze deden ze heel snel voor een zeer lage prijs en ik had ze pas binnen twee weken na bestelling. Deze keer wilde ik de zwarte controleren (in deze fab is er geen extra geld voor andere dan groene kleur PCB's). Op de foto kun je zien hoe leuk ze eruit zien.

Stap 5: Het schild gesoldeerd

Om de functionaliteit van de miliohm-meter te testen heb ik alleen de apparaten gesoldeerd die voor deze functie dienen. Ik heb ook het LCD-scherm toegevoegd.

Stap 6: Tijd om te coderen

De arduino-schets is hier bijgevoegd. Het is vergelijkbaar met dat van het DMM-schild, maar eenvoudiger.

Hier heb ik dezelfde spanningsmeetprocedure gebruikt: de spanning wordt 16 keer bemonsterd en gemiddeld. Er is geen verdere correctie voor deze spanning. De enige aanpassing is de meting van de arduino-voedingsspanning (de 5V), die ook referentie is voor de ADC. Het programma heeft twee modi: meten en kalibreren. Als de modustoets tijdens de meting wordt ingedrukt, wordt een kalibratieprocedure gestart. De sondes moeten stevig op elkaar worden aangesloten en 5 seconden worden vastgehouden. Op deze manier wordt hun weerstand gemeten, opgeslagen (niet in ROM) en verder geëxtraheerd uit de te testen weerstand. Op de video is een dergelijke procedure te zien. De weerstand wordt gemeten als ~ 100 mOhm en wordt na de kalibratie op nul gesteld. Daarna is te zien hoe ik het apparaat test met een stukje soldeerdraad - de weerstand van verschillende draadlengtes meten. Bij gebruik van dit apparaat is het erg belangrijk om de sondes sterk en scherp te houden - de gemeten weerstand is ook erg gevoelig voor de druk die voor de meting wordt gebruikt. Het is te zien dat als de sondes niet zijn aangesloten - het label "Overflow" op het LCD-scherm knippert.

Ik heb ook een LED toegevoegd tussen de testsonde en de aarde. Het is AAN wanneer de sondes niet zijn aangesloten en klemt de uitgangsspanning tot ~ 1,5 V. (Kan sommige apparaten met een lage voeding beschermen). Wanneer de sondes zijn aangesloten, is de LED UIT en zou deze geen invloed moeten hebben op de meting.

Dat is alles Mensen!:-)