Miliohm-Meter Arduino Shield - Nachtrag - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:20

Dieses Projekt ist eine Weiterentwicklung meines alten, das auf dieser Seite beschrieben wurde. Bei Interesse… bitte weiterlesen…

Ich hoffe, Sie werden Freude haben.

Schritt 1: Kurze Einführung

Dieses instructable ist Nachtrag zu meinem alten: DIGITAL MULTIMETER SHIELD FOR ARDUINO

Es ist ein zusätzliches Feature, kann aber absolut unabhängig verwendet werden. Die Platine unterstützt sowohl die alte als auch die neue Funktionalität, hängt davon ab, welche Geräte gelötet und welcher Code in das Arduino geladen werden soll.

WARNUNG!: Alle Sicherheitsregeln sind in der vorherigen Anleitung beschrieben. Bitte lesen Sie sie sorgfältig durch

Der hier angehängte Code funktioniert nur für die neue Funktion. Will man den vollen Funktionsumfang nutzen, muss man beide Codes geschickt zusammenführen. Seien Sie vorsichtig - der Code für die gleichen Prozeduren in beiden Skizzen kann kleine Abweichungen enthalten..

Schritt 2: Warum habe ich es getan?

Dieses Milliohmmeter kann in einigen Fällen sehr nützlich sein - es kann beim Debuggen einiger elektronischer Geräte mit kurzen Verbindungen im Inneren verwendet werden, um defekte Kondensatoren, Widerstände, Chips usw. zu lokalisieren. Durch Scannen des Bereichs um den Kurzschluss herum kann es leicht sein Lokalisiert das ausgebrannte Gerät, misst den Widerstand der Leiterbahnen der Leiterplatte und findet die Stelle mit dem geringsten Widerstand. Wenn Sie mehr an diesem Prozess interessiert sind, finden Sie viele Videos dazu.

Schritt 3: Die Schaltpläne - Nachtrag

Die hinzugefügten Geräte im Vergleich zum alten DMM-Design sind mit einem roten Rechteck gekennzeichnet. Ich werde das Arbeitsprinzip der zweiten vereinfachten Schaltung erklären:

Ein präziser Spannungsreferenzchip erzeugt eine sehr stabile und genaue Spannungsreferenz. Ich habe REF5045 von Texas Instruments verwendet, seine Ausgangsspannung beträgt 4,5 V. Es wird vom Arduino 5V-Pin versorgt. Es können auch andere präzise Spannungsreferenzchips verwendet werden - mit unterschiedlichen Ausgangsspannungen. Die vom Chip erzeugte Spannung wird gefiltert und mit einem ohmschen Spannungsteiler geladen. Der obere Widerstand beträgt 470 Ohm und der untere der Widerstand, den wir messen möchten. In dieser Ausführung beträgt sein Maximalwert 1 Ohm. Die Spannung am Mittelpunkt des Spannungsteilers wird erneut gefiltert und mit einem Opamp multipliziert, der in nicht invertierender Konfiguration arbeitet. Seine Verstärkung ist auf 524 eingestellt. Eine solche verstärkte Spannung wird vom Arduino ADC abgetastet und in ein 10-Bit-Digitalwort umgewandelt und weiter zur Berechnung des unteren Widerstands des Spannungsteilers verwendet. Sie können die Berechnungen für 1 Ohm Widerstand auf dem Bild sehen. Hier habe ich den gemessenen Spannungswert am Ausgang des REF5045 Chips (4.463V) verwendet. Es ist etwas weniger als erwartet, da der Chip mit fast dem höchsten im Datenblatt zulässigen Strom belastet wird. Mit den in dieser Auslegung angegebenen Werten hat das Milliohmmeter einen Eingangsbereich von max. 1 Ohm und kann den Widerstand mit 10 Bit Auflösung messen, was uns die Möglichkeit gibt, Widerstandsunterschiede von 1 mOhm zu erfassen. Es gibt einige Anforderungen an den Operationsverstärker:

1. Sein Eingangsbereich muss die negative Schiene einschließen
2. Es muss einen möglichst kleinen Offset haben

Ich habe OPA317 von Texas Instruments verwendet - Es handelt sich um eine Einzelversorgung, einen einzelnen Operationsverstärker im Chip, ein SOT-23-5-Gehäuse und einen Rail-to-Rail-Ein- und Ausgang. Sein Offset beträgt weniger als 20 uV. Bessere Lösung könnte OPA335 sein - auch mit weniger Offset.

Bei dieser Konstruktion ging es nicht um absolute Messgenauigkeit, sondern um die Möglichkeit, Unterschiede in den Widerständen präzise zu erfassen - um zu bestimmen, welcher Widerstand kleiner ist. Die absolute Präzision solcher Geräte ist ohne ein weiteres präzises Messgerät zur Kalibrierung schwer zu erreichen. Dies ist in Heimlaboren leider nicht möglich.

Hier finden Sie alle Konstruktionsdaten. (Eagle-Schaltpläne, Layout- und Gerber-Dateien, die gemäß den Anforderungen von PCBWAY erstellt wurden)

Schritt 4: Leiterplatten…

Ich habe die Platinen bei PCBWAY bestellt. Sie haben sie sehr schnell zu einem sehr niedrigen Preis gemacht und ich hatte sie nur zwei Wochen nach der Bestellung. Diesmal wollte ich die schwarzen überprüfen (In dieser Fab gibt es kein zusätzliches Geld für andere als grüne Leiterplatten). Sie können auf dem Bild sehen, wie schön sie aussehen.

Schritt 5: Der Schild gelötet

Um die Funktionsfähigkeit des Milliohm-Meters zu testen, habe ich nur die Geräte gelötet, die für diese Funktion dienen. Außerdem habe ich den LCD-Bildschirm hinzugefügt.

Schritt 6: Zeit zum Codieren

Die Arduino-Skizze ist hier beigefügt. Es ähnelt dem des DMM-Schildes, ist jedoch einfacher.

Hier habe ich das gleiche Spannungsmessverfahren verwendet: Die Spannung wird 16 mal abgetastet und gemittelt. Für diese Spannung gibt es keine weitere Korrektur. Die einzige Anpassung ist die Messung der Arduino-Versorgungsspannung (die 5V), die auch als Referenz für den ADC gilt. Das Programm hat zwei Modi - Messung und Kalibrierung. Wird während der Messung die Modustaste gedrückt, wird ein Kalibriervorgang aufgerufen. Die Sonden müssen fest miteinander verbunden sein und 5 Sekunden halten. Auf diese Weise wird ihr Widerstand gemessen, gespeichert (nicht im ROM) und weiter aus dem zu testenden Widerstand extrahiert. Auf dem Video ist ein solches Verfahren zu sehen. Der Widerstand wird mit ~ 100 mOhm gemessen und nach der Kalibrierung auf Null gesetzt. Danach ist zu sehen, wie ich das Gerät mit einem Stück Lötdraht teste - den Widerstand verschiedener Drahtlängen messe. Bei der Verwendung dieses Gerätes ist es sehr wichtig, dass die Sonden fest und scharf gehalten werden - der gemessene Widerstand ist auch sehr empfindlich auf den für die Messung verwendeten Druck. Wenn die Sonden nicht angeschlossen sind, ist zu sehen, dass das Etikett "Overflow" auf dem LCD blinkt.

Ich habe auch eine LED zwischen der Prüfspitze und der Masse hinzugefügt. Sie ist eingeschaltet, wenn die Sonden nicht angeschlossen sind, und klemmt die Ausgangsspannung auf ~ 1,5 V. (Kann einige Geräte mit geringer Stromversorgung schützen). Wenn die Sonden angeschlossen sind, ist die LED AUS und sollte keinen Einfluss auf die Messung haben.

Das war's Leute!:-)