构建自己的低阻计

学习如何构建自己的低阻计!

你可能已经有一个数字测量电阻,但它可以用于电阻低于1Ω?如果是这样,这些low-ohm数据可靠吗?

这个项目将向您展示如何使自己的低阻计;它只使用少数组件和可以测量电阻低至0.1Ω。

示意图

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这个理论

测量电阻可以通过使用各种方法(惠斯登电桥,RC计算),但在这个项目中,选择的方法是使用电子产品中最基本方程:

V =红外$ $ $ $

恒流源将建立电流通过电阻测试和测量电阻产生的电压降。这个电压降会被放大,送入一个标准的万用表。电压的大小等于欧姆的电阻(如1 v = 1Ω)。我们需要选择一个电流产生合理的电压放大器的阶段,按照恒流阶段,我们可以通过使用上面的方程和插入预期值R(即。,不到几欧姆)。

一个重要的考虑是在放大器的输入失调电压,建模为一个电压源串联与运放的反相或同相输入终端。这个电压乘以运放的同相的增益,这是一种错误,因为它可以使输出电压较低或高于我们所期望的理想电路。所以我们要设计电路,这样这个偏移电压会轻微的影响。如果你的运放offset-null功能,你可以用它来减少补偿电压的振幅,但我们使用LM358,其中不包括offset-null别针。相反,我们可以很容易地减少补偿电压的影响,确保信号的兴趣远远大于补偿电压,就是±2 LM358 mv。

我们的目标是测量电阻低见0.1Ω。这意味着,我们必须选择一个恒流源,创建一个电压显著大于2 mv时,电流通过电阻0.1Ω。这是一种权衡,因为高电流有缺点和低电流减少被测电阻的电压降。高电流的问题如下:

• 更高的能源消耗,而低能耗,有助于与可移植性。
• 低电流导致更少的热量产生的恒流源电路。
• 低电流降低功耗,因此被测电阻的温度增加;较低的电流,我们可以测量的电阻电路元素更容易受到热损伤(例如,细线)。

当前选择的电路是100 mA。这么多目前还没有过高产生10 mV在0.1Ω电阻,和10 mV是充分考虑我们的±2 mV偏移电压。

恒流源由

• U1A——LM358
• Q1 - 2 n3055(3包)
• RV1——电位器调节参考电压运放的同相端
• R1和R2 -分频器(1 v RV1对应100 ma)的恒流
• R3 -检测电阻(1Ω,1 w,金属薄膜,1%的公差)
• P2 -两个终端连接电阻测量

的恒定电流100毫安通过1Ω检测电阻,功率损耗为0.1 w(因此1 w)的选择。Q1将进行100毫安只要阻力与P2,和我选择了3包,确保晶体管不会过热。用于Q1的特定部分并不重要只要集电极电流的晶体管可以处理100毫安,NPN型。

恒流源后的下一个阶段是一个差分放大器,增益为1和一个偏移电压调整。我们在这里使用“微分”放大器因为我们想检测被测电阻的电压降,即。,区别一侧电压之间的电阻,电阻的电压在另一边。

差分放大器由

• U1B——运算放大器
• R4, R5、R6和R7——这些电阻配置U1B差分放大器
• R8, R9机型,RV2抵消调整

电路组成的R8, R9机型,RV2允许我们添加一个可调补偿电压差动放大器的输出。这个特性可以用来补偿运放的输入偏置电压或其他误差来源。请参考校准部分(下图)有关如何实现这个补偿电路。

最后一个阶段是一个放大器,增加10个。这些额外增益集的整体测量方便价值比例1:1,即。1Ω阻力产生1 v,输出。

• U2A、RV3 R10 -同相放大器增益的10 (RV3设置为90 k)
• U2B——输出缓冲区

物料清单(材料清单)

组件识别	价值
U1, U2	LM358 -下降8
R1 R4 R5、R6 R7	100 k电阻
R2, R10	10 k电阻
R3, R8	1 r 1 w金属膜电阻器,1%的公差
RV1、RV2 RV3	100 k线性电位计
第一季度	2 n3055是机器,3
C1, C2	100年nf去耦电容

建设

电路是如何构建的,但这里有一些想法:

• 项目框——使用一个内部9 v电池和外部连接器保持电路在一个小盒子。
• 万用表附件——使用几个香蕉插头,你可以创建一个适合的电路直接到万用表。
• 一米——一路,你可以购买一个小电压表和房子整个项目的包来让你自己的测量装置!

低阻计作为试验板电路。

上面的照片显示了三个电位器:

• 左边控制恒流源
• 中间的一个控制微分放大器抵消
• 右边的控制输出的增益阶段

红色,绿色和黑色电线把案板为+ 5 v, 0 v, v和5,分别。棕色和红色线,离开对图像的顶部被测电阻,和绿色线向右是连接低阻计的输出输入一个万用表。

N投票:您将需要确保万用表的常见的输入连接低阻计的地面。

权力

这种电路需要分割电源全部功能。然而,请注意,使用负铁路只有电路中增加了一个可调补偿电压差动放大器的输出。如果你能得到足够的性能没有补偿电路,不需要负铁路。如果你不使用LM358,记住,你运放的共模输入电压必须扩展几乎为0 v,因为我们正在处理输入电压接近100 mV。

供电需求而灵活的(但不超过你的运放的最大供应电压)。你需要确保电源可以源足够的电流(至少200 ma,仅考虑到电流源需要100 ma)。同时,请注意,Q1的功耗正电源电压成正比,所以保持尽可能低输入电压将降低Q1的功耗。

我建议±5 v的供应;消极的铁路可以使用负电压发生器。

校准

第一部分电路的校准是恒流源。最简单的方法是使用一个万用表(P2)连接到测量恒流。

调整的价值RV1直到测量电流100毫安。从RV1开始调整其最小阻力。这最小化最初的恒流设置,从而防止有害的电流Q1和R3;由此产生的功耗也会导致增加组件的温度,燃烧和热晶体管可以导致严重的接触。

设置了恒流,我们需要补偿差动放大器的输出误差。你可以通过一个已知的电阻测量,然后调整RV2直到差动放大器的输出对应于已知的电阻(例如,1Ω的阻力应该产生一个微分输出100 mv),或者您可以使用精确测量小电阻的电压电压表,然后调整RV2这样差动放大器的输出等于测量电压。

最后的校准步骤是调整RV3这样U2A放大器的增益等于10。测量U2A的同相输入电压和调整RV3直到输出是输入的值的10倍。

总结

电路完成后,现在可以测试你的线路是否正常。如果一切顺利,你现在应该有一个低阻计工作结合一个精确的万用表。

那么,这个可以吗?就我个人而言,我建造了这个电路,以便我能测量电源导线的电阻(死后,当然!)对于一些电工实践。而不是购买非常昂贵的电子设备(花费至少500美元),这条赛道让我练习几块钱的价格。

这个电路可以用一双小pogo针探头小PCB痕迹。它也可以用来测量接触电阻(这有时会导致电路问题,依靠机械接触)。

自己尝试这个项目!BOM。