Miliohm-meter Arduino Shield - Tambahan: 6 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:57

Proyek ini merupakan pengembangan lebih lanjut dari proyek lama saya yang dijelaskan di situs ini. Jika Anda tertarik … silakan baca …

Saya harap Anda akan bersenang-senang.

Langkah 1: Intrusi Singkat

Instruksi ini adalah tambahan dari yang lama saya: DIGITAL MULTIMETER SHIELD FOR ARDUINO

Ini adalah fitur tambahan, tetapi dapat digunakan sepenuhnya secara independen. PCB mendukung keduanya - fungsionalitas lama dan baru - tergantung perangkat mana yang akan disolder dan kode mana yang akan dimuat di arduino.

PERINGATAN!: Semua aturan keselamatan dijelaskan dalam instruksi sebelumnya. Silakan baca dengan cermat

Kode yang dilampirkan di sini hanya berfungsi untuk fungsi baru. Jika Anda ingin menggunakan fungsionalitas penuh, Anda harus menggabungkan kedua kode dengan cerdik. Hati-hati - kode untuk prosedur yang sama di kedua sketsa dapat berisi perbedaan kecil..

Langkah 2: Mengapa Saya Melakukannya?

Meter miliohm ini dapat sangat berguna dalam beberapa kasus - dapat digunakan selama debugging beberapa perangkat elektronik yang memiliki koneksi pendek di dalamnya, untuk menemukan kapasitor, resistor, chip yang rusak.. menemukan perangkat yang terbakar mengukur resistansi trek PCB konduktif dan menemukan tempat dengan resistansi minimum. Jika Anda lebih tertarik dengan proses ini - Anda dapat menemukan banyak video tentang.

Langkah 3: Skema - Tambahan

Perangkat tambahan yang dibandingkan dengan desain DMM lama ditandai dengan persegi panjang merah. Saya akan menjelaskan prinsip kerja pada rangkaian sederhana kedua:

Sebuah chip referensi tegangan yang tepat menciptakan referensi tegangan yang sangat stabil dan tepat. Saya menggunakan REF5045 dari Texas Instruments, tegangan outputnya adalah 4.5V. Ini dipasok oleh pin arduino 5V. Hal ini dapat digunakan juga chip referensi tegangan yang tepat lainnya - dengan tegangan output yang berbeda. Tegangan yang dihasilkan dari chip disaring dan dimuat dengan pembagi tegangan resistif. Resistor atas adalah 470 Ohm, dan resistor bawah - resistansi, yang ingin kita ukur. Dalam desain ini nilai maksimumnya adalah 1 Ohm. Tegangan titik tengah pembagi tegangan disaring lagi dan dikalikan dengan opamp yang bekerja dalam konfigurasi non-inverting. Gainnya diatur ke 524. Tegangan yang diperkuat tersebut diambil sampelnya oleh Arduino ADC dan diubah dalam kata digital 10-bit dan selanjutnya digunakan untuk perhitungan resistansi bawah pembagi tegangan. Anda dapat melihat perhitungan untuk hambatan 1 Ohm pada gambar. Di sini saya menggunakan nilai tegangan terukur pada output chip REF5045 (4.463V). Ini sedikit kurang dari yang diharapkan karena chip dimuat oleh arus hampir tertinggi yang diizinkan dalam lembar data. Dengan nilai yang diberikan dalam desain ini, miliohm meter memiliki rentang input maks. 1 Ohm dan dapat mengukur resistansi dengan resolusi 10 bit, yang memberi kita kemungkinan untuk merasakan perbedaan resistor 1 mOhm. Ada beberapa persyaratan untuk opamp:

1. Rentang inputnya harus menyertakan rel negatif
2. Itu harus memiliki offset sekecil mungkin

Saya menggunakan OPA317 dari Texas Instruments - Ini adalah pasokan tunggal, opamp tunggal dalam chip, dalam paket SOT-23-5 dan memiliki input dan output rel ke rel. Offsetnya kurang dari 20 uV. Solusi yang lebih baik bisa berupa OPA335 - bahkan dengan offset yang lebih sedikit.

Dalam desain ini tujuannya bukan untuk mendapatkan presisi pengukuran yang absolut, tetapi untuk dapat merasakan secara tepat perbedaan dalam hambatan - untuk menentukan hambatan mana yang lebih kecil. Ketepatan mutlak untuk perangkat semacam itu sulit dicapai tanpa memiliki peralatan pengukuran presisi lainnya untuk mengkalibrasinya. Sayangnya ini tidak mungkin dilakukan di laboratorium rumah.

Di sini Anda dapat menemukan semua data desain. (Skema elang, tata letak, dan file Gerber disiapkan sesuai dengan persyaratan PCBWAY)

Langkah 4: PCB…

Saya telah memesan PCB di PCBWAY. Mereka melakukannya dengan sangat cepat dengan harga yang sangat rendah dan saya memilikinya hanya dalam dua minggu setelah memesan. Kali ini saya ingin memeriksa yang hitam (Dalam fab ini tidak ada uang tambahan untuk PCB warna yang berbeda dari warna hijau). Anda dapat melihat pada gambar betapa bagusnya mereka.

Langkah 5: Perisai Disolder

Untuk menguji fungsionalitas miliohm-meter, saya hanya menyolder perangkat yang berfungsi untuk fungsi ini. Saya juga menambahkan layar LCD.

Langkah 6: Saatnya Membuat Kode

Sketsa arduino terlampir di sini. Ini mirip dengan perisai DMM, tetapi lebih sederhana.

Di sini saya menggunakan prosedur pengukuran tegangan yang sama: Tegangan diambil sampelnya sebanyak 16 kali dan dirata-ratakan. Tidak ada koreksi lebih lanjut untuk tegangan ini. Satu-satunya penyesuaian adalah pengukuran tegangan suplai arduino (5V), yang juga merupakan referensi untuk ADC. Program ini memiliki dua mode - pengukuran dan kalibrasi. Jika tombol mode ditekan selama pengukuran, prosedur kalibrasi dipanggil. Probe harus terhubung kuat bersama-sama dan tahan selama 5 detik. Dengan cara ini resistansinya diukur, disimpan (bukan dalam ROM) dan selanjutnya diekstraksi dari resistansi yang diuji. Pada video dapat dilihat prosedur tersebut. Resistansi diukur menjadi ~ 100 mOhm dan setelah kalibrasi dinolkan. Setelah itu dapat dilihat bagaimana saya menguji perangkat dengan menggunakan sepotong kawat solder - mengukur hambatan dari panjang kawat yang berbeda. Saat menggunakan perangkat ini, sangat penting untuk memegang probe dengan kuat dan membuatnya tajam - resistansi yang diukur juga sangat sensitif pada tekanan yang digunakan untuk pengukuran. Dapat dilihat bahwa jika probe tidak terhubung - label "Overflow" berkedip pada LCD.

Saya telah menambahkan juga LED antara probe uji dan ground. Ini ON ketika probe tidak terhubung dan menjepit tegangan output ke ~ 1.5V. (Dapat melindungi beberapa perangkat pasokan rendah). Ketika probe terhubung, LED MATI dan seharusnya tidak memiliki pengaruh pada pengukuran.

Itu saja!:-)