КАК СОЗДАТЬ СВОЙ СОБСТВЕННЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ НИЗКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ

Ссылка на страничку сайта Магазина Gtest® с номенклатурой мультиметров, а также рекомендуемые приборы и статьи для дальнейшего самообразования - в самом конце этого раздела.

Как создать измеритель низкого сопротивления до 0,1 Ом своими руками

Этот проект покажет вам, как создать устройство, способное измерять сопротивление до 0,1 Ом.

Узнайте, как сделать собственный измеритель низкого сопротивления. У вас, вероятно, уже есть цифровой мультиметр для измерения сопротивления, но можно ли использовать его для измерений ниже 1 Ом? И если да, насколько достоверными будут такие показания?

Данный проект использует всего несколько компонентов и позволяет измерять сопротивления вплоть до 0,1 Ом.

Схема измерителя низкого сопротивления

Рисунок 1 - Схема. Нажмите на изображение для увеличения.

Теория работы

Измерение сопротивлений можно выполнять различными методами, включая мост Уитстона и анализ RC-цепей. В данном проекте используется фундаментальное уравнение электроники:

V = I × R

Источник постоянного тока пропускает заданный ток через тестируемое сопротивление и измеряет падение напряжения на нем. Затем это напряжение усиливается и подается на мультиметр. Масштабирование выполнено таким образом, что выходное напряжение соответствует значению сопротивления в омах.

Одним из важных факторов является входное напряжение смещения операционного усилителя LM358. Для уменьшения влияния этой погрешности выбран ток 100 мА, который создает падение напряжения 10 мВ на сопротивлении 0,1 Ом.

Преимущества выбранного тока 100 мА

• Умеренное энергопотребление.
• Меньший нагрев элементов схемы.
• Снижение теплового воздействия на измеряемое сопротивление.
• Возможность измерения тонких проводников и чувствительных компонентов.

Выбранный ток 100 мА обеспечивает достаточную точность измерения даже для сопротивлений порядка 0,1 Ом.

Источник постоянного тока

Источник постоянного тока состоит из следующих компонентов:

• U1A - LM358.
• Q1 - 2N3055 в корпусе TO-3.
• RV1 - потенциометр регулировки опорного напряжения.
• R1 и R2 - делитель напряжения.
• R3 - измерительный резистор 1 Ом, 1 Вт, допуск 1%.
• P2 - выводы для подключения измеряемого сопротивления.

При токе 100 мА через резистор R3 рассеивается около 0,1 Вт мощности. Транзистор 2N3055 обеспечивает необходимый запас по току и тепловой устойчивости.

Дифференциальный усилитель

После источника постоянного тока сигнал поступает на дифференциальный усилитель с коэффициентом усиления 1 и регулировкой напряжения смещения. Его задача - измерять разницу потенциалов на выводах тестируемого сопротивления.

• U1B - операционный усилитель.
• R4, R5, R6, R7 - формируют дифференциальный усилитель.
• R8, R9 и RV2 - регулировка смещения.

Последний каскад представляет собой неинвертирующий усилитель с коэффициентом усиления 10, благодаря чему получается удобное соотношение 1 Ом = 1 В на выходе.

• U2A, RV3, R10 - усилитель с коэффициентом усиления 10.
• U2B - выходной буфер.

Спецификация материалов

Компонент	Значение
U1, U2	LM358 DIP-8
R1, R4, R5, R6, R7	100 кОм
R2, R10	10 кОм
R3, R8	1 Ом, 1 Вт, допуск 1%
RV1, RV2, RV3	Линейный потенциометр 100 кОм
Q1	2N3055, TO-3
C1, C2	Конденсаторы развязки 100 нФ

Сборка устройства

Схему можно реализовать несколькими способами:

• В компактном корпусе с батареей 9 В.
• В виде насадки для мультиметра с разъемами типа «банан».
• Как отдельный измерительный прибор с собственным вольтметром.

Рисунок 2 - Измеритель низкого сопротивления в виде макетной платы.

На фотографии показаны три потенциометра:

• левый регулирует источник постоянного тока;
• центральный отвечает за компенсацию смещения;
• правый регулирует коэффициент усиления выходного каскада.

Красный, зеленый и черный провода используются для подключения +5 В, 0 В и -5 В соответственно. Провода, идущие вверх, подключаются к измеряемому сопротивлению, а выходной провод подключается ко входу мультиметра.

Примечание: общий вход мультиметра должен быть подключен к заземлению измерителя низкого сопротивления.

Питание схемы

Для полной функциональности рекомендуется двухполярное питание ±5 В. Отрицательная шина используется для компенсации смещения и при определенных условиях может быть исключена.

Источник питания должен обеспечивать ток не менее 200 мА. Чем ниже напряжение питания при сохранении работоспособности схемы, тем меньше тепловые потери на транзисторе Q1.

Калибровка

Первый этап настройки - регулировка источника постоянного тока. Подключите мультиметр к точкам P2 и установите ток 100 мА с помощью RV1.

После установки тока необходимо компенсировать погрешность дифференциального усилителя с помощью RV2, используя эталонный резистор или точный вольтметр.

Последний этап - настройка RV3 таким образом, чтобы коэффициент усиления усилителя U2A был равен 10.

Выводы

После сборки и калибровки вы получите точный измеритель низкого сопротивления, работающий совместно с цифровым мультиметром.

Устройство подходит для проверки сопротивления проводов, дорожек печатных плат, контактных соединений и других объектов с очень малым сопротивлением. Это доступная альтернатива дорогостоящим специализированным приборам.

Купить мультиметр в Украине