Miliohmmetro Arduino Shield - Addendum: 6 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:04

Questo progetto è un ulteriore sviluppo del mio vecchio descritto in questo sito. Se sei interessato … leggi avanti …

Spero che avrai piacere.

Passaggio 1: breve introduzione

Questa istruzione è un'aggiunta al mio vecchio: SCHERMO MULTIMETRO DIGITALE PER ARDUINO

È una funzionalità aggiuntiva, ma può essere utilizzata in modo assolutamente indipendente. Il PCB supporta sia la vecchia che la nuova funzionalità, dipende da quali dispositivi devono essere saldati e quale codice deve essere caricato nell'arduino.

AVVERTIMENTO!: Tutte le regole di sicurezza sono descritte nelle istruzioni precedenti. Si prega di leggerli attentamente

Il codice qui allegato funziona solo per la nuova funzione. Se vuoi utilizzare tutte le funzionalità devi unire abilmente entrambi i codici. Fai attenzione: il codice per le stesse procedure in entrambi gli schizzi potrebbe contenere piccole discrepanze..

Passaggio 2: perché l'ho fatto?

Questo miliohmmetro può essere molto utile in alcuni casi: può essere utilizzato durante il debug di alcuni dispositivi elettronici che hanno collegamenti brevi all'interno, per individuare condensatori, resistori, chip difettosi, ecc. individuato il dispositivo bruciato misurando la resistenza delle piste PCB conduttive e trovando il posto con la resistenza minima. Se sei interessato di più a questo processo, puoi trovare molti video a riguardo.

Passaggio 3: gli schemi - Addendum

I dispositivi aggiunti che si confrontano con il vecchio design DMM sono contrassegnati da un rettangolo rosso. Spiegherò il principio di lavoro sul secondo circuito semplificato:

Un preciso chip di riferimento di tensione crea un riferimento di tensione molto stabile ed esatto. Ho usato REF5045 di Texas Instruments, la sua tensione di uscita è 4.5V. È alimentato dal pin arduino 5V. Può essere utilizzato anche altri precisi chip di riferimento di tensione - con diverse tensioni di uscita. La tensione generata dal chip viene filtrata e caricata con un partitore di tensione resistivo. Il cui resistore superiore è 470 Ohm e quello inferiore - la resistenza, che vogliamo misurare. In questo design il suo valore massimo è 1 Ohm. La tensione del punto medio del partitore di tensione viene nuovamente filtrata e moltiplicata per un operazionale operante in configurazione non invertente. Il suo guadagno è impostato a 524. Tale tensione amplificata viene campionata dall'ADC Arduino e convertita in parola digitale a 10 bit e ulteriormente utilizzata per il calcolo della resistenza di fondo del partitore di tensione. Puoi vedere i calcoli per la resistenza di 1 Ohm sull'immagine. Qui ho usato il valore di tensione misurato all'uscita del chip REF5045 (4.463V). È un po' meno del previsto perché il chip viene caricato dalla corrente quasi massima consentita nel foglio dati. Con i valori indicati in questo progetto, il miliohmmetro ha un intervallo di ingresso di max. 1 Ohm e può misurare la resistenza con una risoluzione di 10 bit, cosa che ci dà la possibilità di rilevare la differenza nei resistori di 1 mOhm. Ci sono alcuni requisiti per l'opamp:

1. Il suo intervallo di input deve includere il binario negativo
2. Deve avere un offset il più piccolo possibile

Ho usato OPA317 di Texas Instruments: è un'alimentazione singola, un singolo opamp nel chip, nel pacchetto SOT-23-5 e ha un ingresso e un'uscita rail-to-rail. Il suo offset è inferiore a 20 uV. La soluzione migliore potrebbe essere OPA335, anche con meno offset.

In questo progetto lo scopo non era quello di avere una precisione di misurazione assoluta, ma di essere in grado di rilevare con precisione le differenze nelle resistenze - per definire quale ha una resistenza minore. La precisione assoluta per tali dispositivi è difficile da raggiungere senza avere un altro apparato di misura preciso per calibrarli. Questo purtroppo non è possibile nei laboratori domestici.

Qui puoi trovare tutti i dati di progettazione. (Schemi Eagle, layout e file Gerber preparati secondo i requisiti di PCBWAY)

Fase 4: PCB…

Ho ordinato i PCB presso PCBWAY. Li hanno fatti molto velocemente per un prezzo molto basso e li ho avuti solo in due settimane dopo l'ordinazione. Questa volta ho voluto controllare quelli neri (in questo fab non ci sono soldi aggiuntivi per PCB di colore diverso dal verde). Puoi vedere nella foto quanto sono belli.

Passaggio 5: lo scudo saldato

Per testare la funzionalità del miliohmmetro ho saldato solo i dispositivi, che servono per questa funzione. Ho aggiunto anche lo schermo LCD.

Passaggio 6: è ora di codificare

Lo schizzo di arduino è allegato qui. È simile a quello dello scudo DMM, ma più semplice.

Qui ho usato la stessa procedura di misurazione della tensione: la tensione viene campionata 16 volte e mediata. Non ci sono ulteriori correzioni per questa tensione. L'unica regolazione è la misura della tensione di alimentazione arduino (il 5V), che è anche riferimento per l'ADC. Il programma ha due modalità: misurazione e calibrazione. Se si preme il tasto mode durante la misurazione viene richiamata una procedura di calibrazione. Le sonde devono essere collegate saldamente tra loro e tenere premute per 5 secondi. In questo modo la loro resistenza viene misurata, memorizzata (non in ROM) ed ulteriormente estratta dalla resistenza in prova. Sul video si può vedere tale procedura. La resistenza viene misurata essere ~ 100 mOhm e dopo la calibrazione viene azzerata. Successivamente si può vedere come provo il dispositivo mediante l'uso di un pezzo di filo di saldatura, misurando la resistenza di diverse lunghezze di filo. Quando si utilizza questo dispositivo è molto importante tenere le sonde forti e averle affilate - la resistenza misurata è molto sensibile anche alla pressione utilizzata per la misura. Si può notare che se le sonde non sono collegate - l'etichetta "Overflow" lampeggia sul display LCD.

Ho aggiunto anche un LED tra la sonda di prova e quella di terra. È acceso quando le sonde non sono collegate e blocca la tensione di uscita a ~ 1,5 V. (Può proteggere alcuni dispositivi a bassa alimentazione). Quando le sonde sono collegate il LED è spento e non dovrebbe avere alcuna influenza sulla misurazione.

È tutto gente!:-)