Цифровой омметр своими руками

Цифровой омметр своими руками

Более десяти лет назад в журнале "Радио" была опубликована схема весьма простого омметра (см. рисунок), которым можно измерять сопротивление различных деталей в диапазоне от нескольких омов до двух мегаом.

Более десяти лет назад в журнале "Радио" была опубликована схема весьма простого омметра (см. рисунок), которым можно измерять сопротивление различных деталей в диапазоне от нескольких омов до двух мегаом.

Вот уже несколько лет я пользуюсь этим прибором и доволен его работой. Простой омметр Основная деталь омметра, конечно, стрелочный индикатор РА1. Я использовал индикатор М2003-М1 стоком полного отклонения стрелки 100 мкА. Подойдет и другой индикатор, но пределы измерения будут иные. Индикатор подключен к измерительной цепи, составленной из резисторов R1, R2, батареи GB1, выключателя SA1 и гнезд Х1-ХЗ, к которым подключают проверяемые детали.

Когда контакты выключателя разомкнуты, детали, например резисторы, подключают к гнездам Х2 и Х3. Но вначале эти гнезда замыкают и устанавливают стрелку индикатора переменным резистором R1 на конечное деление шкалы — условный нуль отсчета. После размыкания гнезд к ним можно подключать проверяемый резистор. Это первый поддиапазон, на котором можно отсчитывать сопротивления примерно от 0,9 кОм до 2 МОм. Чем больше сопротивление, тем меньший ток протекает через индикатор и меньше отклонение его стрелки. Установив выключатель в положение замкнутых контактов, устанавливают стрелку индикатора на нуль отсчета, после чего подключают резистор к гнездам Х1, Х2 второго поддиапазона.

Теперь проверяемый резистор будет шунтировать индикатор, стрелка отклонится на меньший угол при меньшем сопротивлении резистора. Пределы измерения на этом поддиапазоне — примерно от 9 Ом до 22 кОм.

Автор: AlexVi
Опубликовано 20.09.2017
Создано при помощи КотоРед.

Здравствуй, РадиоКот! С днюхой! Здравствуйте все!

Как-то мне подарили замечательную беспаечную плату, и это стало большим шагом в моем освоении мира электроники. Не надо теперь паять макеты «на весу», на проткнутых шилом картонках и замызганных перегретых монтажных платках. Собрать какую-то схемку стало быстрее в разы. Разобрать – тоже.

Но вот проблема: почти все имеющиеся у меня выводные резисторы имеют цветовую маркировку, и чтобы разложить их по своим местам после разборки макета приходилось или открывать справочник, или брать в руки мультиметр. На то, чтобы определить цвета колец на резисторе и сличить их со справочником уходит куча времени! Не слишком помогут и имеющиеся в сети многочисленные калькуляторы. Никакой уверенности, что не ошибся в определении колец. Поэтому, если под рукой мой верный М830-й, я брал мультиметр. Прибор показывает реальное сопротивление, я соображаю, к какому значению стандартного ряда сопротивлений оно относится, и кладу резистор в нужную коробочку. Неудобство в том, что приходится соображать, а самое большое неудобство в том, что приходится без конца крутить переключатель диапазонов на приборе.

Вот если бы прибор сам определял диапазон и показывал значение из ряда Е24! То есть те значения, что написаны у меня на коробочках, в которых разложены резисторы! Тогда только — измеряй и клади!

Эта идея совпала с давним желанием начать осваивать микроконтроллеры. Понятно же, что цифровую индикацию, автоматический выбор предела измерения и анализ измеренных значений надо делать с помощью микроконтроллера.

Так как все уже придумано до нас, посмотрел в Интернете что-нибудь похожее. Из наиболее подходящего нашел здесь же на РадиоКоте простой измеритель CLR [1] и собранный на его основе сортировщик резисторов [2]. Второе устройство хоть и в тему, но показалось мне каким-то монстрообразным и предназначенным для раскладки резисторов, ну, наверное, в промышленных масштабах с привлечением дешевой китайской рабочей силы или других гастарбайтеров 🙂 Мне же надо было простое устройство для десятка — другого резисторов от случая к случаю. И я решил упростить «монстра», выкинув оттуда все мне ненужное, доработав программу, и использовать при этом достоинства оригинального измерителя CLR и простой контроллер ATtiny2313.

Целью работы было: начать осваивать программирование для микроконтроллеров и сделать свое первое небесполезное устройство на МК — не копипаст и не моргалку светодиодом. То, что у меня получилось, я и предлагаю вашему вниманию.

Общий вид устройства

Устройство предназначено для раскладки резисторов по номиналам и представляет собой цифровой омметр с автоматическим выбором диапазона измерения, отображающий сопротивление тестируемого резистора на трехразрядном LED-индикаторе в виде, приведенном к стандартному ряду Е24. Диапазон измерений – от единиц ом до десятков мегаом. Прибор можно переключить и в режим обычного омметра. Размеры — 85х55х18мм.

Читайте также:  Electrolux eafm 120 отзывы

Схема состоит из генератора на триггере Шмитта (U3.1) с частотозадающей цепью (R2+Rx)C6, микроконтроллера U4, тактируемого от кварцевого резонатора, трехразрядного светодиодного индикатора HL1, отдельных светодиодов D3, D4, D5 для индикации диапазонов измерения (Ом, кОм, Мом) и двух стабилизаторов напряжения, один из которых питает контроллер с индикатором (U2), а второй (U1) – микросхему триггера Шмитта. Отдельное питание генератора от хорошего стабилизатора должно повысить точность измерений, хотя здесь, возможно, это избыточно. Как вариант, можно не запаивать U1 и соединить на плате 14 вывод триггера U3 с выходом стабилизатора U2(pin 3).

В устройстве предусмотрен также переключатель S2 с фиксацией для выбора режима работы: Е24-омметра или обычного омметра. Включенный режим Е24 индицируется светодиодом D2. Кнопкой без фиксации S1 производится установка «нуля» перед началом измерений. Применен LED-индикатор с общим анодом. Индикация динамическая, аноды управляются через p-n-p ключи. Схема нарисована для индикатора CA56-11 с раздельными выводами сегментов для каждого знакоместа, но можно использовать любой другой с соединенными одноименными сегментами, это упростит разводку платы. Просто у меня был только такой. Размерность измеренного значения индицируется светодиодами разного цвета (D3, D4, D5), и подписана на корпусе. Для питания использован внешний источник 12В (сетевой адаптер от какого-то модема).

Если кратко, то принцип измерения сопротивления основан на фиксации относительного изменения частоты измерительного генератора при подключении неизвестного Rx. С помощью калибровочных констант рассчитывается его значение. Детальное описание способа измерения и расчета можно найти по приведенной выше ссылке [1] и в соответствующей ветке форума [3]. Полученное значение сопротивления сравнивается с таблицей для ряда Е24 и при попадании в какой-то номинал ряда, этот номинал отображается на индикаторе. Метод может обеспечить и большую точность, чем 3 разряда, но для раскладки резисторов по Е24 это не нужно.

Устройство содержит только широко распространенные недорогие детали. Я применил индикаторы с общим анодом, можно взять и с общим катодом, изменив таблицу формирования знаков и управления анодами в исходном тексте программы. Для ОК придется также изменить проводимость ключей Q1…Q4, подключив их эмиттеры к общему проводу. Для индикации размерности взяты обычные 3-мм светодиоды зеленого (Ом), красного (кОм) и желтого (Мом) цветов.

Печатная плата разрабатывалась под те детали, что у меня были: часть из них — выводные, часть – smd, снятые с разных плат. ATtiny2313 и индикатор пришлось купить. Важно, чтобы элементы времязадающей цепочки С6 и R2 были возможно стабильнее. В первоисточниках рекомендуют взять конденсаторы К73-9, К73-16, К73-17 (полиэтилентерефталатные) или слюдяные. Емкость его может отличаться от указанной на схеме и быть в диапазоне 5…10nF. Резистор R2 тоже надо взять из числа стабильных (с малым допуском по отклонению) в диапазоне величин 1…3кОм. С учетом этого я разводил плату под выводные С6 и R2. Частота кварцевого резонатора может быть в диапазоне 6…10Мгц. Все эти отклонения от указанных на схеме номиналов будут позже учтены калибровкой.

Плата получилась двухсторонняя, и делал я такую первый раз. Технология народная – ЛУТ. Оказалось, ничего сложного в двухсторонней печати нет. Делал за один прием, совмещая распечатки на просвет в конверт. Не сразу удалось добиться совпадения отверстий обеих сторон. Я рисую платки в DipTrace, а эта программа не печатает обе стороны на одном листе. Поэтому пришлось печатать на разных. Виновником брака оказался принтер, а точнее, неравномерная протяжка бумаги с ручного лотка. После перехода на основной лоток и с предварительным прогревом печки принтера все стало хорошо.

«Земли» генератора и остальной схемы разведены отдельно для соединения их у разъема питания в целях уменьшения возможных помех от цифровой части устройства. Надо сказать, что такая мера предосторожности оказалась излишней, и показания оставались стабильными при произвольном соединении этих «земляных» полигонов. Одно соединение («земля» разъема для программирования) не развелось, пришлось выполнить его проводком.

Фото платы устройства сверху. . и снизу

Плата подгонялась под корпус от какого-то мелкого устройства, купленного на барахолке за 20р. Все отлично влезло. Правда, переключатель S2 оказался чуть высоковат, и в плате пришлось сделать для него квадратное отверстие. S2 вставлен в него, выводы отогнуты снизу платы и распаяны на площадки. Входные клеммы сделаны на парном винтовом зажиме. К нему можно подключать как щупы, так и что-нибудь поудобнее. К сожалению, пока я так и не нашел какого-нибудь практичного способа нанесения надписей на пластиковый корпус, поэтому надписи на корпусе сделаны позорно. Конечно, это временно:). Плата разводилась под стабилизатор 78М05, однако, когда дело дошло до пайки, его в наличии не оказалось. Так бывает, и пришлось экспромтом заменить его на 78L05, которого вполне достаточно по току. На плате заметны и пара проводков – небольшая ошибка в разводке. В прилагаемых файлах она исправлена.

Читайте также:  Поделки для аквариума из камней

Перед использованием омметр надо откалибровать. Процесс калибровки детально разбирался в [1] и [3], но думаю, что основные моменты можно повторить и здесь. В связи с недостатком свободной памяти программ калибровку измерителя придется сделать вручную. Для калибровки понадобится один резистор с точно известным номиналом. Номинал некритичен, например, несколько кОм.

Понятно, что при замкнутом входе (Rx=0) откалиброванный омметр должен показывать «0», а при присоединении «образцового» точного резистора, например, 5,67кОм — точно 5,67кОм. В программе за это отвечают 2 четырехбайтовые константы E_CONST_R и COEFF_R (смещение и масштаб), которые хранятся в EEPROM. Изначально там вписаны какие-то «стартовые» значения, не соответствующие конкретным примененным номиналам С и R. Мы увидим эти константы, открыв текст программы или считав программатором содержимое EEPROM. При калибровке нужно получить «правильные» константы и вписать их вместо первоначальных в EEPROM. Тогда при включении прибора всегда будет загружаться «правильная» шкала.

Итак, сама калибровка. Устройство надо включить в режиме обычного омметра, дать установиться тепловому режиму — погреть минут пять-десять.

  1. Ставим на вход перемычку (Rx=0). Индикатор отобразит какое-то значение.
  2. Нажимаем кнопку «установка нуля» и держим до момента обнуления значения на индикаторе. При этом в EEPROM запишется правильная E_CONST_R, и шкала прибора теперь будет проходить через ноль.
  3. Далее надо установить масштаб шкалы (COEFF_R). Подключим наш «образцовый» резистор 5,67кОм ко входу. Индикатор отобразит какое-то значение, например, 2,34кОм. Это значит, что масштабирующий коэффициент, изначально записанный в EEPROM (пусть, например, там 01DB9A39), необходимо увеличить в 5,67/2,34= 2,4230769230769230769230769230769 раза.
  4. Пользуясь калькулятором Windows, текущий COEFF_R переводим в десятичный вид, умножаем на 2,42307… и переводим результат снова в шестнадцатиричный вид (проверьте: 01DB9A39 * 2,42307…. = 04806BD8). Заменяем в исходнике значение COEFF_R на только что полученное.
  5. Считываем программатором значение E_CONST_R из EEPROM контроллера с адреса $54 и тоже заменяем им старое значение в исходнике.
  6. Компилируем исходник с новыми константами. Программируем контроллер (*.hex и *.eep).
  7. Снова включаем. Проверяем «ноль» на замкнутом входе и 5,67кОм на присоединенном «образцовом» резисторе. Может, быть, придется повторить всю процедуру еще раз. Мне хватило всего 2-х раз.

Можно обойтись без редактирования исходника и его перекомпиляции, если средствами программатора отредактировать константы в EEPROM по адресам $50 (COEFF_R) и $54 (E_CONST_R) и прошить их заново.

Перед началом измерений надо замкнуть вход и проверить нулевое показание на индикаторе. Если это не так, установить ноль нажатием кнопки «>0 Ссылки и литература:

В практике радиолюбителя приходится встречаться с необходимостью измерения низкоомных сопротивлений (до 1 Ом). Решить эту задачу и предназначен простой миллиомметр. Этим устройством можно с достаточной для радиолюбителя точностью измерять сопротивления от 0,0001 до 1 Ома.
При измерении малых сопротивлений с помощью цифровых мультиметров последовательно с измеряемым сопротивлением, назовём его Rx, неизбежно включено сопротивление соединительных проводов, переходное сопротивление входных клемм или гнёзд, контактов переключателя и т.п. Это сопротивление (Rпр.) находится в пределах 0,1…0,4 Ом. Вследствие вышеуказанных причин, реально измеренное сопротивление будет больше Rx на некоторую величину (Rx+Rпр.). Погрешность может доходить до 50 % при измерении очень малых сопротивлений. Для больших сопротивлений эта ошибка невелика, и её можно не учитывать.
Из изложенного понятно, что надо исключить влияние соединительных проводов и т.п. на результат измерения очень малых сопротивлений. Существует метод измерения низкоомных сопротивлений по 4-зажимной схеме на постоянном токе. Применение данного метода полностью исключает влияние соединительных проводов на результат измерения малых сопротивлений. Этот метод используется в данном миллиомметре. Кратко рассмотрим суть метода измерения по 4-зажимной схеме.

На рис.1 (слева) приведена схема измерения сопротивления по 2-зажимной схеме. Красным цветом показан путь измерительного тока. Как видим, ток протекает и через измеряемый резистор и через сопротивление проводов (Rпр) мультиметра, что вносит погрешность в результат измерения. Сопротивление вольтметра не оказывает влияния на измерение Rx, так как обладает очень большим (до 10 МОм) внутренним сопротивлением Rвх. На рис.1 (справа) показана 4-зажимная схема измерения. Из схемы понятно, что сопротивление проводов не оказывает влияния на результат измерения, так как включено последовательно с очень большим внутренним сопротивлением вольтметра. Измерительный ток протекает только через резистор Rx.

Читайте также:  Видеокарта без кулера с радиатором

Вот схема миллиомметра (рис.2).

Источником питания схемы является батарея с напряжением 9 В. Выключателем SB напряжение от батареи подаётся на микросхему стабилизатора напряжения типа 7806. Конденсатор С1 служит для подавления скачков напряжения. Резисторы R1, VR2 необходимы для установки выходного напряжения микросхемы в пределах 6 В. Потенциометром VR2 устанавливается точная величина выходного напряжения величиной 6В. Потенциометром VR3 устанавливается выходной ток, протекающий через измеряемый резистор Rx равный 100мА (0,1 А). Поскольку резистор VR3 имеет относительно большое сопротивление по сравнению с измеряемым Rx, то погрешность, возникающая при этом вследствие наличия сопротивлений Rx (от 1 мОм до 1 Ом ), будет оказывать влияние на величину тока 100мА в пределах не более 2%.

Конструкция миллиомметра
Внешний вид и вид на монтаж деталей миллиомметра показан на фото 1, 2 и 3. Монтаж деталей выполнен навесным способом, микросхема на радиатор не устанавливалась. В качестве потенциометров VR2, VR3 использованы многооборотные резисторы для более точной установки напряжения и тока. Корпус прибора пластмассовый, размеры 11*6*4 см. Клеммы К1 иК2 металлические. Выключатель питания типа МТ-1.

Подготовка к измерению сопротивления
Подсоединить щупы цифрового вольтметра к клеммам К1 и К2. Подать напряжение от источника питания на схему, включив выключатель SB. Потенциометром VR2 установить выходное напряжение величиной 6 В при неподключённом резисторе Rx. Далее, отключив SB, переключаем мультиметр на измерение тока (щупы остаются на прежнем месте), включаем SB и потенциометром VR3 устанавливаем величину выходного тока 0,1А.

Проведение измерений
Для начала возьмём несколько резисторов известной величины (0,1; 0,2; 0,5 Ом) и измерим их сопротивление, чтобы убедиться в работоспособности миллиомметра.

Не включая питание под клеммы К1 и К2, зажимаем выводы измеряемого сопротивления. Щупы цифрового вольтметра устанавливаем в гнёзда клемм К1 и К2, а предел измерения на отметку 200мВ. Включаем питание и считываем показания прибора.

Допустим, величина измеренного напряжения 22,3 мВ. Ток ранее был установлен 100мА. Делим напряжение на ток и получаем искомое сопротивление. В нашем случае: Rx=22,3: 100= 0,223 Ом. Конечно, принято делить вольты на амперы, чтобы получить Омы, но так удобнее, не надо переводить мВ и мА в вольты и амперы. Точно также измеряем другие эталонные резисторы. Но всё-таки вспомним, что 1 В-1000мВ; 100мВ-0,1В; 10мВ-0,01В; 1мВ-0,001В; 1А-1000мА; 100мА-0,1А. В моём мультиметре наименьший предел измерения — 200мВ, цена деления — 0,1 мВ. Входное сопротивление — около 10 МОм. То есть теоретически можно измерить сопротивление величиной 0,001 Ом (1мОм). Вольтметры с низким входным сопротивлением для наших измерений не годятся.
Итак, мы определили, что проведенные измерения дали реальный результат. Теперь переходим к измерению неизвестного сопротивления. В качестве неизвестных сопротивлений будем использовать шунты из разобранных авометров. При измерении сопротивления самого большого шунта падение напряжения составило 0,5 мВ, ток 100 мА.

Величина сопротивления шунта, рассчитанная по закону Ома, получилась 0,005 Ом. Сопротивление малого шунта, измеренного миллиомметром, равно 0,212 Ом (падение напряжения — 21,2 мВ).
Практическое применение миллиомметр может найти при подборе шунтов для зарядных устройств, измерении сопротивлений в оконечных каскадах усилителей низкой частоты и других устройств, где необходимо измерение малых сопротивлений (переходное сопротивление контактов выключателей, реле и др.).
Измерение низкоомных сопротивлений можно производить и при токах более 0,1 А. Для этого необходимо собрать стабилизатор тока на соответствующий ток. Схемы стабилизаторов приведены на рис.3.

Стабилизатор включается в схему вместо потенциометра VR3. Конечно, это повлечёт за собой установку микросхемы и транзистора на радиаторы соответствующего размера, а также к увеличению размеров прибора.
Сопротивления менее 1мОм (1000 мкОм) измеряют с помощью микроомметров. Измерительный ток может быть величиной до 150 А. Напряжение большой роли не играет.
Если необходимо изготовить шунт для зарядного устройства, а нихрома, константана, манганина нет, то можно воспользоваться шпилькой подходящего диаметра, как показано на фото 9.

Материал шпильки — сталь, бронза, медь и т.п. Передвигая один из контактов по шпильке добиваются нужного сопротивления шунта. Расчёт сопротивления шунта несложен. Будут вопросы — обсудим.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector