Svetelektro.com

Svetelektro.com

Meno:
Heslo:

Miliohmmetr s převodníkem U-F a napěťovými referencemi

Kategória: Merače a testery | 03.04.2019 | Autor: beny66ka 

Mnozí z nás to určitě někdy řešili. Stojíme před problémem jak najít místo zkratu na plošném spoji.


Typická situace je rozvod napájení  k vyspělým IO. V blízkosti těchto čipů bývá mnohonásobná filtrace např. 10 kusů SMD keramických kondenzátorů zapojených paralelně o různých hodnotách. Těchto míst je v rozvodu napájení  několik a v případě zkratu kondenzátoru nebo IO bývá velice složité určit která komponenta na dlouhém rozvodu (třeba napájení) po plošném spoji zkrat způsobuje. 


Bylo by fajn zjistit přibližné místo, kde se vadná součástka z mnoha paralelně zapojených nachází.  Vypájet všechny podezřelé součástky je nemyslitelné a když tak velice pracné.  Druhá oblíbená metoda je pustit do obvodu konstantní proud a sledovat která součástka se zahřívá. Tento způsob ale může vést k sekundárním závadám, které způsobí sama dosti hrubá měřící metoda. Když jsem toto řešil naposledy, rozhodl jsem se postavit si na to přípravek – miliohmmetr, který tento problém téměř dokonale řeší. 


Připomínka:  Pokud by někomu vrtalo hlavou, proč jsem to celé neudělal se SMD součástkami (mohlo to být menší, lepší a bla bla bla ….).  Prostě jsem po delší době dostal chuť udělat zařízení kde budu moci pájet voňavou kalafunou, budu ohýbat nožičky, osazený plošný spoj bude krásně plastický… A vůbec. Trocha nostalgie přece nezaškodí.


Při konstrukci jsem vyšel z velice vtipného  zapojení  zveřejněného v KE AR 3/2006 strana 35. Něco jsem přidal, něco vypustil, něco upravil a vznikl výrobek, který tady popíšu.

 

 

Obr. 1 - Schéma zapojení 

 

 

Obr. 1 - Schéma zapojení zdroje

 

Popis zapojení


Základem je zdroj proudu, který je vyroben z napěťové reference IO2 TL431 a IC1B LT1013. OZ porovnává úbytek napětí na rezistorech R5 nebo R6 (podle zvoleného měřícího rozsahu) s referenčním napětím z TL431 a ovládá T1 a T2 v Darlingtonově zapojení tak, aby úbytek napětí na R5 a R6 byl vždy rovný referenčnímu napětí.  Měřící proud je tedy na rozsahu 2 Ω - 25mA a na rozsahu 20 Ω - 2,5 mA.


Na místě IC1B musí být použitý OZ s co nejmenší napěťovou nesymetrií vstupů. Proto jsem použil typ LT1013. Takto získaný proud se přivádí do Rx – svorky CON1-1 a CON1-2.  
Na stejné svorky se také při měření připojují měřící svorky CON2-1 a CON2-2. Těmi se měří úbytek na měřeném elementu.  


Za svorkami CON2-1 a CON2-2  je  zapojen měřící zesilovač  jehož srdcem je IC4 OP07CN. Jedná se o přesný OZ opět s výbornou napěťovou symetrií vstupů, kterou je možno ještě kompenzovat. Nahrubo přímo na plošném spoji trimry R24 a R26 a najemno deseti otáčkovým potenciometrem P1 který je vyvedený na hlavní panel. V praxi se tímto potenciometrem nastavuje nulový údaj na digitálním voltmetru při zkratovaných svorkách CON1-1, CON1-2, CON2-1 a CON2-2.  IC4 je zapojen jako zesilovač  4x. Tudíž při měřícím proudu 25mA (na rozsahu 2 Ω) je na měřeném elementu s odporem 1Ω úbytek napětí 25mV. Po zesílení 4x se na svorky CON4-1 a CON4-2 dostává napětí 100mV. Takže na připojeném digitálním voltmetru s rozsahem 200mV se zobrazí údaj 1.000 což vyjadřuje měřený odpor  1Ω. Trimr R22 slouží při prvotní kalibraci kalibračním přesným rezistorem k nastavení horního měřeného rozsahu. Já jsem použil rezistor 19,1Ω/0,1%.
Představme si, že měřící hroty připojím do obvodu kde je v dané chvíli vysoký nebo nekonečný odpor. Zdroj proudu začne zvyšovat napětí na svorkách CON1-1 a CON1-2 až do stavu kdy se může měřeným napětím otevřít nějaký polovodičový přechod součástky vyskytující se v měřeném obvodu. K tomu nesmí dojít. 


K potlačení tohoto stavu slouží IC1A a T3. IC1A porovnává napětí na svorkách CON1-1 a CON1-2 s referenčním napětím cca 100mV vytvořeným děličem R10 a R11 z úbytku napětí na LED1. IC1A dále ovládá T3 tak, aby při překročení měřícího napětí přes 100mV na proudových svorkách (CON1-1 a CON1-2) těmito svorkami neprotékal plný měřící proud, ale část proudu začala protékat přes T3. Tím se sníží napětí na svorkách CON1-1 a CON1-2 opět na 100mV a tudíž i na Rx. 


V takovémto případě sice na displeji digitálního voltmetru vidíme údaj, který se jeví jako normální, ale měření je chybné. Na tuto situaci musíme být upozorněni. Pokud je tedy IC1A v aktivním stavu, rozsvítí se do té doby zeleně svítící dvoubarevná LED LD1 červenou barvou. Na panelu je označena nápisem Error.


Připadlo mi pohodlné mít hrubší orientaci sluchem o měřeném odporu bez nutnosti neustále přesouvat zrak z měřeného plošného spoje či dílu na měřicí přístroj a zpět. Typicky -  když provádím prvotní rychlé proměření a chci se zorientovat, které měřící body mají velký odpor a které výrazně menší.  


Zapojil jsem tedy převodník napětí – frekvence U1 (AD654) na výstup IC4 nastavený tak, aby při nejvyšším napětí na pinu 6 IC4 pískal na zhruba 7kHz. Při měřícím rozsahu 2Ω tedy změna 0,1Ω způsobí změnu kmitočtu o 350Hz což je velice dobře rozpoznatelné. Zvukový signál lze vypnout a lze regulovat jeho intenzitu potenciometrem P2. 


Jako zvukový měnič jsem použil piezo element zapojený paralelně k R29. Při oživování lze tedy výchozí hlasitost nastavit jeho hodnotou. Pokud by někomu hlasitost signálu nedostačovala, je možno zapojit cívku o indukčnosti 33mH místo R29. Tím zcela spolehlivě vypudí z dílny všechny myši a z okolí členy domácnosti.


V původním zapojení bylo vytvořené záporné napájecí napětí uměle, posunem potenciálu přes LED diodu. Protože tento rozdíl potenciálů mi dělal problémy v implemetaci U1 udělal jsem napájecí obvod bez kompromisů. 


Použil jsem dva transformátory s dvěmi vinutími. Z jednoho se vytváří +-12V. Tady jsem v kladné větvi osadil stabilizátor 7812 a v záporné větvi odlehčený 79L12. Z druhého transformátoru se vytváří +12V pro napájení digitálního voltmetru. Typ voltmetru, který jsem použil, musí mít oddělené napájení od měřeného obvodu. Zbývající vinutí vytváří také +12V a slouží k napájení AD584KNZ o kterém se zmíním dále. Na dvě tyto větve dostačuje stabilizátor 78L12.


Protože mi na čelním panelu krabice zůstalo místo, rozhodnul jsem se zabudovat do přístroje zdroje referenčních napětí. Přímo na desku zdroje jsem osadil  IO AD584KNZ, který s vysokou přesností dává na výstupech +2,5V, +5V, +10V. Zatížitelnost těchto výstupů je jen 10mA, takže jsou vhodné např. pro ověření přesnosti měřících přístrojů, zapojeních s operačními zesilovači kde je potřeba zdroj napěťového normálu a není potřeba velkých proudů apod.


Celé zapojení je na dvou deskách s plošnými spoji. Jedna je zdrojová včetně napěťové reference AD584KNZ, druhá obsahuje kompletní zapojení miliohmmetru. Při návrhu plošných spojů jsem dbal na šířku vodivých čar v napájecí a měřící části a na špičkovou kvalitu osazovaných součástek. 
Elektrolytické kondenzátory jsem použil od výrobce Rubycon, blokovací kondenzátory polyesterové. Na kritických místech rezistory s přesností 0,1%, a IO se špičkovými parametry. Stabilní trimry od dobrých výrobců.
Vyplatilo se. Měřený údaj je stabilní, bez přeblikávání hodnoty, přístroj je lehce zkalibrovatelný.

 
Plošné spoje jsou navržené v programu Eagle free verze a nechával jsem je vyrobit u čínských výrobců. Kvalita je perfektní. Protože u těchto dodavatelů nelze objednat jen jeden kus plošného spoje, několik mi jich zbylo a nabízím je zájemcům o stavbu přístroje.

 

Schéma zapojení na navržený plošný spoj v programu Eagle: miliohmmeter.zip


Kontakt: r.benisek@gmail.com

 

Video

 

 

Fotografie hotového výrobku

 

 

 

 

 

 

 


10.01.2007

Jednoduchý univerzálny termostat

 55527   12  Hodnotenie: 4.7916666666667Hodnotenie: 4.7916666666667Hodnotenie: 4.7916666666667Hodnotenie: 4.7916666666667Hodnotenie: 4.7916666666667

11.03.2007

Digitálne hodiny

 51200   60  Hodnotenie: 4.3214285714286Hodnotenie: 4.3214285714286Hodnotenie: 4.3214285714286Hodnotenie: 4.3214285714286Hodnotenie: 4.3214285714286

09.08.2011

Indikátor napätia 12V akumulátora

 39138   55  Hodnotenie: 4.5384615384615Hodnotenie: 4.5384615384615Hodnotenie: 4.5384615384615Hodnotenie: 4.5384615384615Hodnotenie: 4.5384615384615

05.12.2013

C/ESR + LCF metr

 19107   9  Hodnotenie: 5Hodnotenie: 5Hodnotenie: 5Hodnotenie: 5Hodnotenie: 5

Priemerné hodnotenie: 5
Hlasov: 4

Vynikajúci

Zvoľte počet hviezdičiek:
Vynikajúci
Veľmi dobrý
Dobrý
Priemerný
Zlý



Za obsah komentárov je zodpovedný užívateľ, nie prevádzkovateľ týchto stránok.
Autor stránky je Ondrej Závodský(zawin), o graficky design sa stará Ľuboš Fabo(BUFU).

TOPlist

Powered by Copyright © UNITED-NUKE CMS. All Rights Reserved.
Čas potrebný k spracovaniu stránky 0.01 sekúnd