Миллиомметр

[Shpionus]

Решил, в рамках своего проекта универсальной приставки для расширения возможностей цифрового мультиметра, разработать схему миллиомметра, с низковольтным питанием (3-5В), и с правильным положением точки на экране мультиметра. Сначала думал ограничится просто стабилизатором тока 100 мА, и пределом 200мВ. Но неправильное положение точки в этом случае, и как следствие необходимость умножать показания мультиметра на 10, привели к желанию дополнить стабилизатор тока, усилителем напряжения на измеряемом резисторе, в 10 раз, а ещё лучше в 100 раз, тогда измерительный ток можно будет сделать не 100 а 10 мА, и тем самым снизить требования к источнику питания приставки. Вот что нарисовал за вечер:



При макетировании, оказалось что смещение нуля ОУ не позволяет нечего толком измерить. Напряжение смещения нуля, приведенное ко входу, было в районе 1,5-1,7 мВ. И при КУ = 100, на выходе получалось 150-170 мВ. Это конечно абсолютно не приемлемо. Потому был введен узел на TL431 для подачи напряжения балансировки. Но стабильность такого решения оставляет желать лучшего. В начале снизить выходное напряжение ниже 1 мВ, не удалось, но даже при этом оно периодически самопроизвольно повышалось на несколько милливольт. Включив макет на следующий день, обнаружил что на выходе уже всего 300 мкВ. Но вчера же было 1-3 мВ! От чего это зависит?
Это всё при питании 5В. При повышении питания, напряжение на выходе таки тоже повышается!
Измерения дали следующее:
При питании 5В, напряжение на TL431 равно 2,46В, на выходе ОУ 300мкВ.
При повышении питания до 7,5 Вольт, напряжение на TL431 УМЕНЬШАЕТСЯ до 2,45В, на выходе ОУ 8,6мВ.
При повышении питания до 12В, напряжение на TL431 УМЕНЬШАЕТСЯ до 2,44В, а на выходе ОУ соответственно увеличивается до 21,5 мВ.

Где нестабильность? Нестабильность смещения нуля ОУ при изменении питания? или отрицательная нестабильность TL431 при изменении тока через неё? Или и то и то сразу?
И в конце концов, это LM358 не пригодна для данного применения, или схему надо существенно изменить?

[sa-ta]

http://impulsite.ru/viewtopic.php?p=979#p979

правда столкнулся с тем, что не все 358 вели себя адекватно.
пробовал разные, у некоторых действительно ну очень большое смещение.

если ограничить напряжение 5-6 вольтами, то возможно использование mcp602 оперов.
на уд17 с однополяром у меня не завелось

[Shpionus]

Благодарю за ссылку, прочёл всю соседнюю тему. на которую вы там ссылаетесь. Выходит собственно как я и предполагал, LM358 не годится для данной схемы. Буду искать что-то прецизионное. Как найду, и испытаю, о результатах напишу.
Да кстати, я забыл, более менее стабильные 300 мкВ, у меня получились таки не спроста, я подпаял между 1 и 4 выводами ОУ резистор на 1 кОм

[balmer]

Классический ответ - это таки измерять переменным напряжением, тогда между ОУ можно будет поставить разделительные конденсаторы. Ну либо для постоянного напряжения cм Zero drift amplifiers.

Ну и конечно когда измеряешь переменным напряжением - самый дешевенький микроконтроллер с самым простецким ADC/DAC решает много проблем если хочется точности и с минимальной калибровкой.

[Shpionus]

Прецизионный ОУ пока не нашёл (у себя не нашёл, а покупать пока нет возможности).
Но есть альтернативная идея.
Помимо правильного и безкомпромиссного варианта, с использованием прецизионного ОУ, измерительного тока в 10мА, и диапазона мультиметра 2В, можно использовать диапазон мультиметра 2мА!
При этом точка как раз оказывается после старшего разряда: "0.000" Шкала выходит в Омах. Диапазон измерения 1 млОм-1.999 Ом
На этом диапазоне, как правило, используется шунт 100Ом, и падение напряжения соответственно составляет 200мВ. Для минимизации погрешности из-за шунтирующего действия шунта, устанавливаем измерительный ток не 100 а 102 мА. При этом на сопротивлении 2 Ома, погрешность отсутствует, а на минимуме 1-10 млОм, погрешность составит +2%, что вполне приемлемо.

Это так сказать эконом вариант, при отсутствии прецизионного ОУ. Пока скорее всего сделаю именно так, а как найду Прецизионный ОУ, то уже сделаю по уму.

[Shpionus]

Сделал, вот что получилось:





Микросхема стабилизатор - LM317 в корпусе ТО-220 с подпиленной верхней частью (куда винт вставляется, на втором снимке видно) без радиатора, рассеиваемая мощность: P=U*I - 5*0,102=0,51 Ватт.

При использовании AMS1117 (SOT-223, TO-261) и (или) повышенного питания, необходим небольшой радиатор.

Корпус - отпиленная нижняя часть китайской зарядки для "мобильного телефона", после сборки, закрытая сверху кусочком трансформаторного картона, и залитая слоем термоклея.

Думал делать зажимы кельвина, но оказалось достаточно просто двух пар проводов, оканчивающихся медными луженными стерженьками, диаметром 1,5 и длиной 25мм. При закорачивании прибор достаточно уверено показывает нули, только иногда, если ослабить пальцы, сжимающие контакты, или просто пошевелить их, проскакивает 1 младшего разряда.

[balmer]

Не очень понял как получилась точность 2%. Но если у вас получилось измерить 1 мВ с точностью 2%, то ОУ сильно не помогут на постоянном токе. У них все равно ноль плавает. Поэтому только измерение переменным током.

[vlasovzloy]

а если попробовать дифференциальным усилителем с входными инверторами-усилителями. счетверенный ОУ

[balmer]

Интересно былобы на это посмотреть

В конце концов дойдешь до жутких вещей, обсуждаемых в Прецизионный вольтметр/мультиметр своими руками

[Shpionus]

Не очень понял как получилась точность 2%. Но если у вас получилось измерить 1 мВ с точностью 2%, то ОУ сильно не помогут на постоянном токе. У них все равно ноль плавает. Поэтому только измерение переменным током.

Странный вы человек balmer, вы читаете то что я пишу? Моё третье сообщение в этой теме:

На этом диапазоне, как правило, используется шунт 100Ом, и падение напряжения соответственно составляет 200мВ. Для минимизации погрешности из-за шунтирующего действия шунта, устанавливаем измерительный ток не 100 а 102 мА. При этом на сопротивлении 2 Ома, погрешность отсутствует, а на минимуме 1-10 млОм, погрешность составит +2%, что вполне приемлемо.

Кроме двух процентов на минимуме, я написал что на максимуме, погрешность вообще отсутствует! Вы это прочли? Как вы думаете, может быть погрешность 0%?
Погрешность 2% это расчётная погрешность, за счёт шунтирующего действия шунта в измерительном приборе.
У меня нет прецизионных резисторов, и проверить РЕАЛЬНУЮ погрешность, у меня нет возможности. Погрешность, в данном случае, определяется помимо этих расчётных 2% на минимуме измеряемого сопротивления, погрешностью измерения тока 2мА (напряжения 200мВ) цифровым мультиметром, ну и точностью настройки стабилизатора тока, который тоже настраивался с помощью того-же цифрового мультиметра, на диапазоне 200мА. Конечно по хорошему нужно учитывать погрешность цифрового мультиметра, термонестабильность интегрального стабилизатора, и токозадающего резистора (резисторов). Но это всё как бы само собой разумеющееся для человека взявшегося собирать такую схему.

Но если у вас получилось измерить 1 мВ с точностью 2%

- Где я писал что 2% это точность измерения 1 мВ ? Я писал что 2% это погрешность измерения минимального сопротивления, при использовании данной схемы!
Про ОУ, вообще не понятно, каким боком они тут?
Перечитайте моё первое сообщение, для чего я хотел использовать ОУ?

...Сначала думал ограничится просто стабилизатором тока 100 мА, и пределом 200мВ. Но неправильное положение точки в этом случае, и как следствие необходимость умножать показания мультиметра на 10, привели к желанию дополнить стабилизатор тока, усилителем напряжения на измеряемом резисторе, в 10 раз, а ещё лучше в 100 раз, тогда измерительный ток можно будет сделать не 100 а 10 мА, и тем самым снизить требования к источнику питания приставки....

Тут выделены причины и мотивация использования ОУ.
И я написал что в данном случае необходимо будет применять прецизионный ОУ где температурный дрейф нуля, приведенный ко входу, не превышает 1 мВ, реально сотни микровольт. Но такого ОУ у меня пока что нет.

Не надо тут про микроконтроллеры, даже самые дешёвенькие, для них в любом случае нужно писать программу, кто это будет делать? В данной теме я обсуждаю ПРИСТАВКУ к цифровому мультиметру, который уже содержит по сути своеобразный микроконтроллер, жёстко запрограммированный. Дак зачем один микроконтроллер, дополнять другим микроконтроллером? Тогда уже делать отдельное самодостаточное устройство с выводом на ЖКИ, но это уже другое устройство, и другая тема.

И перестаньте пожалуйста писать про измерения на переменном токе, это совсем другое устройство получится. Не измеряют АКТИВНОЕ сопротивление переменным током. Да и в любом случае это потребует более сложной схемотехники. на переменном токе измеряют ЕПС (ESR). Индуктивность, ёмкость (если не по методу измерения времени зарядки\разрядки) А Омметры, даже миллиОмметры, делают на постоянном токе!

а если попробовать дифференциальным усилителем с входными инверторами-усилителями. счетверенный ОУ

Ну и для чего это?

...В конце концов дойдешь до жутких вещей, обсуждаемых в Прецизионный вольтметр/мультиметр своими руками

Господа, ЗАЧЕМ такие извращения? Чем оправданы? "Игра стоит свеч" ?

[otus]

А зачем вы вооще открыли этот топик?
Есть тема про измерение низкоомных резисторов,всё что вы сделали.
в ней есть

[Shpionus]

А зачем вы вооще открыли этот топик?
Есть тема про измерение низкоомных резисторов,всё что вы сделали.
в ней есть

А ссылку дать, "местные правила" не позволяют? Ну пусть модераторы склеят темы, если сочтут нужным. Какую-то тему я читал, то что меня интересовало, не нашёл там. Хотя может и стоило всё это писать там, не знаю.

[otus]

Тема эта:

viewtopic.php?f=10&t=73658&start=140

последнее сообщение там ваше ссылкой на эту.
Решили что ваш "велосипед" лучше, чем там предложенные?

[Shpionus]

Тема эта:

viewtopic.php?f=10&t=73658&start=140

последнее сообщение там ваше ссылкой на эту.

Решили что ваш "велосипед" лучше, чем там предложенные?

Да, я дал там ссылку сюда, чтобы люди оттуда, поучаствовали в обсуждении моего варианта.

А по поводу "моего велосипеда", который якобы лучше, так знаете, каждому мерещится то что его безпокоит. Есть такой психологический тест, показывают пациенту кляксы, а пациент говорит с чем они у него ассоциируются.
У меня даже в мыслях не было про лучше\хуже. У нас что соревнования тут? Спровоцировать пытаетесь? Зачем? По делу нечего написать?

Модераторы! клейте эту тему к той, с чисткой этой от сообщений не по теме. Дабы все были довольны.

[Shpionus]

Никто больше не пишет сюда, видимо я всех разогнал...
Может кто-то посоветовать НЕ дорогой, и НЕ дефицитный ОУ, с малым (не более +/-1мВ) смещением нуля?

[moLCHec]

Если вопрос цены стоит остро, то правильнее выбрать ОУ с относительно большим смещением и скомпенсировать его программно ну или аппаратно.
Вообще мало данных, для того что бы что то посоветовать.
Надо понимать:
1 Питание: однополярное или двуполярное
2 вход: R/R, от нуля или еще чего
3 выход: R/R или нет
4 диапазон питания
5 Входной ток: важен или нет.
Вопрос доступности весьма субъективный (от субъект РФ )

[Arhammon56]

AD8551(2) вроде не дорогой и не дефицитный, на мой взгляд по крайней мере.

[Shpionus]

ОУ для обсуждаемого милиОмметра, схема в первом сообщении данной темы.

Что значит "...скомпенсировать его программно ну или аппаратно."? Я знаю только компенсацию ОУ через специальные выводы с первого каскада. У LM358 такого нет. Как можно ОУ скомпенсировать программно, мне не понятно.

В общем смотрим на схему в первом сообщении:
1) Питание однополярное
2, 3) Вход и выход от минуса однополярного питания (если я правильно понял вопрос)
4) Питание однополярное +3,5-12В
5) Входной ток не важен, источник сигнала низкоомный.

Доступность интересует на территории Украины (Херсон). Цена, ну гривень до 10 (30 Руб.) Дороже уже будет неприятно

У AD8551 я так понял питание не больше 6 вольт? Вот это смущает, мне надо чтобы 12 спокойно можно было подавать.

[hybroid]

Не ОУ программно компенсировать, а его смещение..

[Shpionus]

Собственно это уже выход за пределы темы. Где вы видите в этой схеме программную часть? Программно в данном проекте делать нечего, так как никаких программ нету, и быть не где. В общем с этой фразой думаю всё ясно.