Авторизация
Зарегистрироваться

avatar RSS блога Подписка

Щупы Кельвина и миллиомметр для среднего школьного возраста.


Какое-то время назад, после прочтения этого обзора я в очередной раз «загорелся» миллиомметром. В предложенной же в том обзоре конструкции мне не понравилось, что через измеряемый резистор протекает аж 100мА. Было решено сделать свой миллиомметр с… ну вы поняли. ;)


Один из узлов, а именно 5-разрядный панельный вольтметр я уже обозревал, а вот с зажимами Кельвина у меня изнчально вышел облом, о котором я тоже писал. Поэтому я не особо долго думая заказал щупы на бэнге — оно хоть готовое, за практически те же деньги.

Щупы поставляются в пакете с застежкой.



Общая длина каждого — 80см, вес каждого — аж 54 грамма. Как говорится, берешь в руку — маешь вещь.
Сам зажим отличается от того что был в прошлом обзоре только качеством — оно на голову выше. Черный чуть хуже, красный чуть лучше. но в целом впечатление благоприятное.




Провода достаточно большого сечения, с «экраном» из фольгированной плёночки. При использовании «бананов» подключать его некуда, так что висит в воздухе. Теперь о бананах. Бананы откровенно расстроили.



Магнитом даже не стал проверять, потому что так по хорошему — в мусорку их, а не для щупов Кельвина использовать. Значит, пружинная эта вот колбочка, самая важная часть, болтается на штыре. Всегда, даже вставленная в гнездо. В оригинале её распирает вдоль оси и упирает в края протички штыря, но это слишком точно. В более-менее адекватных китайских бананах она хоть изначально не так болтается, и при вставлении в гнездо её хоть как-то но распирает, и болтаться перестаёт. Тут — нифига. Как карандаш в стакане. Как временное решение я спаял в кучу на конце штырь и пружинку (видно на фото), но надо наверно всё же менять. Радует тот факт, что хоть пайка достаточно качественная — есть надежда что и на самих зажимах тоже прямыми руками паяли, а разбирать-то не хочется.

В общем и целом же — ну на четвёрочку. С тем что я купил сдуру прошлый раз — никакого сравнения. Наверно, если бы выбирал еще раз — купил бы снова. Ну и бананы сразу. ;)

Ну а теперь плавно переходим к тому, ради чего всё затевалось. Миллиомметр. Как я уже писал, мне не понравился большой ток через измеряемый элемент. Зато — конструкция максимально проста. Моя несколько сложнее, но с моей точки зрения — оно того стоит, ну и я вполне доволен результатом, ибо получил ну вот прям ровно то что хотел, хотя и не обошлось без косяков.

Первоначально я попробовал погуглить, и нашел либо совсем примитивные конструкции, либо нечто распальцованное, типа этого вот проекта: www.barbouri.com/2016/10/09/milliohm-meter-version-1-5/

Еще есть тема на радиокоте, которая к сожалению оборвалась без вменяемого результата.

Тем не менее, я кое-что почерпнул и из этой темы, и из того крутого проекта, да и какие-то безымянные картинки находил. Ну и в итоге «родил» нечто своё. Схемотехник из меня так себе — институт закончил давно и забыл уже больше чем знал. Да и микросхемы тогда были большие, а полевые транзисторы я видел только на картинках ;)

Итак, рожденная в творческих муках схема представляет из себя вот что:



Коротенечко по узлам: JP5 — для подключения выключателя, в итоге не использовал. JP1 — батарея, JP2 — выход питания вольтметра, JP3 источник тока для нагрузки, JP4 — соответственно вторая, измерительная, сторона зажимов. Подключать их нужно по номерам контактов, то есть первый щуп это 1 контакт JP3 и JP4, второй щуп соответственно 2 контакт.

Далее — стабилизатор питания. Забегая вперед скажу, что вся схема в рабочем режиме потребляет 37мА, без измеряемого элемента — соответственно 27мА, так что в принципе можно использовать «крону», особенно если предполагается редкое использование, как у меня. Стабилизатор, соответственно, можно хоть 78L05 взять, но у меня завалялся десяток 1117 с регулируемым выходом, которые я выпаял с материнских плат. Указанные значения сопротивлений в обвязке дают 5В выход. Если хочется использовать тот же 1117 с фиксированным напряжением 5В — вместо R2 ставим перемычку, R1 не запаиваем.

Теперь стабилизатор тока. Cобран на LM317L. Изначально хотел собрать на той же 1117, но она показала сильное изменение тока при изменении питающего напряжения, что меня крайне сильно и неприятно удивило — хорошо хоть сразу посмотрел. теоретически, для тока 10мА нужен резистор 120 Ом. Практически — зависит от экземпляра микросхемы и резистора, а значит может меняться в широких пределах =, что недопустимо. отсюда резистор на 100 Ом и 50 Ом подстроечник — многооборотистый. в итоге я вместо него запаял два резистора паралельно, кажется по 47 Ом.

Так как у нас устройство предполагает высокую точность, то и операционный усилитель нужно использовать не самый ширпотреб, а что-то малошумящее, прецизионное, с малым дрейфом нуля и желательно его подстройкой. По сусекам намёл OP07, ИМХО он сюда вполне хорошо подходит. НО. Он требует двухполярное питание. В том крутом проекте народ использовал максимовскую повышайку 5В->+-10В, я сделал попроще, и поставил банальный ICL7660, правда на всякий случай развязал по входу и выходу дросселями. Дросселя взял те что были — 100мкГн. Обвязка операционника обеспечивает усилиление в 100 раз, что позволит измерять сопротивления до 4 Ом. Подстроечник на 20кОм в его обвязке — для точной установки нуля.

Все резисторы ставил 1% точности размера 1206. Электролиты ставил какие были — 47мкФ на 16В. У меня их мешок.

Корпус взял кажется kradex z32, у меня в нем был собран аналог транзистортестера на PIC каком-то — собирал ради посмотреть, по факту транзистортестер заметно лучше, этот валялся в ящике — решил раскидать. К сожалению, отверстия для экрана и контактов были совершенно другие, поэтому пришлось частично сфрезеровывать и клеить сверху кусок пластика. Вроде получилось не очень плохо.



Вообще, если кто будет повторять, возможно есть смысл в переносе дисплея чуть ниже, и размещении гнёзд на верхней грани. Но корпуса крадекс отличаются крайне неудачным расположением соединительных стоек, так что я не уверен не будет ли мешать — как минимум от гнёзд будет зависеть. В моей конструкции не помешала бы подставка, чтобы устанавливать прибор под углом, а не ложить на стол плашмя.

Гнёзда для подключения опять же намёл по сусекам старые советские. Они толстые, тяжелые, точеные из бронзы наверно — металл желтого цвета, короче. Можно взять какие-нить простенькие гнёзда-бананы в магазине, но туда еще доехать нужно, а тут всё под рукой.

Далее делаем платку:


При сборке я рекомендую начинать со входного стабилизатора, дальше стабилизатор тока, потом преобразователь +5 в -5, ну и потом уже операционник. Каждый шаг контролировать, чтобы если где-то косяк — найти его сразу. Я у себя на плате нашел тонюсенький волосок припоя между +5 и землёй, причем уже после дросселя. Был сильно удивлён, но так как работал последовательно — то нашел сразу.

На фото припаяны «технологические» мамы, которые я потом откусил, и припаял провода минимальной длины. Естественно, так как я плату разводил «от балды», а корпус потом использовал какой нашел — то не обошлось без косяков. Плату пришлось немножко обработать на наждаке уже после сборки, ну и один конденсатор положить на бок. Настройка сводится к установке нуля подстроечником возле ОУ. Замыкаем в кучу всех входные клеммы и крутим чтобы появились какие-то цифры. Потом откручиваем обратно до появления нуля (не забываем, что панельный вольтметр измеряет только положительное напряжение, и 0 вполне может оказаться -4В. ). Можно измерить тестером напряжение на выходе ОУ.




Ну что ж, переходим к тестированию.





хм. какое-то большое расхождение. а! я ведь не скомпенсировал на тестере сопротивление щупов!



заметно лучше, не так ли?

0.1 Ом



3.9 Ом — практически максимальное измеряемое значение. реальный максимум 4.3 кажется.



ну а теперь то что меня удивило до глубины души. берем резистор 1 Ом 1%:



измерили. а теперь — перемещаем щупы с концов ножек максимально близко к самому резистору:



казалось бы — пара сантиметров, а какая разница в измерениях!

Подытоживая. Я результатом более чем доволен. Хотя, несомненно, на данный момент о точности никакой речи не идет. Нужно как минимум брать прецизионные резисторы и их измерять. Тем не менее, даже сейчас он работает по-моему вполне точно, скажем так — точнее чем обычный тестер, которым фиг заметишь разницу при измерениях в разных точках выводов элемента.

Щупы Кельвина, как я уже писал — на четвёрочку, брать можно, но и не идеал.

На всякий случай файлы eagle6. ВНИМАНИЕ! на плате есть косяк — я расположил выводные элементы на той же стороне что и smd. Для подстроечников и конденсаторов это непринципиально, а вот LM317 нужно будет развернуть, либо перерисовать плату. Собственно, тут рисовки-то на час.

ВСЕ элементы конструкции куплены за свои, за исключением стабилизатора, выпаянного с дохлой мамки и гнёзд, найденных уже не помню где.
Планирую купить +22 Добавить в избранное +48 +80
свернуть развернуть
Комментарии (72)
RSS
+
avatar
  • ksiman
  • 25 июля 2017, 14:47
+5
Обзор отличный.
Будем ждать третью часть, где будет переход на измерения на переменном токе (как в серьёзных приборах) для компенсации влияния термо — ЭДС :)
+
avatar
+2
нет ни смысла ни необходимости. я и это-то сделал больше потому что хочется, а не потому что нужно. вот в частности, измерить собственное сопротивление магазина сопротивлений хотелось. измерил, теперь точно знаю ;)
+
avatar
  • ksiman
  • 25 июля 2017, 14:55
0
Ну если точности измерения достаточно, можно на этом остановиться :)
+
avatar
+3
точность особо проверить-то не на чем, но мне и измерять-то особо нечего, так, раз в полгода задумаешься, что было бы нефигово иметь миллиомметр для данной задачи… как-то другими методами измеришь и ладно.
+
avatar
0
Отличный получился приборчик!

казалось бы — пара сантиметров, а какая разница в измерениях!
Интересно из какого такого мудреного металла китайцы делают выводы деталей? :)
+
avatar
+3
Металлизированный прессованный рис.)
+
avatar
+2
судя по тому что выводы магнитятся (а они магнитятся даже у старых советских диодов) — сталюка покрытая тонким слоем цинка
+
avatar
  • tough
  • 25 июля 2017, 17:13
0
Идут такие на замену крокодилам.
+
avatar
+2
это не замена крокодилам. это для 4-проводного подключения, фишка которого в том, что к каждому крокодилу подходит два провода — в данном случае по одному течет измерительный ток, а по другому снимается напряжение.
+
avatar
0
а все это для исключения влияния собственного сопротивления проводов зажимов на результаты измерений
+
avatar
  • pet80
  • 25 июля 2017, 18:13
+1
казалось бы — пара сантиметров, а какая разница в измерениях!
Это точно, интересно.
Имеем: 1,0475 — 0,9995 = 0,048 Это на 4 см. длины материала выводов.
На метр соответственно 1,2 Ом. Пусть диаметр вывода 0,7 мм, тогда его сечение 0,38 мм2.
Соответственно удельное сопротивление 0,46(Ом*м)/мм2.
Никелин, константан, манганин? Сталь имеет 0,137.
Или что-то в измерителе?
+
avatar
+1
там далеко не 0.7мм диаметр. хорошо если 0.5, скорее, думаю где-то 0.4.
насчет что-то в измерителе — ну я склонен считать, что он показывает достаточно точно, по крейней мере в сравнении с 61е. ну и не может же он врать по-разному в зависимости от расположения на выводе элемента…
+
avatar
  • pet80
  • 25 июля 2017, 19:00
+1
Если верить pdf из чипдип, то 0,6 мм.
+
avatar
+4
на фото в паспорте я тоже молодой и худой, а в реальности — 43-летний поц с воот таким пузом. так и тут. в даташите 0.6, но я верю почему-то микрометру который показывает 0.37.
+
avatar
  • VAlm
  • 25 июля 2017, 18:21
0
Автор молодец. Миллиомметр вариант 2. Иногда очень полезная и нужная вещь…
+
avatar
  • VAlm
  • 25 июля 2017, 18:28
+3
Резистор 0.1 на концах зажимы


Зажимы прямо у корпуса резистора
+
avatar
+1
вот забавный эффект, блин, никогда б не подумал. ну то есть умом-то понимаешь что сопротивление зависит от лишней длины выводв, но чтоб настолько…
+
avatar
  • sls
  • 25 июля 2017, 19:15
+1
аж на 8 миллиОм? :)
+
avatar
+1
ну видишь же. у моего резистора результат еще хуже — так и ноги тоньше.
+
avatar
  • sls
  • 25 июля 2017, 19:30
+1
а старых совковых МЛТ под рукой случайно нет?
там вроде как медь была, интересно сравнить
+
avatar
+1
хорошая мысль, завтра сравню. или сегодня попозже, если вдохновение будет. ;)
+
avatar
+2


слева-направо, сверху-вниз:
вывод 0.37, магнитится; вывод 0.5 НЕ магнитится
вывод 0.6 НЕ магнитится; толщину не проверял, магнитится

короче, китайцы экономят на спичках, мало того что выводы магнитятся, так еще и толщина минимальная.
+
avatar
0
Не знаю на счёт выводных, но для SMD резисторов производители рекумендуют использовать всё то же включение Кельвина. В даташитах даже есть примеры формы контактных площадок чтоб было всё точно.
+
avatar
+1
там зажимы кельвина несколько другие. ну то есть один обычный зажим кельвина не поможет проверить SMD резистор. для smd кельвины свои, в прошлом моем обзоре кажется были. но цена там — аж коленки подкашиваются.

а, да собственно вот: www.amt.cz/info/5/BNCKP.pdf
кельвины для smd
+
avatar
0
Я вообще-то говорил про использование этих резисторов в схеме.
+
avatar
0
ну так и это тоже понятно.
+
avatar
  • pet80
  • 25 июля 2017, 19:25
+2
Можно приблизительно оценить линейность прибора, если померить сопротивление целого провода, затем половины, четверти и осьмушки :).
+
avatar
0
спасибо за мысль, постараюсь проверить на каком-нить нихроме.
+
avatar
  • mzr910
  • 25 июля 2017, 22:24
+1
таити таити, нас и тут неплохо кормят



щупы к слову такие у меня тоже есть — подключены к RLC метру Der Ee, с мультиметром большой разхницы нет
+
avatar
0
Хвастаетесь? По чем брали?
+
avatar
  • mzr910
  • 26 июля 2017, 13:30
0
несколько лет назад 200 с чем то долларов, 250 или 270, они на авито проходили новые 12 — 15 т р
+
avatar
  • sls
  • 26 июля 2017, 12:28
+1
много цифр это красиво

даже с учетом 0.2% +10емр у 1272а на пределе в 30 Ом
+
avatar
  • mzr910
  • 26 июля 2017, 13:32
+1
встречается редко — так кроме этого помню только флюке 289 и госсен из самых верхних, хотя у der ee то же самое но он чисто RLC
+
avatar
  • sls
  • 26 июля 2017, 14:26
+1
брайменоводов незаслуженно изобидели
при такой же (bm867) или более высокой точности (bm869) у них украли красоту правую цифирку

+
avatar
+2
лайфхак: толстая защитная плёнка от смартфонов отлично приклеивается к экрану любого мультиметра, отлично выглядит, и защищает стекло от царапин и растворителей. тонкая тоже, но у неё износостойкость сильно хуже.

в этом обзоре она уже как раз наклеена.
+
avatar
  • sls
  • 26 июля 2017, 22:21
0
спс, принял к сведению
а как оно на температуру реагирует?
+
avatar
+1
не знаю, не проверял. думается, не хуже родного стекла, и уж точно лучше родной транспортировочной плёнки. паяльника боится.
+
avatar
+2
Родная пленка дольше держится :-) Тоже держу до последнего, пока не отвалится. Ну там Плюшкинство, пульт в целофане и все такое :-D
+
avatar
0
надо пересиливать себя, но тут важно сразу наклеить защитную, чтобы не успело зацапаться и затереться.
+
avatar
0
А я просто взял пленку от пакета для запекания, вырезал больше размера экрана, открыл корпус и вставил между корпусом и экраном. Получилось нормально. Вообще не видно что пленка есть и не нужно стараться вырезать. С пленкой для телефона так не прокатывает, она толстая и ее ведет пузырем. Ее только вырезать под размер.
+
avatar
0
тоже вариант, конечно, но ИМХО пакет для запекания только от потертостей защитит. от сильных механических воздействий, как и от бензина например — не особо…
+
avatar
+2
Хотел выложить фото самопального миллиомметра по схеме от Скалли, но сюда уже пришли тяжеловесы с техникой от $300 с жалобами на тяжелую судьбу. Так что тихо и с завистью удаляюсь, скрипя зубами

ЗЫ :-)
+
avatar
  • sls
  • 26 июля 2017, 22:19
+1
Скалли это Scullcom Hobby Electronics?
www.youtube.com/playlist?list=PLUMG8JNssPPxGPivQllTex7AEVIIeHFd0
+
avatar
0
зачем это в ютуб выкладывать? никогда не понимал, блин.
www.scullcom.uk/design-build-a-milliohm-meter/
www.barbouri.com/2016/10/09/milliohm-meter-version-1-5/
+
avatar
0
Может ему в ютуб удобнее, чем в LiveJournal скажем :-)
+
avatar
0
Ну да, а что с ним не так? Конструкции у него простые и рабочие, повторить никаких проблем не составляет.
+
avatar
  • sls
  • 27 июля 2017, 15:19
+1
он тоже думал, что не составляет, а по факту см тут www.paulvdiyblogs.net/2016/09/building-6-digit-digital-milli-voltmeter.html
+
avatar
+1
По моему чуваку было нечем заняться и много свободного времени. Я этот милливольтметр не собирал, но по видео работает нормально и без софтовой фильтрации на две страницы исходных кодов.
+
avatar
  • sls
  • 27 июля 2017, 18:57
+1
нее
чувак реально сделал кучу работы
с такой аналоговой частью без iir фильтра оно не живет
с ним трохи живет, не так, чтобы сильно бодро, но что-то можно выдавить.

+
avatar
0
Это что, десятки микровольт в правом разряде при 10 вольтах измеренного? И два правых разряда не колбасит?
+
avatar
  • sls
  • 27 июля 2017, 20:06
+1
последний подколбашивает, насколько я помню, плюс-минус несколько знаков, но у меня там не особо удачный входной делитель стоял.
+
avatar
0
Тоесть при 10В четвертая цифра после запятой соответствует реальности? Тогда тем более Скалли почет и уважуха.
+
avatar
  • sls
  • 28 июля 2017, 18:49
+1
как по мне, то почеты с уважухами лучше Паулю или как там его.
слепить несколько элементов в даташитном включении в кучу и накорябать непонятно что для ардуиньи может каждый баран я тоже могу это нифига не подвиг.
Paul поглядел на это дело, ужаснулся, вбухал кучу времени на теорию цифровых фильтров, перебрал кучу вариантов и слепил собственный, что (разумеется, ИМХО) гораздо труднее того, что сделал Скалли.
у меня еще лежат оба варианта собранных, у Пауля по сравнению с первоначальным — небо и земля.
+
avatar
+1
Ты критикуешь конкретную конструкцию или ее автора вообще? По мне, Скалли делает полезную и нужную работу по популяризации электроники как хобби, плюс у него проекты достаточно простые и работающие.
П.С. по милливольтметру, я немного не врубаюсь, зочем было ставить INA106, а не ту же OP07 — вроде бы ее достаточно?
+
avatar
  • sls
  • 29 июля 2017, 11:19
0
пожалуй насчет полезности да
по поводу мвольтметра, как минимум psrr у op07 при 10кгц превращается в тыкву
у ina106 тоже в тыкву, но меньшую :)
хотя я не считал, может при 100мА измерительных оно и не так страшно
+
avatar
+1
PSRR тут возможно при 10 ма будет ролять, на сотне не страшно.
+
avatar
  • sls
  • 29 июля 2017, 19:20
0
интересно
ты замерял по питанию, на сотке мА или чисто умозрительно?
+
avatar
+1
на самом деле оно от моего отличается только чуть бОльшей точностью за счет более точных компонентов. но всё это гораздо труднодоставаемее и дороже. и ток 100мА.

но фото посмотреть — было бы интересно.
+
avatar
0
Ну не то что бы прямо сильно дороже, но есть такое. А чем 100 ма тока плохо, с учетом что мы доли ома мерием?
+
avatar
  • sls
  • 27 июля 2017, 15:15
+1
сильно дороже, именно что сильно
не нужно деликатничать
100 мА плохо как минимум разогревом пытуемого с неизбежным уходом параметров
+
avatar
+1
Зато на сотне миллиампер можно втулить ОУ по рублю за пучок.
+
avatar
+2
да оп07 тоже не особо дорогой, а у Скалли чего-то там более дорогое, не так ли?

посмотрел на ибее. оп07 стоит 2 бакса за 20 штук. ina106 примененная Скалли — от 3 баксов штучка.
+
avatar
  • sls
  • 27 июля 2017, 19:06
0
у Скалли тока платки три штуки (по одной не дают) 19 баксов без доставки и прочих радостей, 9 баксов кельвины, 6 евриков корпус
в общем нифига не бюджетно вылазит.
+
avatar
+1
не, ну так платка в свободном доступе, схема тоже, взял да и сваял.
+
avatar
+1
Ну так я ж не спорил, у него дороже. Но и точность повыше.
+
avatar
0
ну так вот самый интересный вопрос — намного ли выше, и нужно ли это конкретному конечному пользователю.

я видел его схему, в итоге решил таки собрать своё. я уверен что температурная стабильность хуже на порядок, если не на два ;)
но — а вот надо оно? мне так вообще для баловства по большому счету, а для серьезных измерений полюбому нужно что-то сертифицированное и поверенное.
в итоге приходим к тому, что с точки зрения метрологии и его и мой измеритель — не более чем показометры. но мой стоит копейки, самая дорогая деталь — кельвины ;)
+
avatar
+1
Я вечером прикину общую стоимость, плюс минус.
+
avatar
+2
ну так чего там прикидывать:
ina106 — $3
max680 — $5
lt3092 — $6
LT1634 — $6

ИТОГО $20 только микросхемы (и я не считал доставку, которая обычно платная, порядка 2-4 баксов за позицию), то есть если считать что вольтметр, кельвины, бананы, корпус это как-бы общий знаменатель, то вот эти 20 баксов — считай чистая разница. потому что использованные мной микрухи на том же ибее стоят на порядок, а то и на два дешевле.

то есть грубо говоря примененные мной микрухи стоят по баксику-два за пучок (не за одну!), включая доставку. лично я бы не стал собирать миллиомметр за полтос баксов. а за 20 — уже гораздо легче.
+
avatar
+1
В наших пенатах вышло под тридцать. Дороговато конечно, но тяга к познанию перевесила :-)
+
avatar
  • sls
  • 29 июля 2017, 11:21
+1
знания не только сила, а еще и бюджет, получается
за все про все под полтинник баксов или около того? :)
+
avatar
+2
ну приплюсуй еще корпус (хез, бакса 2-3), вольтметр (7.4 с доставкой обошелся) и щупы (эти — 9.6). а, ну гнёзда-бананы еще.
в моей конструйне всё остальное стоит копейки и покупается в оффлайне на раз-два. примерный расчет по микросхемам для варианта Скалли — выше. доставку считать придется отдельно, потому что возможно получится объединить заказы или еще чего, да и смотря куда доставка и т.д.
+
avatar
+1
Если считать все, то 54$ :-) Ну и фиг с ним, скилл увеличился, а с ним и ЧСВ, примерно на те же 54 доллара :-D

Только зарегистрированные и авторизованные пользователи могут оставлять комментарии.