Долгое время не даёт покоя идея сделать измеритель малых сопротивлений. Вот решил поделиться мыслями с сообществом.
Требования по решаемым таким прибором задачам: - поиск КЗ на печатных платах. - оценка сопротивления контактов реле, выключателей и т.д. - оценка сопротивления и индуктивности дорожек на печатных платах. - внутрисхемное измерение ESR конденсаторов. - измерение внутреннего сопротивления аккумуляторов и батареек.
Основные ТТХ: - способ измерения: мост переменного тока. - частоты: - 20 Гц (может 100Гц, ближайшее к постоянному току). - 1 кГц (как стандарт для аккумуляторов). - 100 кГц (как стандарт для конденсаторов). - размах тестового сигнала 100-200 мВ Vp-p, чтоб не открывались даже диоды Шоттки. - естественно полноценная 4х-проводная схема. - отвязка измеряемой цепи по постоянному току. - защита входа от высоких напряжений.
Погрешность видится не хуже 1-2% (1кГц) на сопротивлении 10 мОм, разрешающая способность 1 мкОм или меньше. По стабильности показаний - добиться максимума от применяемых щупов/зажимов.
Решить такую задачу покупкой одного или нескольких приборов дорого, да и не спортивно. Достойных самоделок не встречал (может плохо искал?), только простейшие.
Основные черты конструкции видятся так: МК с хорошими АЦП (STM32F303), усилители с полноценной схемой смещения, достаточно быстродействующие и малошумящие (AD8129, Кус около 12), выходной каскад обеспечивающий ток через измеряемую цепь до 30-50 мА (два канала TS922 впараллель + возможно рассыпуха). Сопротивление шунта измерения тока через измеряемую цепь около 5 Ом. Исполнение настольное, с глазастым дисплеем, встроенный аккум.
Кроме моментов правильной трассировки и экранирования, есть важнейший вопрос подключения прибора к измеряемой цепи. Видимо нужно несколько способов 4х-проводного подключения: - площадки по размеру на печатной плате, для запайки измеряемого SMD-компонента. - крокодилы, для выводных компонентов. - щупы, для внутрисхемных измерений.
В щупах есть идея использовать чуть более длинный пружинный контакт для канала напряжения и жёсткий контакт для канала тока, что-бы его можно было сильно прижать. Типа как на фотке (иглы припаяны просто для примера): Кто что думает об этом ? Критика и идеи приветствуются.
Alex_641, если имеете ввиду "ESR_LCFv3 from miron63", то это несерьёзно. Прибор на подобном принципе измерения я делал еще 15 лет назад, даже публиковался в Радио (2006г, N1, N2, стр23.), поэтому прекрасно знаю его возможности.
Andrey_B, не буду отговаривать. Может и получиться. Сам в своё время похожими целями увлекался. Сейчас же все (кроме первой) перечисленные вами работы выполняю с использованием XJW01. Единственный его минус - отсутствие частоты измерения 100 кГц, нивелируется наличием DE5000. Набор самодельных щупов и пинцетов обеспечивает как 4-х, так и 2-х проводное подключение (можно попробовать ради эксперимента 4-мя иголочками приконнектиться к СМД детальке 0603 или меньшей ). По поводу поиска КЗ на платах переменкой - как планируется отличать КЗ от ESR имеющихся на плате электролитов при прозвонке цепей питания?
Цитата:
По стабильности показаний - добиться максимума от применяемых щупов/зажимов.
Посчитаем? Исходные данные:
Цитата:
разрешающая способность 1 мкОм или меньше... ток через измеряемую цепь до 30-50 мА
Получаем: U=IR=10^(-6)x50*10^(-3)=50*10^(-9)=50 нВ (нановольт переменного тока). Прямо сказать, непростая задача. Если вообще решаемая... И нужно ли оно, одномикроомное разрешение? Для многокилоамперных цепей - наверное, да. Для обычной электроники - Всё - ИМХО.
Обязательным условием долгой и стабильной работы Li-FePO4-аккумуляторов, в том числе и производства EVE Energy, является применение специализированных BMS-микросхем. Литий-железофосфатные АКБ отличаются такими характеристиками, как высокая многократность циклов заряда-разряда, безопасность, возможность быстрой зарядки, устойчивость к буферному режиму работы и приемлемая стоимость. Но для этих АКБ очень важен контроль процесса заряда и разряда для избегания воздействия внешнего зарядного напряжения после достижения 100% заряда. Инженеры КОМПЭЛ подготовили список таких решений от разных производителей.
Сейчас же все (кроме первой) перечисленные вами работы выполняю с использованием XJW01. Единственный его минус - отсутствие частоты измерения 100 кГц,
Диапазон вниз маловат, хочется на порядок, а лучше на 2 ниже. Схемотехника классическая, в лоб. Если уж с такой элементной базой такие характеристики получили, то с нормальной будет всё совсем хорошо.
По поводу поиска КЗ на платах переменкой - как планируется отличать КЗ от ESR имеющихся на плате электролитов при прозвонке цепей питания?
Я имел ввиду КЗ на пустых, ещё не запаянных платах. По роду работы частенько такой брак приходится отлавливать, вот думаю ещё и этот процесс облегчить.
U=IR=10^(-6)x50*10^(-3)=50*10^(-9)=50 нВ (нановольт переменного тока). Прямо сказать, непростая задача. Если вообще решаемая...
Это всего на порядок лучше, чем у XJW01. Не думаю, что с этим будут проблемы (по опыту с RLC-71 и RLC-метромNeekeetos`a), оверсемплинг творит чудеса. Правда нужно прикинуть, что будет по шуму усилителей.
Компания EVE выпустила новый аккумулятор серии PLM, сочетающий в себе высокую безопасность, длительный срок службы, широкий температурный диапазон и высокую токоотдачу даже при отрицательной температуре.
Эти аккумуляторы поддерживают заряд при температуре от -40/-20°С (сниженным значением тока), безопасны (не воспламеняются и не взрываются) при механическом повреждении (протыкание и сдавливание), устойчивы к вибрации. Они могут применяться как для автотранспорта (трекеры, маячки, сигнализация), так и для промышленных устройств мониторинга, IoT-устройств.
С Тигром все понятно, он только картинки рассматривает. А прочитать про 24х разрядный АЦП и понять о прочих сложностях ему не судьба. Вот пример измерения резистора по 4х проводной схеме с включенным фильтром на сверх коротких проводах. Два последних разряда "мусорные", что видно по фото...
Из трудностей пока вижу только одну, как пропихнуть синус 20Гц с требуемым током через развязывающий конденсатор, который больше чем 10мкф брать не следует. Есть идея сделать выходной усилитель с регулируемой выходной амплитудой 100мВ...10В. Отслеживать через канал напряжения размах на измеряемой цепи и не давать ему превышать уровень в 100-200мВ, регулируя амплитуду выходного усилителя. Надо нарисовать и обдумать получше.
Некоторые пояснения: - питание DA3 +12В, остальных ОУ +3.3В. - размах на измеряемой цепи не превышает 150мВ при её сопротивлении не выше 5 Ом. При сопротивлении выше 5 Ом, надо программно уменьшать размах тестирующего синуса. Конечно будет падать общая точность, да и бог с ней, нам главное область низких сопротивлений. - при данных значениях RC должно нормально работать с тестирующим сигналом и 20 Гц, и 100 кГц. - на среднюю точку +1.65В с ЦАП МК можно попробовать подмешать немного шума, чтоб оверсемплинг веселей шёл. - применение усилителей с дифф.выходом слегка улучшает ситуацию с суммарной разрешающей способностью измерения. - все статические смещения по напряжению и фазе компенсируются программно. - АЦП4 МК измеряет среднее напряжение на измеряемой цепи, что полезно при тестировании аккумов.
Это и есть оправдание применения не-Кельвиновского пинцета - одной рукой управиться можно.
Ещё вот такая идея пришла в голову: два пинцета. Пинцетом в левой руке подаём на тестируемый компонент ток, пинцетом в правой - снимаем напряжение. Автовыбор полярности сделать не особо сложно.
Наивный. Тут где-то много про него спорили, а в итоге убедились, что на практике это не работает, потому что нет белого шума, без которого оверсэмплинг превращается в тыкву.
Andrey_B писал(а):
Правда нужно прикинуть, что будет по шуму усилителей
Про эффект Зеебека слыхал? Судя по схеме- нет. У тебя вся схема утонет в тепловых сдвигах и шумах.
Нда. tonyk, вы уж определитесь, не заработает оверсемплинг по причине отсутствия шумов, или наоборот схема утонет в шумах. Причём тут старик Зеебек, вообще не понял. Срывайте уж покровы до конца, объясняйте почему другие схемы усилителей на ОУ с Кус=10 в тепловых сдвигах не тонут, а эта вдруг утонет ?
И не слушайте глупых споров, лучше выбирайте авторитетные источники, например: 1, 2, 3 и т.д. Это первые три ссылки из гугля, теория есть практически от всех производителей. Кстати и сам АЦП совсем не бесшумный, и внешний шум вполне заменяется пилой, которая также как и шум, тоже легко генерится ЦАП.
ЗЫ: под "поруганием" я имел ввиду хоть какую-нибудь конкретику.
Это и есть оправдание применения не-Кельвиновского пинцета - одной рукой управиться можно.
Ещё вот такая идея пришла в голову: два пинцета. Пинцетом в левой руке подаём на тестируемый компонент ток, пинцетом в правой - снимаем напряжение. Автовыбор полярности сделать не особо сложно.
"Ну вот, утихла дрожь в руках..." (с) В.С.Высоцкий. Мне такие подвиги уже не повторить... Кстати, а чем же фотик держали и на его кнопку нажимали? Даже представить страшно
Если серьёзно, калибровать-то как? при каком расстоянии и взаимном расположении пинцетов? При какой проводимости оператора (жара(почти сауна)-R=минимум по очевидным причинам; мороз-сухо-R=максимум) её делать? ведь он (оператор) заполняет собой объём между источником сигнала и входом усилителя, тем самым влияя на паразитную ёмкость. С другой стороны, коли зашунтировано милли- или микроомами... На НЧ вполне может сработать. Вот про 100 кГц - это вопрос...
Наивный. Тут где-то много про него спорили, а в итоге убедились, что на практике это не работает, потому что нет белого шума, без которого оверсэмплинг превращается в тыкву.
шо такоэ "тыкву"? оверсемплингу не нужен белый шум, он и без него замечательно работает
Ну а как калибруют RLC с обычными крокодилами Кельвина ? Так же и тут, экранировка. Вот как на кнопки нажимать, когда обе руки заняты, это вопрос. Решать его придётся либо алгоритмически, либо в лоб - разместить кнопку на пинцете.
_________________ "Какими бы глубокими знаниями я не обладал, каким большим не был бы мой опыт, всегда найдется человек умнее меня и имеющий больше опыта."
Вы не можете начинать темы Вы не можете отвечать на сообщения Вы не можете редактировать свои сообщения Вы не можете удалять свои сообщения Вы не можете добавлять вложения