Недорогой программируемый микроомметр

Многие вещи требуют измерения очень низких значений сопротивления. Существует широкий спектр коммерческого оборудования, предназначенного для решения этой задачи, но оно является непомерно дорогим и не может быть интегрировано в устройства  вне лаборатории. Известный недорогой и компактный метод измерения сопротивления состоит в том, чтобы подать известный постоянный ток на неизвестное сопротивление, измерить полученное напряжение и рассчитать сопротивление, используя закон Ома. К сожалению, при очень низких сопротивлениях, ток, необходимый для создания напряжения достаточно отличающегося от окружающих шумов, становится непрактично большим.

 
Рисунок 1. AD8253 сконфигурирован в режиме прямого усиления, что позволяет установить  усиление вручную в соответствии с таблицей 1.

На рисунке 1 показана схема законченного, недорогого, программируемого синхронного усилителя, предназначенного  для измерения сопротивлений в диапазоне микро ом. Переменное напряжение генерируется коммутируемым током на неизвестном сопротивлении. Импульс тока 1 мА создается с помощью аналогового переключателя (ADG436) поочередно подавая 10В (от точного источника ADR01) и землю на последовательное соединение 10 кОм и неизвестное сопротивления. Полученное переменное напряжение, которое неуловимо мало, затем идет на инструментальный усилитель AD8228 настроенный на коэффициент усиления 100. Низкий уровень шумов AD8228 делает его хорошо подходящим для первого этапа усиления. После AD8228 AD8253 – программируемый инструментальный усилитель, который может быть настроен на КУ 1, 10, 100 или 1000 в зависимости от измеряемого сопротивления. На рисунке 1, AD8253 сконфигурирован в режим прямого  усиления, что позволяет установить  усиление вручную, в соответствии с таблицей 1. Система усиления является очень термостабильной, в связи с низким изменением коэффициента усиления AD8228 и AD8253. Чтобы измерить уровень амплитуды, сбалансированный демодулятор (AD630) синхронно детектирует усиленный сигнал. Активный трехполюсный фильтр нижних частот, использующий AD820, затем убирает всё выходящее за линию из диапазона частот, пока проходит полезный сигнал с передаточной функцией 50 мВ/мОм при максимальном усилении.

Система является полностью автономной, и пользователю необходимо только подать питание +/-15В. Генератор 1 кГц, построенный на недорогих цифровых микросхемах, дает CLK сигнал, который управляет возбуждающими и демодулирующими частями системы, 5В для этих микросхем получают из двуполярного 15В путем использования параллельного регулятора  ADR5045.

Рисунок 2. Выходное напряжение системы для различных длин 18 AWG медного провода, имеющего сопротивление 213,58 мкОм/см, измеренное в лаборатории.

Как видно на рисунке 2, выходное напряжение является линейным во всем диапазоне.

Рисунок 3. Погрешность измерения, где шум на кривой связан с человеческой ошибкой в размещении измерительных проводов, а наклон кривой объясняется небольшой ошибкой системы усиления.

Линейности системы продемонстрирована на Рисунке 4.

Рисунок 4. О линейности системы свидетельствует выходное напряжение системы с измерительными проводами расположенными на 1, 2, 4, 8 и 16 см длины провода.

Список радиоэлементов

^{Скачать список элементов (PDF)}

Оригинал статьи

Теги:

• Перевод
• Микроомметр