Простий Мілліомметри - радіоактивне - все для радіоаматора

Наука починається з уміння вимірювати.
Д. І. Менделєєв

У практиці радіоаматора доводиться зустрічатися з необхідністю вимірювання низькоомних опорів (до 1 Ом). Вирішити це завдання і призначений простий Мілліомметри. Цим пристроєм можна з достатньою для радіоаматора точністю вимірювати опору від 0,0001 до 1 Ома.
При вимірі малих опорів за допомогою цифрових мультиметров послідовно з вимірюваним опором, назвемо його Rx, неминуче включений опір сполучних проводів, перехідний опір вхідних клем або гнізд, контактів перемикача і т.п. Це опір (Rпр.) Знаходиться в межах 0,1 ... 0,4 Ом. Внаслідок вищевказаних причин, реально виміряний опір буде більше Rx на деяку величину (Rx + Rпр.). Похибка може доходити до 50% при вимірюванні дуже малих опорів. Для великих опорів ця помилка невелика, і її можна не враховувати.
З викладеного зрозуміло, що треба виключити вплив сполучних проводів і т.п. на результат вимірювання дуже малих опорів. Існує метод вимірювання низькоомних опорів по 4-затискної схемою на постійному струмі. Застосування даного методу повністю виключає вплив сполучних проводів на результат вимірювання малих опорів. Цей метод використовується в даному Мілліомметри. Коротко розглянемо суть методу вимірювання по 4-затискної схемою.

На рис.1 (зліва) приведена схема вимірювання опору по 2-затискної схемою. Червоним кольором показаний шлях вимірювального струму. Як бачимо, струм протікає і через вимірюваний резистор і через опір проводів (Rпр) мультиметра, що вносить похибка в результат вимірювання. Опір вольтметра не впливає на вимірювання Rx, оскільки володіє дуже великим (до 10 МОм) внутрішнім опором Rвх. На рис.1 (праворуч) показана 4-зажимная схема вимірювання. Зі схеми зрозуміло, що опір проводів не впливає на результат вимірювання, так як включено послідовно з дуже великим внутрішнім опором вольтметра. Вимірювальний струм протікає тільки через резистор Rx.

Ось схема Мілліомметри (рис.2).

Джерелом живлення схеми є батарея з напругою 9 В. Вимикачем SB напруга від батареї подається на мікросхему стабілізатора напруги типу 7806. Конденсатор С1 служить для придушення стрибків напруги. Резистори R1, VR2 необхідні для установки вихідної напруги мікросхеми в межах 6 В. Потенціометром VR2 встановлюється точна величина вихідної напруги величиною 6В. Потенціометром VR3 встановлюється вихідний струм, що протікає через вимірюваний резистор Rx рівний 100мА (0,1 А). Оскільки резистор VR3 має відносно великий опір в порівнянні з вимірюваним Rx, то похибка, що виникає при цьому внаслідок наявності опорів Rx (від 1 мОм до 1 Ом), буде впливати на величину струму 100мА в межах не більше 2%.

конструкція мілліомметри
Зовнішній вигляд і вид на монтаж деталей Мілліомметри показаний на фото 1, 2 і 3. Монтаж деталей виконаний навісним способом, мікросхема на радіатор не встановлювалася. Як потенціометрів VR2, VR3 використані багатооборотні резистори для більш точної установки напруги і струму. Корпус приладу пластмасовий, розміри 11 * 6 * 4 см. Клеми К1 іК2 металеві. Вимикач живлення типу МТ-1.

Підготовка до вимірювання опору
Приєднати щупи цифрового вольтметра до клем К1 і К2. Подати напругу від джерела живлення на схему, включивши вимикач SB. Потенціометром VR2 встановити вихідну напругу величиною 6 В при неподключённом резистори Rx. Далі, відключивши SB, перемикаємо мультиметр на вимір струму (щупи залишаються на колишньому місці), включаємо SB і потенціометром VR3 встановлюємо величину вихідного струму 0,1А.

проведення вимірювань
Для початку візьмемо кілька резисторів відомої величини (0,1; 0,2; 0,5 Ом) і виміряємо їх опір, щоб переконатися в працездатності Мілліомметри.

Чи не включаючи харчування під клеми К1 і К2, затискаємо висновки вимірюваного опору. Щупи цифрового вольтметра встановлюємо в гнізда клем К1 і К2, а межа вимірювання на позначку 200мВ. Включаємо харчування і зчитуємо показання приладу.

Припустимо, величина виміряного напруги 22,3 мВ. Струм раніше був встановлений 100мА. Ділимо напруга на струм і отримуємо шуканий опір. У нашому випадку: Rx = 22,3: 100 = 0,223 Ом. Звичайно, прийнято ділити вольти на ампер, щоб отримати Оми, але так зручніше, не треба переводити мВ і мА в вольти і ампер. Точно також вимірюємо інші еталонні резистори. Але все-таки згадаємо, що 1 По-1000мВ; 100мВ-0,1; 10мВ-0,01В; 1мВ-0,001В; 1А-1000мА; 100мА-0,1А. У моєму мультиметри найменша границя вимірювання - 200мВ, ціна ділення - 0,1 мВ. Вхідний опір - близько 10 МОм. Тобто теоретично можна виміряти опір величиною 0,001 Ом (1мОм). Вольтметри з низьким вхідним опором для наших вимірів не годяться.
Отже, ми визначили, що проведені вимірювання дали реальний результат. Тепер переходимо до вимірювання невідомого опору. Як невідомих опорів будемо використовувати шунти з розібраних авометр. Під час вимірювання опору найбільшого шунта падіння напруги склало 0,5 мВ, струм 100 мА.

Величина опору шунта, розрахована за законом Ома, вийшла 0,005 Ом. Опір малого шунта, виміряного Мілліомметри, так само 0,212 Ом (падіння напруги - 21,2 мВ).
Практичне застосування Мілліомметри може знайти при підборі шунтів для зарядних пристроїв, вимірюванні опорів в кінцевих каскадах підсилювачів низької частоти і інших пристроїв, де необхідно вимір малих опорів (перехідний опір контактів вимикачів, реле і ін.).
Вимірювання низькоомних опорів можна виробляти і при токах більше 0,1 А. Для цього необхідно зібрати стабілізатор струму на відповідний струм. Схеми стабілізаторів наведені на рис.3.

Стабілізатор включається в схему замість потенціометра VR3. Звичайно, це спричинить за собою установку мікросхеми і транзистора на радіатори відповідного розміру, а також до збільшення розмірів приладу.
Опору менш 1мОм (1000 мкОм) вимірюють за допомогою мікроомметрів. Вимірювальний струм може бути величиною до 150 А. Напруга великої ролі не грає.
Якщо необхідно виготовити шунт для зарядного пристрою, а нихрома, константана, манганина немає, то можна скористатися шпилькою відповідного діаметру, як показано на фото 9.

Матеріал шпильки - сталь, бронза, мідь і т.п. Пересуваючи один з контактів по шпильці домагаються потрібного опору шунта. Розрахунок опору шунта нескладний. Будуть питання - обговоримо.