Вимірювання малих опорів, шунтів

У даній статті ми спробуємо навчитися вимірювати малі опору. У радіоаматорів іноді виникає потреба точно визначити опір шунта при виготовленні або ремонті амперметра, щоб він в свою чергу також точно показував свої одиниці виміру або в інших цілях. Але як це зробити, коли мультиметр не має шкали вимірювання мілі Ом, маркування або відсутня, або зовсім не відома і не зрозуміла? Більшість вимірювальних приладів мають мінімальну шкалу 200 Ом для вимірювання опору і 3,5 - 4 розряду, при закорачіваніі щупів там вже приблизно 0,7 Ом, при вимірі опору 0,1 Ом нічого не змінюється, біда. Зараз виправимо.

Пропоную використовувати для цієї мети бруківку схему вимірювання. Що таке міст повинні представляти всі, на цьому зупинятися не будемо. Складемо міст з резисторів, подамо на нього будь-яке напруження і будемо його ж вимірювати, хоча можна і ток вимірювати, різниці не буде, що більш точне у нас під рукою, то і вибираємо. Так а до чого тут вимір малого опору? Терпіння, все по порядку з далека. Є така чудова річ як баланс моста. Твір опорів протилежних плечей моста, за умови його збалансованості, будуть однакові. А напруги і струми при збалансованості моста будуть взаімокомпенсіровать один одного і в сумі дадуть 0.

(Нехай R0 це R3, а Rx це R4)

Отже, виходячи з вищезгаданого, якщо в міст поставити замість одного з резисторів наше мале опір довільного номіналу, а інший резистор зробити змінним або підлаштування (за схемою використовуємо два змінних резистора для точності балансування моста, особливо в тому випадку, коли під рукою немає многооборотістих змінних резисторів), щоб домогтися балансу моста. Таку схему можна використовувати для вимірювання шунтів і малих опорів:

Схему було збирати ліниво, тим більше, що плату виготовити потрібно достатньо часу, тому навісним монтажем був виготовлений піддослідний зразок схеми. Тут резистори R1 і R2 Не 1%, але підбиралися максимально близькі до опору заданого номіналу, похибка опору не перевищувала 0,5% при кімнатних умовах.

Але потрібно знати як отримати точне значення вимірюваного опору. По-перше, головне особливістю таке схеми є те, що за допомогою неї "множиться" вимірюваний опір. А це означає, що необхідність в шкалі на мілі Оми в мультиметри відпадає. Опір в 0,1 Ом вже можна буде вимірювати на шкалі в кіло Оми. Тільки вимір буде тепер не прямим, а непрямим, доведеться використовувати трохи математики і підраховувати кінцевий результат вимірювання.

Визначимося який діапазон номіналів будемо вимірювати (мається на увазі малий опір або опір шунтів). Для цього потрібно вибрати номінали змінних резисторів:

За схемою використовуємо два змінних резистора для більшої точності взаємодії, 1 кОм і 100 Ом. Таке опір змінних резисторів дозволить виміряти максимально великий опір в 1,1 Ом, мінімальне зі збереженням точності вимірювання 0,01 Ом (при Rx = 0,01 Ом R0 має бути 10 Ом, які також потрібно досить точно вимірювати своїм мультиметром)

І номінали постійних резисторів, щоб міст легко балансувався і було зручно підрахувати номінал шунта або малого опору:

Кратність резисторів відносно один одного краще всього брати саме такий - 10, 100, 1000, щоб швидко підрахувати кінцевий результат, хоча ніхто не забороняє брати не круглі числа, щоб потім вважати ще й з калькулятором. За схемою це відношення 100.000 до 100, тобто помножувач на 1000.

Збираємо схему. Використовувати можна будь-які підлаштування або змінні резистори, але для більшої точності раджу взяти многооборотістие підлаштування або змінні резистори, а постійні використовувати з допуском не більше 1%, а краще ще менше. В якості елемента живлення за схемою використовується "Крона" на 9 вольт, можна замінити на будь-який інший джерело. Конденсатори на випадок використання блоків живлення для фільтрації. Схема в нашій конфігурації опорів споживає 90 мА від батарейки 9 В, тому для частих вимірювань, звичайно, доцільніше використовувати блок живлення. Схема зібрана, тепер вивчаємо методику вимірювання. Після приєднання вимірюваного опору, необхідно подати на схемку напругу, не важливо, яке, але чим більше воно, тим більше точність, встановлюємо вимірювач на межу 200 mV і приступаємо до процесу балансування моста шляхом обертання підлаштування резистора до появи повного нуля на вольтметрі. Це означає, що міст збалансований і всі вирази тепер справедливі до нашої схеми. Далі вимірюємо опір підлаштування резистора і обчислюємо значення малого опору:

або більш красиво ось так

Або простіше отриманий результат необхідно розділити на 1000 (так як 100кОм / 100Ом буде 1000 - наш умножитель) в нашому випадку. І що ж ми бачимо? Так! Це і є опір, яке ми вимірювали 0,219 Ом (

0,22 Ом). В межах хорошою точності, а якщо враховувати похибки при вимірюванні і взаємодії зі схемки - ідеально.

Тепер не потрібно буде ламати голову, коли виникне необхідність в подібних вимірах. Схема проста, але мало хто знає про неї.

До статті додається друкована плата для виготовлення міні приставки до мультиметру і проект Proteus для цікавих перевірити це чудо, але ледачих, щоб зібрати схему.

список радіоелементів

Тут таки і налаштоване, щоб напруга змінювало знак при переході через 0. Про температуру дуже вірно зазначено, сам і не замислювався про це навіть. Крім того можна трохи перебалансувати міст і вимірювати великі опору, принцип такий самий, тільки навпаки