Foxiss Измеряем малые сопротивления, в этот раз представлено описание простой и недорогой конструкции омметра, которая позволит вам с приемлемой точностью измерять сопротивления ниже 1 Ома.
Прежде чем, описать простой омметр хотелось сказать «придирчивым» читателям, что мне известен четырёхпроводной метод измерения очень малых сопротивлений, но эта конструкция не претендует на конкуренцию со сверхточными измерениями.
Она предназначена скорее для того, чтобы дать общее представление о сопротивлении замыкания контактов, плохих паяных соединений и в любых других случаях, где требуется измерить очень малые сопротивления с разумной точностью.
Измеряем малые сопротивления, первый шаг
Осознать, что при измерении очень малых сопротивлений даже сопротивление самих измерительных щупов будет добавляться к показаниям. Например, в таблице 1 приведены типичные сопротивления распространённых типов медного провода, с которыми вы можете столкнуться.
Можно заметить, что использование стандартного цифрового вольтметра не даст нам многого. Очевидно, что нам нужен другой подход. Прежде чем показать схемное решение, скажу: выбранный метод заключается в пропускании небольшого тока через измеряемый провод (или контакт) и последующем усилении падения напряжения на нём до некоторого более высокого значения.
Затем, используя закон Ома, можно определить фактическое сопротивление. В первом примере, если пропустить ток 10 мА через сопротивление 0,0065 Ом, мы получим 65 микровольт (0,01 × 0,0065). Это довольно мало, поэтому нам, очевидно, нужно его усилить. На рисунке ниже показана принципиальная схема, состоящая из обычного операционного усилителя, преобразователя ток—напряжение.
Для простоты мы выбрали использование диапазона 0–1 В цифрового вольтметра для отображения 0–1 Ом. Для этого мы использовали ток 10 мА в качестве опорного. Таким образом, 1 Ом последовательно с 500 Ом создаст ток 100 мкА, протекающий через 1-омную часть комбинации. Этот ток создаст падение напряжения 1 мВ. Операционный усилитель усилит это напряжение в 1000 раз до 1 В — именно из таких размышлений была выбрана шкала вольтметра. С трёхразрядным цифровым вольтметром мы сможем измерять до 0,001 Ом.
Поскольку ток через резистор 500 Ом от напряжения 5 В будет равен 10 мА, мы составили этот резистор из двух параллельно соединённых резисторов по 1000 Ом с точностью 1%. Это, очевидно, будет близко к 10 мА, но не будет точным из-за допусков резисторов и точности стабилизатора на 5 В. Однако мы скомпенсируем это с помощью регулятора калибровки.
Далее, мы выбрали распространённый операционный усилитель LM741, хотя большинство других аналогичных операционных усилителей также подойдут. Кстати, конденсатор, включённый параллельно резистору усиления 1 кОм, используется для устранения остаточных шумов, которые могут присутствовать из-за высокого коэффициента усиления.
Наконец, выход операционного усилителя подаётся на потенциометр 10 кОм, который используется в качестве регулятора калибровки. Ещё один потенциометр на 10 кОм предусмотрен для установки нуля. Можно также заметить, что использовался кнопочный выключатель для питания, поскольку 9-вольтовая батарея не обеспечит большой ток в течение длительного времени.
Чтобы правильно откалибровать прибор, нам, очевидно, понадобится прецизионный резистор 0,1 Ом, который найти сложно, но не обязательно невозможно. В данном случае, поскольку схема достаточно линейна, можно использовать прецизионный резистор 1,0 Ом с допуском 1%, который можно легко найти.
Временно меняем резистор обратной связи операционного усилителя 1 кОм на 100 Ом с допуском 1%, а затем откалибруйте схему на полную шкалу 1,0 Ом. После этого, заменив резистор 100 Ом 1% обратно на 1 кОм 1%, и мы будем близки к цели. Если, к примеру обнаружите, что показания полной шкалы слишком низкие.
Нужно позволить потенциометру калибровки корректно настроить прибор просто замените один из токозадающих резисторов 1 кОм на стандартный резистор с допуском 5%, чтобы слегка увеличить ток 10 мА, так чтобы выходное напряжение стало несколько выше требуемого. Затем сможете перенастроить потенциометр калибровки на требуемое значение. В любом случае, если будете аккуратны, сможете получить общую точность 5% или даже лучше.
При использовании схемы помните, что она измеряет доли Ома. Поэтому измерительные гнёзда для неизвестного сопротивления должны иметь как можно более низкое сопротивление. Если используете измерительные щупы, их общее сопротивление также должно быть намного меньше измеряемого.
Как и в случае со «старыми» омметрами, перед измерением сначала замкните накоротко концы щупов, установите потенциометр регулировки нуля на 0, затем коснитесь щупами измеряемой цепи и снимите показания.
Если вы соберёте эту схему, помните, что, изменяя либо измерительный ток, либо резистор усиления, вы можете получить любой необходимый вам диапазон.
