蒂姆的四線低歐姆電阻計(jì)

一款采用 ESP8266、ADS1115 和定制主板的精密開(kāi)爾文探針儀器。

該項(xiàng)目是一款小巧、高精度的 4 線(開(kāi)爾文)低歐姆測(cè)量?jī)x，適用于測(cè)量從毫歐到數(shù)歐的電阻值，具有極佳的穩(wěn)定性。它采用了 ADS1115 16 位 ADC、精密電流源以及 ESP8266 來(lái)提供本地 OLED 顯示屏以及通過(guò) Wi-Fi 實(shí)現(xiàn)的完整實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)界面。

特點(diǎn)/特征

?真正的四線開(kāi)爾文測(cè)量

?高精度電流源(100 毫安/10 毫安量程)ADS1115 差分測(cè)量，用于高分辨率

?ESP8266 Wi-Fi 連接功能

?帶有圖表和平均值的實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)儀表板

?本地 OLED 顯示屏

?用于分流精度校準(zhǔn)的校準(zhǔn)模式

?使用焊接跳線可配置 OLED 排線

?低矮型或插槽式組裝選項(xiàng)

開(kāi)源固件和文檔

這款定制的印刷電路板是該儀器的核心部件。它具備以下優(yōu)點(diǎn)：精確的開(kāi)爾文線路布局、穩(wěn)定的電流源結(jié)構(gòu)、清晰的模塊布局、降低布線噪聲以及緊湊、專(zhuān)業(yè)的電路設(shè)計(jì)。

PCB 上所使用的所有組件均為標(biāo)準(zhǔn)模塊：

?ESP8266 NodeMCU

?ADS1115 ADC 模塊

?0.96 英寸 I2C 顯示屏 OLED

?量程開(kāi)關(guān) 精度分流電阻器(R1) 開(kāi)爾文探頭連接器

OLED 排線兼容性(焊接跳線)

不同供應(yīng)商提供的 OLED 模塊通常采用不同的引腳排列順序：GND 和 VCC 位置互換;SDA 和 SCL 位置互換;所有四個(gè)引腳的排列順序也有所變動(dòng)。為了確保兼容性，每個(gè) OLED 引腳都通過(guò)一個(gè) 3 腳焊跳線進(jìn)行布線。您只需連接正確的焊點(diǎn)即可匹配您的 OLED 引腳排列。這樣可以避免意外的反向電源損壞，并使電路板具有未來(lái)適用性。

測(cè)量概述

該 PCB 在內(nèi)部完成所有布線工作：ADS1115 和 OLED 之間的 I2C 總線共享ADS1115 用于測(cè)量設(shè)備電壓和分流電壓的差分輸入電流源通過(guò) TP1/TP4 為測(cè)量設(shè)備供電通過(guò) TP2/TP3 直接連接在測(cè)量設(shè)備兩端的檢測(cè)線范圍開(kāi)關(guān)選擇 100 毫安或 10 毫安無(wú)需在凱爾文探頭連接器之外進(jìn)行任何外部布線。

測(cè)量原理介紹

該儀表采用了精密電流源、差分 ADC 以及歐姆定律：R = V_DUT / I 其中：V_DUT 是在 TP2 和 TP3 之間測(cè)量得到的電壓;I 則是根據(jù)分流電阻 R1 兩端的電壓計(jì)算得出的。該軟件會(huì)持續(xù)對(duì)這兩個(gè)值進(jìn)行采樣，進(jìn)行平均處理，并更新以下內(nèi)容：OLED 顯示屏、網(wǎng)絡(luò)界面、實(shí)時(shí)圖表

校準(zhǔn)

要達(dá)到儀器級(jí)的精度，分流電阻(R1)的值必須進(jìn)行校準(zhǔn)。在固件中啟用校準(zhǔn)模式。將電流表與被測(cè)設(shè)備(DUT)串聯(lián)連接。讀取實(shí)際電流。從 OLED 上讀取分流電壓。計(jì)算：R1 = 分流電壓 / 實(shí)際電流。在固件中更新 CURRENT_SHUNT_R1。禁用校準(zhǔn)模式并重新上傳固件。除非 R1 發(fā)生改變，否則僅需進(jìn)行一次校準(zhǔn)。

無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)接口

啟動(dòng)時(shí)，ESP8266 會(huì)連接到您的 Wi-Fi 網(wǎng)絡(luò)。在串行監(jiān)視器中，IP 地址顯示為 115200 波特。該網(wǎng)絡(luò)界面提供：實(shí)時(shí)電壓、電流和電阻值的平均值;實(shí)時(shí)圖表;通過(guò) WebSockets 實(shí)現(xiàn)低延遲更新。

凱爾文探針的使用方法

該儀器使用了四個(gè)探頭：

這消除了引線電阻和接觸誤差，從而能夠?qū)崿F(xiàn)精確的毫歐級(jí)測(cè)量。

本文編譯自hackster.io