O circuito de medição de baixa resistência explicado abaixo pode ser usado para medir todas as resistências abaixo de 1 ohm com extrema precisão. A resistência a ser medida pode ser tão baixa quanto 0,01 ohm.
A saída do circuito converte o valor da resistência em volts exatamente equivalentes, o que significa que a saída do circuito pode ser conectada com a faixa de voltímetro DMM para obter os valores de baixa resistência em termos de tensão com extrema precisão.
Precisão e Resolução
A maioria dos multímetros digitais pode medir corretamente valores de resistência tão baixos quanto apenas cinco ohms.
Abaixo de 5 ohms, você imediatamente começa a enfrentar os problemas de resolução do multímetro digital e começa a ver valores de resistência que são lixo.
Dizemos lixo pelo seguinte motivo: Normalmente, quando tentamos medir um valor de resistência de 0,1 ohm em um multímetro digital, precisamos girar a chave seletora para a faixa mais baixa do medidor (que geralmente pode ser a faixa de 200 ohm).
Para quase todos os DMMs padrão, as especificações de resolução são fornecidas como ±1 dígito. Simplificando, quando o visor do medidor mostra 0,1 ohm, o valor real da resistência pode estar em qualquer lugar de 0 a 0,3 ohm. Isso equivale a uma precisão de ±100%, o que não é muito útil para a maioria das aplicações.
Da mesma forma, caso você tente medir um resistor de 1 ohm em uma faixa de 200 ohm de um DMM, os resultados mais precisos que você pode antecipar são uma exibição de medição de 1,0 ± 1 dígito; Isso significa que a precisão mais eficaz é de ±10%. Portanto, a resolução do medidor diminui significativamente a confiabilidade da medição, embora você possa descobrir que a maioria dos DMMs são precisos dentro de ± 1% somente se medirmos qualquer parâmetro que possa ser maior do que a menor faixa de medidor disponível.
No entanto, você encontrará vários cenários em que a medição precisa da resistência de baixo ohm se torna crucial. Estes podem incluir a avaliação das resistências de derivação do medidor, construção de redes de crossover de alto-falante e estágios de saída do amplificador, e teste ou reparo de fontes de alimentação ou qualquer outro circuito que envolva o uso sério de resistores de baixo valor.
O circuito para medição de resistência de baixo valor abaixo de 1 ohm apresentado abaixo elimina as limitações de resolução dos DMMs padrão. Você pode conectar o circuito diretamente aos slots de sonda do DMM e medir resistências de pequeno valor tão baixo quanto 0,01 Ohms.
No entanto, o circuito de medição de baixa resistência tem uma limitação. À medida que o valor de resistência a ser medido diminui abaixo de 0,01 Ohms, problemas devido à resistência de contato das sondas e resistências dos fios de conexão começam a se desenvolver, causando discrepâncias no resultado final.
Descrição do circuito
O circuito de medição de baixo ohm, conforme indicado no diagrama abaixo, inclui um estágio regulador de 5 volts, um estágio de fonte de corrente constante usando diodos D, D2 e transistor Q1 e um estágio de controle de ganho de amplificador operacional (U1).
O circuito é alimentado por uma bateria PP3 de 9 V. Esta saída de 9 V é regulada para +5 volts (DC) por um regulador 78L05. A regulação permite uma fonte de alimentação estabilizada para o estágio de fonte de corrente constante e o opamp.
O equilíbrio do circuito só é ligado à bateria assim que o interruptor de teste S1 é pressionado. A corrente é usada da bateria apenas durante o tempo em que a medição de resistência está sendo testada, o que garante uma vida útil prolongada da bateria.
O estágio de fonte de corrente constante é construído usando as partes D1, D2 e o transistor Q1 junto com um resistor de 1k R1.
O transistor Q1 é configurado na forma de um estágio seguidor de emissor. Seu terminal do lado emissor segue a tensão aplicada à sua base, com redução de cerca de 0,6 volt devido à queda de tensão inerente base-emissor. Os diodos da série D1 e D2 mantêm a base Q1 a uma constante de 1,2 volts abaixo da linha de alimentação de +5 V CC. Isso garante que o emissor Q1 esteja constantemente 0,6 volt abaixo da linha + 5 DC. O resistor R1 fixa a corrente em 5 mA através dos dois diodos D1 e D2.
Este 0,6 V DC gerado através de um dos potenciômetros trimmer multi-voltas, R2 ou R3, conforme a seleção do interruptor S2-a. O 0,6 V fixa a corrente por meio de Q1 e o resistor em teste, Rx.
Caso R2 seja selecionado, a corrente de teste torna-se 1 mA; com a seleção de R3, a corrente de teste se transforma em 10 mA. Ao longo de um par de faixas (x 1 e 10) na parte inferior, a tensão na resistência sob teste, Rx, é executada diretamente nos terminais do DMM através dos plugues banana.
Nas duas faixas do topo, o estágio de ganho do amplificador operacional (U1) é ligado, permitindo que o DMM leia a tensão na saída do amplificador operacional (pino 6) e forneça a data medida para o resistor de teste, Rx.
O amplificador operacional U1, é configurado na forma de um estágio de amplificador operacional não inversor com um ganho constante de 1 + 10.000/100 = 101. Como gostaríamos de ter um ganho de exatamente 100, determinamos a tensão entre os amplificadores operacionais saída de amp e a tensão em Rx.
Portanto, se a chave S2 for movida para a posição 3 (x 100), a corrente estabelecida através da fonte de corrente constante gira 1 mA; o elemento multiplicador para Rx será x100. Quando S2 é girado para a posição 4 (x1000), a corrente será 10 mA e o aspecto multiplicador será 100 x 10 = 1000. O potenciômetro trimmer multi-voltas R6 modifica o parâmetro de compensação do op-amp para garantir que, quando há tensão zero em Rx (ou seja, quando as pontas de prova de medição estão em curto-circuito), a saída também se transforma em zero.
Invólucro
O circuito completo do adaptador de baixo Ohms pode ser colocado dentro de uma pequena caixa de plástico. No painel frontal da caixa pode haver um par de terminais de ligação multi-vias fixos, nos quais o resistor a ser medido (Rx) pode ser conectado.
Além disso, haverá uma chave rotativa com alcance de 4 vias (x1, x10, x100 e x1000), bem como um botão TEST. Um par de plugues banana pode ser usado saindo em ângulo reto da parte de trás da caixa; que pode ser posicionado a alguma distância para permitir que todo o circuito de baixa resistência seja facilmente conectado em praticamente qualquer multímetro digital padrão ou orifícios de terminal DMM.
A saída do circuito de medição de baixa resistência gera uma tensão que é diretamente equivalente à baixa resistência que é medida. Praticamente, o circuito é calibrado para garantir que 1 ohm gere uma saída de 1 milivolt multiplicada pela calibração fornecida na configuração do interruptor de faixa. Por exemplo, na faixa x1000, 1 ohm corresponderia a 1 mV x 1000 = 1 volt. Na faixa x10, 1 ohm seria semelhante a 10 mV e assim por diante.
Como calibrar
Ligue a fonte de alimentação pressionando o botão S1. Verifique se o regulador (U2) produz os +5V necessários em sua saída, e cerca de 3,8 V CC são produzidos no resistor de 1K (R1) em série com os diodos D1 e D2.
Em seguida, conecte seu DMM nos terminais de teste Rx e configure-o para a escala DC 2mA. Ajuste o interruptor S2 para a posição x1 e defina R2 para obter uma exibição de 1 mA. Feito isso, ajuste o DMM para a escala DC 20 mA, configure S2 para a posição x10 e ajuste R3 para obter uma exibição de leitura de 10 mA.
Após essas etapas, a calibração pode ser realizada ajustando a tensão de compensação. Para fazer isso, remova o medidor da posição discutida acima e configure-o para a faixa de DC 200 mV.
Depois de fazer isso, ajuste a chave S2 do circuito para a posição x100, curto-circuite os terminais Rx com um fio de cobre e, em seguida, empurre os plugues banana do nosso circuito de medição Low Ohms nas entradas dos terminais COM e VDC do seu DMM.
Comece a girar o potenciômetro R6 para garantir uma leitura inicial ligeiramente acima de 0 mV no visor do DMM…. imediatamente após isso, gire o R6 de volta para obter uma leitura de exatamente 0 mV no visor do DMM.
Isso conclui o procedimento de calibração.
Projeto PCB
Lista de peças
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FONTE
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