交直流三档毫欧计DIY

wanwenhao1 · 发表于 2020-5-1 15:14:55

本帖最后由 wanwenhao1 于 2020-5-1 21:17 编辑

因新冠病毒被囚禁在家，于是照抄了“人艰不拆了”网友于2018-09-07，在本论坛发布的，方案为555加317做成的毫欧计。发表于矿坛后（http://www.crystalradio.cn/forum ... 28099&extra=&page=1），得到很多网友的建议，给予自己很好的启迪。

我首先想到的是该交流毫欧计的精度范围还是不理想，尽管调试是以被测电阻为标准，并不考虑此时的恒流源输出的电流为何值，也仅能在0.05-2Ω范围保持较好的准确度，超过这个范围，误差开始明显升高。考虑数字万能表的欧姆档测试10Ω以下的电阻，开始受有效位数的影响，已经不能很好保证其精度，于是考虑在该电路上扩展直流毫欧计的功能。手里有双联三位的微型拨动开关，于是初步拟定原交流功能为一档，另加10mA和100mA直流恒流源的两个直流档，分别用于测量5-100Ω和0.01-5Ω的直流电阻。

在确定具体电路之前，对手里已经做好的交流毫欧计进行了充分的测试。找出各个参数对交流毫欧计的准确度范围的影响，表述如下：

我的原交流毫欧计的电路如图：

1、充放电电阻接到3脚，没有按照常规接到电源正极，这本来是为了保证输出的方波占空比能接近50%。实际上，空载时，该电路的占空比为54.5%（方波频率839Hz）。带载（测量510mΩ时）时占空比为65.9%（方波频率512Hz）。占空比并不能保证为50%，且测量时方波频率变化较大，极可能影响了测量的准确度的覆盖范围。后来将充电电阻R2接到了电源正极，在R2与C2连接的结点接上放电电阻（实际为电位器），发现调整放电电阻（大约为33.2K左右），能使方波占空比达到50.6%,频率为956Hz。此改造后，测量时，方波占空比及频率虽基本不变，但测量的精度范围并没有得到扩宽。

2、减小充电电阻或加大时基电容器容量，使方波频率减小为568Hz、182Hz，测量的小误差覆盖范围也没有明显加大。

3、减小方波输出的限流电阻R3，测量的小误差覆盖范围也没有明显加大，当R3=0时，范围内误差反而变大。

4、改变输出限流电阻大小，改变方波频率，尽管恒流源提供的恒流值没变，万能表的测量示值也会大幅度变化，这说明恒流值的大小在这个交流毫欧计的电路中，已经不再重要（硬件变化后，为使读数准确，恒流源的大小值从接近50mA到60余mA都有），重要的是万能表显示的数值乘以10，是否就是电阻的阻值。所以该交流毫欧计的校准是直接读出万能表的数据来评价，而不是一般的校准恒流值即可。

5、进行温度稳定性测试中发现，手里的小阻值1/4W金属膜直插电阻中，有部分是负温度系数的，应该是碳膜电阻。选配适当阻值的碳膜电阻与金属膜电阻组合成为恒流基准电阻，可以使温漂相互抵消一部分，从而减小本毫欧计的温度系数。贴上的电路图中，恒流基准电阻由多个电阻串联而成，不仅仅是为了减小各个电阻的功耗，也是为了使其温漂能抵消一些。

6、有网友建议应该使用正弦波的交流电路测量毫欧电阻。本人觉得要想得到幅度稳定的正弦波也比较困难，所以没有采用正弦波来试验交流毫欧计。而（非标准的）方波，其平均值和有效值之间的差值，应该是影响了万能表的实际示数，使测量的准确度范围被限制在一个较小的区间，这是该交流毫欧计的一个很大缺陷。

为了弥补交流毫欧计以上的缺陷，将思路引向直流毫欧计。我简单测试了一下，发现317做出来的恒流源用于直流毫欧计，其准确度还是比较好，于是才策划了此交直流两用毫欧计，电路如图：

直流档测量限流电阻R11的阻值大小，考虑平衡317的发热与该电阻的发热。该电阻阻值越小，317承担的热量就会越多，热稳定性会表现得越差。R11阻值越大，则本身发热越多，虽然不影响热稳定性，但是电阻过热对周围的元件有影响。

交流档测量限流电阻R5的阻值大小，可在10-20Ω之间选用，其大小会影响万能表的示值，若改变，需要重新调整恒流基准电阻进行校准。

由于没有三联三位的微型开关，采用了MOS管作为开关器件接通和断开各档的基准电阻和555的电源。如果测量输出采用两个正端插孔和一个负端插孔，不占用开关档位，则可以省去MOS管。

三个多圈电位器分别用于调整三个档位测试的万能表示值，因其不允许大电流流过，设计时应该考虑分流的大小，只要能达到恒流基准电阻值在±3%的范围可调即行。

交直流毫欧计元件布置图：

交直流毫欧计内部照片：

交直流毫欧计外观照片：

为了这个毫欧计，特意购买了一些0.1%精度的标准电阻用于校验。其最终的结果如下表：

总结如下：本毫欧计的交流档用来对付测量电池内阻应该够了，在10-1000mΩ 范围内，精度应该能保证在3%以内。

本毫欧计的直流两档，分别用来测量10mΩ-10Ω和1Ω-100Ω的直流电阻，精度也能保证在2%以内。

该毫欧计的温度稳定性测试没有进行，受LM317基准电压的温度稳定性、基准电阻的温度稳定性、万用表的温度稳定性限制，本毫欧计的温漂肯定存在，有多大难说。很在意温度影响的情况下，可以用标准电阻在当时的温度下校准后再进行测量（建议DC10mA档用10Ω校准，DC100mA档用0.5Ω校准，AC档用0.1Ω校准），应该能保证当时所测结果的准确度。

ronaldo2028 · 发表于 2020-5-1 15:21:32

交直流三档毫欧计DIY

mmmmmc1024 · 发表于 2020-5-1 16:07:49

这个不错。值得仿制。哈哈哈

人艰不拆了 · 发表于 2020-5-1 16:52:10

哈哈，我也是抄别人的，:titter:

我不是小连 · 发表于 2020-5-1 18:22:45

稳定的正弦波，可以用手机输出，用运放放大调整值

hanbaoju · 发表于 2020-5-1 19:27:51

可以测电池内阻吗？

wanwenhao1 · 发表于 2020-5-1 21:10:50

本帖最后由 wanwenhao1 于 2020-5-2 09:32 编辑

hanbaoju 发表于 2020-5-1 19:27
可以测电池内阻吗？

交流毫欧计是可以测量电池内阻的咯。
此毫欧计的交流档精度明显比直流档低，保留交流档，就是为了能测量电池的内阻。

wanwenhao1 · 发表于 2020-5-1 21:21:06

我不是小连发表于 2020-5-1 18:22
稳定的正弦波，可以用手机输出，用运放放大调整值

还真没注意到手机能输出正弦波，且幅度十分稳定，有空试试看，谢谢！

3797 · 发表于 2020-5-1 23:07:58

万用表用的啥？我做了个简易的，发现手里FLUKE107 17B UT33，立创商城表都不好使，关键是都没u200mV固定档:mad:

wanwenhao1 · 发表于 2020-5-2 09:29:00

本帖最后由 wanwenhao1 于 2020-5-2 09:56 编辑

3797 发表于 2020-5-1 23:07
万用表用的啥？我做了个简易的，发现手里FLUKE107 17B UT33，立创商城表都不好使，关键是都没u200mV固定档: ...

我使用的万能表为众仪的ZT219，它AC/DC20mV的档位，显示模式为19.999mV，识别0.1mV的精度应该是足够的（有三位有效数字），也就是分辨1mΩ毫无困难。我也用特安斯的801C（最近48元买的）测试过，它的AC/DC100mV档显示模式为90.99mV，如果分辨1mΩ，就只有两位有效数字，精度应该不足。高于10mΩ的电阻，显示精度与219基本吻合。
普通三位半的，只有*00mV档（含200mV、400mV、600mV）的万能表做毫欧计的表，因有效显示位数不足（只能显示*99.9mV），当测量10mΩ以下的电阻时，显示模式为0.*，仅一位有效数字，没法评价其准确度，当超过10mΩ，到100mΩ之间，显示模式为9.9，两位有效数字，勉强可用。

换用万能表时，需要按照新表重新校准显示值。我的810C显示值比219低一些，重新校准后，两表测量结果基本吻合（低于10mΩ的电阻除外）。