ADCを使用したワイヤの抵抗の測定

私は、0.1Ωまでの小さな抵抗と最大値を測定できる回路を設計しようとしています。10オームの。私は実際の抵抗を測定するのではなく、500 mまでの大きなワイヤーのコイルを測定します（ご想像のとおり、これらのワイヤーはかなり太いです）。

これが私が思いついた回路です：

この回路は、被試験デバイスR2を流れる定電流を維持することによって機能します。電流が100 mAの場合、R2は10 mV〜50 mVの電圧を発生します。

理想的な世界ではこれでうまくいくと思いますが、実際にはこれが原因で0.1オームを測定するのに苦労するかもしれません-主にADCが原因です。ADCがVREFが5Vの10ビットであると仮定します。これは、ステップあたり5mVに相当します。R2 = 0.1およびIout = 100 mAの場合、ADCに存在する電圧は50 mVになりますが、これがノイズに埋もれているかどうかはわかりません。

私の質問は、ゲインをたとえば50に増やした場合です。ゲインが50の場合、ADCに存在する電圧は500 mVになりますが、測定可能な抵抗は1オームです。10オームを測定するには、電流を100 mAではなく10 mAに下げる必要があります。これを行う方法は、FETを使用してR1を切り替え、Ioutに20オームの抵抗を接続することです。

抵抗を正確に測定するための回路は必要ありません。許容誤差は+/- 10％で十分です。

精密測定を行う場合は、LM324を使用しないでください。

オペアンプのゲインは5ですが、使用していません。出力は反転入力であり、非反転と同じ信号があるため、ゲインx 1になります。

最良の選択は、ケーブルの両端を2つの入力に接続する計装用アンプです。InAmpはレールに接続できないため（少なくとも3オペアンプのタイプは接続できないため）、接地に直列抵抗を使用してオフセットを作成します。その抵抗を電流源の検出抵抗として使用できます。

$V_{IN}$は、電流源の電流を設定します：100 mA / V。ケーブルの抵抗が5Ωであるとすると、InAmpの入力には500 mVの差が生じます。ゲイン10（ゲイン抵抗は表示されません。CircuitLabにはInAmpの記号がありません）の場合、出力は5 V、つまり1 V /Ωになります。変更することであなたは、トータルゲインを変更することができます。特にVccがかなり高い場合は、Q1にヒートシンクが必要な場合があることに注意してください。 $V_{IN}$

高い抵抗が予想される場合は、Vrefへの1つの高精度抵抗と1つの接地への抵抗分割器を作成できます。

ケーブルの両端の電圧は

$V_{CABLE} = \dfrac{R_{CABLE}}{R_{CABLE} + 2 R} V_{REF}$

ただし、 <<の場合、正確な測定には電圧が低すぎる可能性があります。値が低いと役立ちますが、電流が多く流れます。$R_{CABLE}$$2 R$$R$

MCP6N11はレール・ツー・レールの出力を有し、最小100の利得のためにどちらのうち、異なる利得のための異なるタイプが存在します。

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Markragesは、InAmpを必要としないとコメントし、彼は正しい。オペアンプを使用した差動アンプのソリューションは次のとおりです。

ゲインはR1からR4によって決定され、R1 = R3およびR2 = R4の場合、

$G = \dfrac{R2}{R1}$

InAmpを使用すると、精度が向上し、腕と脚の費用がかかりません。なぜでしょうか。

まず、このセットアップでは、ADC入力で0〜5Vの範囲を取得できません。これは、LM324が正のレールまでスイングできないためです。また、10〜50mVの測定結果を確実に損なう可能性のある潜在的なオフセット電圧も発生します。

計装アンプまたはMCP6G01などの選択可能なゲインアンプを入手することをお勧めします。1から100までの選択可能なゲインを使用すると、2桁以内の精度（たとえば、0.1から10オーム）を維持できます。

わかりました、あなたは私のバージョンの回路を求めました。

• これは、3年の範囲のopamp + BJT電流源を使用します。電流源の範囲は、3つの抵抗の1つを接地することによって選択されます。AVR出力を使用して3つの抵抗器を切り替えることにより、おそらく精度目標を達成できます。出力Low（有効）または入力（無効）を切り替えます。アナログ入力の方が優れていますが、電圧は明白に高くなるため、デジタル入力で問題ありません。精度を高めるには、4Kを抵抗に接続して2つのピンに接続します。AVRデジタル出力の出力抵抗は約25オームです。

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• + 5Vラインは、電流源とADCの両方のリファレンスに使用されます。電源電圧の変動はキャンセルされます。代替案は、電流源にリファレンスを持ち、ADCにリファレンスを持つことです...ここでは必要ありません。マイクロコントローラADCは通常、電源レールをリファレンスとして使用できます。

• テスト中のデバイスに4つの接続を行う必要があります。2つの接続は電流を供給し、2つの接続は被試験デバイスの両端の電圧を測定回路に提供します。 低抵抗（<1オーム）を測定するには、4線接続が必要です！ それ以外の場合は、偶然にプローブの抵抗を測定しています。

• オペアンプのオフセット電圧は最も重要なパラメーターです。チョッパーアンプを使用し、それについて心配しないでください。私はOPA2333をスペックしましたが、これは常に私にとってうまく機能する素晴らしいスローアンプです。

• プローブの抵抗が約1オームより高い場合は、完全な計装用アンプを使用する必要があります。しかし、妥当なプローブがあれば、これは仕様をそのまま満たすはずです。