Elektroda.pl
Elektroda.pl
X

Wyszukiwarki naszych partnerów

Wyszukaj w ofercie 200 tys. produktów TME
Proszę, dodaj wyjątek elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Tester taśm przewodzących + miernik niskich rezystancji.

Jacek Rutkowski 05 Paź 2017 02:45 2697 6
  • Tester taśm przewodzących + miernik niskich rezystancji.
    Zaprezentuję konstrukcję z przed kilku lat, która powstała jako praca zaliczeniowa. Powstała aby sprawdzić żywotność taśm przewodzących pod kątem ich zginania.
    W tym celu zbudowałem precyzyjny miernik rezystancji do 1Ω sterowany przez ATMEGĘ128, która także steruje silnikiem elektrycznym DC zginającym tasiemki oraz zapisuje zmierzone dane na karcie SD.
    1. Źródła prądowe
    Tester taśm przewodzących + miernik niskich rezystancji.
    Rysunek 1 Przedstawia układ źródła prądowego służącego do pomiaru rezystancji tasiemek metodą techniczną. Wzmacniacz operacyjny U1 porównuje wartość napięcia referencyjnego z U2 o wartości 2,048V z dzielnika R6 i R1 na wejściu nieodwracającym wynoszącym 2,000Vz napięciem na wejściu odwracającym na rezystorze R3. Wysterowując odpowiednio tranzystor Q1 wzmacniacz U1 powoduje przepływ pomiędzy I+ a I- prądu o wartości 20mA.
    Dokładność napięcia odniesienia wynosi +-0.2% 15ppm/°C max, offset wejściowy wzmacniacza U1 wynosi 10μV max więc jest pomijalny natomiast rezystory R1, R3, R6 SMD 0,1% firmy ROYAL OHM 25ppm/°C max decydują o dokładności pomiaru rezystancji ale o tym w części pomiarowej.
    Rysunek 2 Pomiar napięcia na rezystancji mierzonej.
    Tester taśm przewodzących + miernik niskich rezystancji.
    Precyzyjny wzmacniacz pomiarowy U3 INA131 z wbudowanymi rezystorami zapewniającymi wzmocnienie 100V/V +-0,025% wzmacnia napięcie odkładające się na mierzonej rezystancji dostosowując jego zakres do czułości 12-bitowego przetwornika A/D U4 pracującego z napięciem referencyjnym 2,048V z U2. Napięcie offsetu INA131BP wynosi typowo 10μV max 25μV co stanowi 2 maksymalnie 5 działek pomiarowych z 4096.
    Dzięki zastosowaniu tego samego napięcia referencyjnego dla źródła prądowego oraz przetwornika ADC tolerancja tego napięcia nie wpływa na dokładność pomiarów a jedynie odchyłka wzmocnienia U3, dokładność przetwornika ADC +-1LSB oraz tolerancje rezystorów R1, R3, oraz R6 wpływają na dokładność pomiaru dzięki zastosowanemu pomiarowi w układzie czterozaciskowym Kevina.




    Przetwornik A/D zasilany jest z Vcc wynoszącego 5V natomiast sterowany jest z mikrokontrolera zasilanego 3,3V. Wejścia sterujące przetwornika dopuszczają poziom 3,3V jako stan wysoki, natomiast wyście danych przetwornika podłączone jest do mikrokontrolera poprzez dzielnik napięcia R9, R10 ograniczający stan wysoki do 3,3V.
    3 Zasilacze
    Tester taśm przewodzących + miernik niskich rezystancji.
    Układ U5 obniża napięcie Vin=24V do wynoszącego 5V DVCC wykorzystywanego do zasilania enkodera, wyświetlacza LCD, przetwornicy U8 oraz stabilizatora U10. Przetwornica U8 dostarcza ujemnego napięcia 3,3V Vee wykorzystywanego do zasilania wzmacniaczy U1 i U3. Stabilizator U10 dostarcza napięcia 3,3V D3V3 zasilającego mikrokontroler U11 oraz kartę SD SD1.
    4 Interfejs użytkownika
    Tester taśm przewodzących + miernik niskich rezystancji.
    Do komunikacji z użytkownikiem wykorzystywany jest wyświetlacz alfanumeryczny 4*20 znaków wyświetlający komunikaty dla użytkownika, klawiatura matrycowa służąca do wprowadzania nastaw oraz złącze karty SD służące do zapisu danych z pomiarów.
    5 Sterowanie silnikiem oraz detekcja ruchu
    Tester taśm przewodzących + miernik niskich rezystancji.
    Sterowanie silnikiem M1 odbywa się poprzez tranzystor Q3 sygnałem PWM z Timera1 mikrokontrolera U11 ze sprzężeniem zwrotnym realizowanym przez enkoder podłączony do wejścia mikrokontrolera INT7.
    Dopuszczalny zakres obrotów silnika wynosił 60-360/minutę.
    6 Mikrokontroler sterujący
    Tester taśm przewodzących + miernik niskich rezystancji.
    Mikrokontroler U11 ATMEGA128 firmy Atmel steruje silnikiem na podstawie sygnału zwrotnego z enkodera, wyświetlaczem LCD, dokonuje zapisu wyników na karcie SD oraz obsługuje klawiaturę matrycową służącą do zadawania parametrów.
    Program sterujący został napisany w Bascomie z wykorzystaniem bibliotek Config_MMC.bas oraz Config_AVR-DOS.BAS.
    Po uruchomieniu program sprawdza obecność karty SD oraz czeka na wpisanie parametrów:
    - ilości obrotów w jednym cyklu po których będzie wykonany pomiar
    - ilości cykli pomiarowych
    Po wpisaniu tych parametrów i zatwierdzeniu następuje pierwszy pomiar tasiemki
    zostaje uruchomiony napęd dla wykonaniu cykli mechanicznych po których następuje pomiar rezystancji, zapis na kartę itd. do momentu zakończenia pomiarów.


    7 Widok płytki sterującej
    Tester taśm przewodzących + miernik niskich rezystancji.Tester taśm przewodzących + miernik niskich rezystancji.Tester taśm przewodzących + miernik niskich rezystancji.Tester taśm przewodzących + miernik niskich rezystancji.

    Układ mechaniczny zapewniał nieruchome zamocowanie tasiemki z jednej strony gdzie podłączone były zaciski pomiarowe w układzie Kevina natomiast druga strona ze zwartymi sąsiednimi ścieżkami poruszała się na małym ułożyskowanym wózku z dotoczonymi pierścieniami po prętach Φ6mm.
    Napęd wózka z koła zamachowego umieszczonego na silniku DC z przekładnią przenoszony był przez małe cięgno w układzie korbowodowym.
    Tester taśm przewodzących + miernik niskich rezystancji.

    Urządzenie powstało w roku 2012 jako praca zaliczeniowa głównie z części elektronicznych pozyskanych jako sample (wzmacniacze operacyjne, ADC, referencjał).
    Części mechaniczne: pręty, silnik, tulejki itp zostały odzyskane ze starej drukarki prawdopodobnie termosublimacyjnej.
    Zakupiony został tylko enkoder 1024imp/obrót jako używka na Allegro oraz rezystory precyzyjne.
    Zasilacz sieciowy 24V został wykorzystany jako gotowy moduł z drukarki atramentowej Canon IP1600.
    PCB dwustronne wykonane zostało metodą termotransferu.
    Niestety nie posiadam zdjęć mechaniki, które przepadły podczas awarii dysku w moim komputerze a urządzenie pozostało w szkole na pracowni mechanicznej.

    Pomiar rezystancji z rozdzielczością 12bit był na tyle stabilny że nie stosowałem oversamplingu, wystarczał jeden pomiar a rozdzielczość wynosiła 0,25mΩ.
    Błąd zera przy zwartych zaciskach pomiarowych wynosił 0,25-0,5mΩ więc zerowanie nie było potrzebne. Teoretyczna dokładność pomiaru wynosiła ok 0,2-0,3% natomiast praktyczne sprawdzenie na pełnym zakresie 1Ω (10szt rezystorów 10Ω 0,1% zlutowanych równolegle na kawałkach blachy miedzianej) dawało wynik w granicach tolerancji rezystora +-0,1% więc uznałem za bardzo dokładne. Ponadto dokładność bezwzględna nie była wymagana ponieważ zmiany rezystancji były badane i przy niektórych tasiemkach węglowych już 100-ktrotny cykl przegięć powodował widoczne zmiany rezystancji.

    Nie posiadam obecnie dostępu do urządzenia aby wykonać zdjęcia mechaniki.

    Na wszelkie pytania postaram się odpowiedzieć.


    Fajne!
  • #2 05 Paź 2017 08:30
    zgierzman
    Poziom 16  

    Jacek Rutkowski napisał:
    Ponadto dokładność bezwzględna nie była wymagana ponieważ zmiany rezystancji były badane i przy niektórych tasiemkach węglowych już 100-ktrotny cykl przegięć powodował widoczne zmiany rezystancji.

    Ciekawy temat. A może zachowały Ci się jakieś wyniki pomiarów? Niekoniecznie surowe dane, ale jakieś wykresy, czy coś... Chętnie bym się dowiedział więcej na temat tych zmian rezystancji.

  • #3 05 Paź 2017 10:50
    Jacek Rutkowski
    Poziom 22  

    Niestety ocalały tylko schematy, projekt PCB, program w Bascomie reszta poszła z dyskiem...
    Znaczne zmiany rezystancji z tego co pamiętam były przy tasiemkach z warstwą węglową - kilka setek przegięć i rezystancja zwiększała się o 50 -100%, w przypadku flexa ze skanera z napyloną miedzią po 20000cykli rezystancja wzrosła o pojedyncze procenty.
    Za daleko mam do szkoły a nie wiem czy sprzęt jeszcze istnieje czy nie został zutylizowany.

  • #4 06 Paź 2017 14:47
    eurotips
    Poziom 33  

    Zrobiłem kilka takich mierników i żaden nie działał tak jak chciałem.
    Było źródło prądowe 1A, był wzmacniacz sinusa 100kHz, były źródła napięciowe i zawsze błąd powyżej 10% więc czegoś takiego miernikiem nazwać trudno.
    Plus za profesjonalne podejście, temat nie jest taki prosty jakby się na pierwszy rzut oka wydawało.

  • #5 06 Paź 2017 19:35
    Jacek Rutkowski
    Poziom 22  

    Podczas budowy miałem ochotę oddać miernik do wzorcowania do oddziału GUM w Siedlcach więc bezwzględną dokładność chciałem otrzymać ale okazało się że oni tylko wagi, objętości i prędkości wzorcują. Elektrycznie nic nie mają.

  • #6 11 Paź 2017 10:37
    vergil50
    Poziom 12  

    Szkoda ze jednak nie oddałeś do wzorcowania. Mielibyśmy ogląd błędu Takimi sprawami zajmuje się Instytut łączności w Warszawie mają akredytacje PCA.

 Szukaj w ofercie
Zamknij 
Wyszukaj w ofercie 200 tys. produktów TME