DIY 6.5（分辨率）电压电流表

a_nian · 发表于 2020-10-18 12:42:47

本帖最后由 a_nian 于 2020-10-18 19:53 编辑

最近瞎折腾 6.5（分辨率）电压电流表 ----低成本，高分辨

第二版：
一、主要特征：
电压：可测量正负电压，1V/10V/100V 量程（余量1.2V，12V，120V，超量程显示“---OL---”），10v/100v量程自动切换。
分辨率：1V=1uV，10V=10uV，100V=100uV

电流：附带功能，量程 5A（换取样电阻可以做20A，不果压降比较大20A*0.05Ω=1V，或者做运放放大，目前仅运放跟随进入ADC）
分辨率：10uA
阻抗：1V=运放的输入阻抗；10V/100V 10MΩ

二、元件
MCU：老旧的PIC16F877A（剩下的利用）

输入电阻：10V/100V 用了国产EE电阻9M+900K+100K，100：1，10：1分压；1V用50K电阻加BV199保护
使用继电器切换（可以换成磁保持型，减少热电势），不适用74HC4053/52模拟开关的原因是减少模拟芯片的误差

ADC：LTC2440 24bit  主要使用7hz采样率

运放：AD8628  跟随，阻抗变换

电压基准：ADR421 （使用了LM358运放做了微型的加热恒温器对ADR421 加温，NTC温感，几个贴片电阻加热）

显示：MAX7219+8位7段数码管（含DP）

三、软件
现从事非电子行业，只能瞎折腾。8K用了80%左右。
功能：做了两级菜单：一级菜单：包括0.校零（所有档）、1.校准（基础档1V，10V/100V偏移微调；电流档）、2.滤波模式设置（3.5Hz、0.75hz、一阶滞后）、3.数码管亮度调节、4.null预留、5.exit
二级菜单：校准：0.基础档1V、1.10V、2、100V；滤波：0.3.5Hz、1.0.75hz、2.lag；
3.5Hz仅做了2比平均值计算，0.75Hz为10次去掉最大最小值再计算平均值

四、扩展
1v档配合外置1Ω、1K电流测量扩展盒子，测量更小的电流，其实也可以做到机子里面，由于面板比较少就没做

五、其他
按键功能：前后两按键配合实现所有的功能。前面的按键切换电流、电压测量，长按键校零；后面的案按键长按进入菜单，短按切换1V测量（扩展）/10V测量模式。

长期稳定性：肯定没法保证，因为用了国产电阻，可以换更好的。定期使用外置电压基准校正更好，电压基准应该比表的稳定性好。
温漂：对ADR421加热，冬天夏天温度变化不会太大，会好点，当然比不上LM399等恒温。需要输入电阻影响也比较大。

平时10V模式下跳动1~2 字，极端可能有3~4 字，主要是9M：1M的分压容易引入干扰，并且没有很好的屏蔽；1V模式基本为1 字，比较稳定。

六、下一步预想
1.使用铝盒，电磁屏蔽更好但是自己没法对面板开窗；
2.使用米字LED数码管，可以显示更多的信息；
3.加入mA电流量程；
3.如何可以，加入电阻测量；。
第一版：ADC：国产CS1237 24bit 电子秤芯片  没有使用运放输入阻抗有200M左右
成本更低，CS1237才1块或几毛钱，做5.5好事没问题。

vbidl · 发表于 2020-10-18 18:10:51

支持。有实际测试数据结果吗？

a_nian · 发表于 2020-10-18 19:56:50

vbidl 发表于 2020-10-18 18:10
支持。有实际测试数据结果吗？

还没具体测试，暂时只能与4.5万用表测试对比没什么大问题，电压基准还没标定回来，清零后很稳定。

llssr · 发表于 2020-10-18 20:14:23

显示直接上VFD吧，用某商城买的米字形或者我这里有12832点阵新的，或者用8字的

tear604922959 · 发表于 2020-10-18 21:09:25

期待测试结果

Jesse__S · 发表于 2020-10-20 18:30:07

不错不错

loohoo0302 · 发表于 2020-10-22 08:56:18

llssr 发表于 2020-10-18 20:14
显示直接上VFD吧，用某商城买的米字形或者我这里有12832点阵新的，或者用8字的 ...

同感，LED亮度高的话全是88888.

xingjianpeng · 发表于 2020-10-22 09:01:09

想做一个能自动换档位的。通过TTL输出。就可以粗略的算出功耗了。
静态功耗小，每小时上报一次数据，电流较大。有个自动跳范围的更精确一点。

a_nian · 发表于 2020-10-22 12:30:27

llssr 发表于 2020-10-18 20:14
显示直接上VFD吧，用某商城买的米字形或者我这里有12832点阵新的，或者用8字的 ...

主要是8数码管简单方便

a_nian · 发表于 2020-10-22 12:31:01

tear604922959 发表于 2020-10-18 21:09
期待测试结果

正反极测量误差比较大，坑

a_nian · 发表于 2020-10-22 12:32:01

xingjianpeng 发表于 2020-10-22 09:01
想做一个能自动换档位的。通过TTL输出。就可以粗略的算出功耗了。
静态功耗小，每小时上报一次数据，电流较 ...

睡眠，定时唤醒发送

a_nian · 发表于 2020-10-22 12:32:54

loohoo0302 发表于 2020-10-22 08:56
同感，LED亮度高的话全是88888.

开机自检 8条8，还带滴滴声音乐

hhxb · 发表于 2020-10-23 13:27:03

已经有高手做了类似的东西，而且你的设计老实说，不怎么样。
用液晶不要用数码管

a_nian · 发表于 2020-10-23 22:28:18

hhxb 发表于 2020-10-23 13:27
已经有高手做了类似的东西，而且你的设计老实说，不怎么样。
用液晶不要用数码管 ...

的确，当做业余手工作品就好了

roamer0808 · 发表于 2020-10-29 12:55:51

你用什么表来校的？

hhxb · 发表于 2020-10-29 13:45:35

a_nian 发表于 2020-10-23 22:28
的确，当做业余手工作品就好了

数码管在驱动的时候，瞬间会有脉冲

a_nian · 发表于 2020-12-11 11:08:15

roamer0808 发表于 2020-10-29 12:55
你用什么表来校的？

LM399电压基准

a_nian · 发表于 2020-12-11 11:09:28

hhxb 发表于 2020-10-29 13:45
数码管在驱动的时候，瞬间会有脉冲

应该有，不过相对简单的电压变流表，足够了，初步尝试测试

a_nian · 发表于 2020-12-13 11:07:42

达不到6.5，降级5.5使用
10V量程测试7v、1v

1v量程双极性（正负极反转）测试1v

天使之翼 · 发表于 2021-2-24 22:25:47

你第一版，CS1237用着怎么样？

lizhijieli · 发表于 2021-3-12 17:23:00

开源不？

anxiangbo · 发表于 2021-3-30 15:17:31

楼主开源吗？

zijunh · 发表于 2021-4-2 21:29:43

学习学习

dtdzlujian · 发表于 2021-4-3 22:24:50

做的漂亮

a_nian · 发表于 2021-6-22 16:26:18

天使之翼发表于 2021-2-24 22:25
你第一版，CS1237用着怎么样？

还可以吧，普普通通，就那个价

a_nian · 发表于 2021-6-22 16:26:55

lizhijieli 发表于 2021-3-12 17:23
开源不？

开，怎么上传

a_nian · 发表于 2021-6-22 16:28:26

anxiangbo 发表于 2021-3-30 15:17
楼主开源吗？

可以提供所有文件，包括代码，不过是业余的，不要太高期望

gnail092 · 发表于 2021-6-22 17:50:43

a_nian 发表于 2021-6-22 16:28
可以提供所有文件，包括代码，不过是业余的，不要太高期望

在这个帖子把资料上传一下就行了

lizhijieli · 发表于 2021-6-22 23:54:27

a_nian 发表于 2021-6-22 16:26
开，怎么上传

直接附件或者图片上传，一起学习下

aduecho · 发表于 2021-6-23 02:16:36

DIY的温漂是最大的问题，还有INL矫正。我半年前做了个类似的，用的ads1256和ref5025, 基本量程+2.2v. 基本量程的INL通过校正后基本能够达到整个量程内10ppm的误差，但是温度一波动就乱套了。我最近在26度室温下对其进行校准，2v测量值为2.000001，然后第二天中午天气到了32度，测量值变成了1.999982，差不多1.5ppm/°c. 对于强迫症患者这种差距仍然是无法接受的。我另外一个80年代的3456A用的lm399基准，预热后其读数基本不随环境温度波动。另外我发现diy的受气流影响也大，所以弄一个外壳不可缺少。图片是刚校准后测量系统的分辨率，最后一位数有±2个字的抖动。理论上温漂可以通过温度传感器测量后补偿，但是目前还不清楚INL曲线会不会随温度变化而乱跳，如果是的话用成品adc做个合格的六位半电压表基本上是不太现实的了。

天使之翼 · 发表于 2021-7-8 14:39:48

aduecho 发表于 2021-6-23 02:16
DIY的温漂是最大的问题，还有INL矫正。我半年前做了个类似的，用的ads1256和ref5025, 基本量程+2.2v. 基本 ...

很不错的设计，测控系统就需要这个。现在一个人真做不了啥事，自己计划了很久，一直没时间动手去做。

aduecho · 发表于 2021-7-11 17:43:48

天使之翼发表于 2021-7-8 14:39
很不错的设计，测控系统就需要这个。现在一个人真做不了啥事，自己计划了很久，一直没时间动手去做。 ...

的确，这玩意凭一己之力再加上业余兴趣做起来真的很困难。各种昂贵的设备不说，业余时间也是大问题，比如测量温湿度影响，长时间漂移等等。我之前一时心血来潮买了一大堆二手校准设备回来，记录了上百M的测量数据，变量因子太多，现在被折腾的也没什么兴趣了。

fengyunyu · 发表于 2021-7-11 17:46:15

不错，学习

foric · 发表于 2022-6-13 10:00:30

CS1237温漂大的不得了，长稳一塌糊涂，不看好楼主的这个方案啊

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