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DIY 6.5(分辨率) 电压电流表

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出0入0汤圆

发表于 2020-10-18 12:42:47 | 显示全部楼层 |阅读模式
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。

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出0入0汤圆

发表于 2020-10-18 18:10:51 | 显示全部楼层
支持。有实际测试数据结果吗?

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2020-10-18 19:56:50 来自手机 | 显示全部楼层
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。

出0入127汤圆

发表于 2020-10-18 20:14:23 | 显示全部楼层
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

出0入0汤圆

发表于 2020-10-18 21:09:25 | 显示全部楼层
期待测试结果

出0入0汤圆

发表于 2020-10-20 18:30:07 | 显示全部楼层
不错不错

出0入0汤圆

发表于 2020-10-22 08:56:18 | 显示全部楼层
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.

出0入0汤圆

发表于 2020-10-22 09:01:09 | 显示全部楼层
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。

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2020-10-22 12:30:27 来自手机 | 显示全部楼层
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

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2020-10-22 12:31:01 来自手机 | 显示全部楼层
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

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2020-10-22 12:32:01 来自手机 | 显示全部楼层
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

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2020-10-22 12:32:54 来自手机 | 显示全部楼层
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

出0入17汤圆

发表于 2020-10-23 13:27:03 | 显示全部楼层
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

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2020-10-23 22:28:18 来自手机 | 显示全部楼层
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

出0入0汤圆

发表于 2020-10-29 12:55:51 | 显示全部楼层
你用什么表来校的?

出0入17汤圆

发表于 2020-10-29 13:45:35 | 显示全部楼层
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

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2020-12-11 11:08:15 | 显示全部楼层
roamer0808 发表于 2020-10-29 12:55
你用什么表来校的?

LM399电压基准

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2020-12-11 11:09:28 | 显示全部楼层
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

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2020-12-13 11:07:42 来自手机 | 显示全部楼层
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


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出255入0汤圆

发表于 2021-2-24 22:25:47 | 显示全部楼层
你第一版,CS1237用着怎么样?

出0入0汤圆

发表于 2021-3-12 17:23:00 | 显示全部楼层
开源不?

出0入0汤圆

发表于 2021-3-30 15:17:31 | 显示全部楼层
楼主开源吗?

出0入0汤圆

发表于 2021-4-2 21:29:43 | 显示全部楼层
学习学习

出0入0汤圆

发表于 2021-4-3 22:24:50 | 显示全部楼层
做的漂亮

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2021-6-22 16:26:18 来自手机 | 显示全部楼层
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

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2021-6-22 16:26:55 来自手机 | 显示全部楼层
lizhijieli 发表于 2021-3-12 17:23
开源不?

开,怎么上传

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2021-6-22 16:28:26 来自手机 | 显示全部楼层
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

出5入0汤圆

发表于 2021-6-22 17:50:43 | 显示全部楼层
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

出0入0汤圆

发表于 2021-6-22 23:54:27 | 显示全部楼层

直接附件或者图片上传,一起学习下

出0入0汤圆

发表于 2021-6-23 02:16:36 来自手机 | 显示全部楼层
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。

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出255入0汤圆

发表于 2021-7-8 14:39:48 | 显示全部楼层
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。

出0入0汤圆

发表于 2021-7-11 17:43:48 | 显示全部楼层
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。

出100入101汤圆

发表于 2021-7-11 17:46:15 | 显示全部楼层
不错,学习

出45入29汤圆

发表于 2022-6-13 10:00:30 | 显示全部楼层
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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