Современная электроника №4/2021

ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ 47 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 4 2021 (осреднённыхсдецимацией), тодляизме- рения значения U БАТ производится вось- микратноеосреднение. Этосделановсвя- зис тем, чтовысокаяточностьизмерения U БАТ не нужна, а восьмикратное осредне- ние требует в 8 раз меньше времени (т.е. почтинапорядок), чем64-кратное. Аэто дополнительноевремя, котороевходит в общеевремяпрохождениябольшоготока (0,5А). Оносниженов8раз длятого, что- быаккумуляторменьше разряжался. ЕсливремяизмеренияRxнепревышает 1 с, то каждоеизмерение потребует 0,5А·с. Ёмкость аккумулятора составляет 3 А·ч, однако если принять во внимание раз- рядную характеристику аккумулятора, то при токе разряда, равном 0,2 ёмкость C будет равна 0,2 × 3000 мА = 600 мА, ёмкость аккумулятора при разряде до напряжения 3,4 В составит, по разным оценкам, от 2 до2,5А·ч. Есливзятьмини- мальное значение 2 А·ч=7200 А·с и раз- делить на 0,5 А·с, то получим 14 400, т.е. около 14 000 измерений. Другими сло- вами, полностьюзаряженныйаккумуля- тор позволяет произвести около 14 000 измерений, после чего его уже следует подзарядить. Потребление тока миллиомметром только при индикации показаний составляет около 15 мА, т.е. существен- но меньше, чем во время измере- ния (500 мА). Также следует отметить, что потребление тока только в режи- ме индикации для миллиоомметра (15 мА) в 3 раза выше, чем потребле- ние тока вольтметром (5 мА), описан- ным в [1]. Утроенное потребление тока – следствие утроенной тактовой частоты процессораМК (72МГц – в миллиомме- тре против 18 МГц – в вольтметре [1]). Однако утроение тактовой частотыпро- цессора МК снизило время измерения (когда протекает ток 0,5 А) до 1 с (при частоте 18МГц это время составляет 3 с). Как было указано ранее, при подсвет- ке потребление тока дисплеем LCD- 5110 составляет около 25 мА (20 мА потребляет подсветка и 5 мА – дисплей без подсветки), так что существенного разряда аккумулятора от подсветки не произойдёт. Программа для миллиом- метра в уже готовом загрузочном *.hex- формате приведена в дополнительных материалах к статье. Результаты измерений Для проверки работоспособности приборов автор подобрал несколько резисторов однопроцентной точности разного номинала и два шунта класса 0,5. Результаты измерений показаны на рисунках 8–10. Результаты измерений оказались неожиданными. Относительные погрешности всех без исключения измеренных значений полностью укла- дываются в относительные погрешно- сти резисторов (1%) и шунтов (0,5%). Конечно, предполагалось, что прибор должен измерять подобные сопротив- ления, но откуда взялась такая неверо- ятная чувствительность и достаточно приемлемая точность, особенно при измерении сопротивлений шунтов (см. рис. 10)? Учитывая формулу (7), можно при- йти к выводу, что сопротивление измеряемого резистора Rx зависит от четырёх параметров: от результа- тов измерений двух напряжений U out и U Rобр , от коэффициента усиления ИУ G и номинала R обр . Если не учитывать погрешности измерений напряжений U out и U Rобр , то остаётся два параметра: G и R обр . Как следует из справочного листка на ИУ INA333, типовая (мак- симальная) погрешность установки коэффициента G при G = 1 составляет 0,01% (0,1%), при G = 10 – 0,05% (0,25%), при G = 100 – 0,07% (0,25%). Установ- ка коэффициента G осуществляется резисторами R6 и R7 (см. рис. 2), име- ющими погрешность 0,1%. Сопротив- ление образцового резистора R обр было измерено более точным прибором с погрешностью около 0,1%. Если при- нять среднее значение погрешности установки коэффициента G равным δ G ≈ 0,1% и сложить его с погрешностями δ (R6/R7) = 0,1% и δ R обр ≈ 0,1%, то полу- чим, что осреднённая погрешность измерения прибором сопротивления Rx будет равна δ Rx = δ G + δ (R6/R7) + + δ R обр ≈ 0,3%. Но даже если принять мак- симальную погрешность δ G = 0,25%, δ R обр = 0,5% и δ (R6/R7) = 0,1%, то полу- чим δ Rx = 0,85%, т.е. не более 1%, при- чём во всех трёх диапазонах. На основе приведённых рассуждений можно сде- лать вывод, что погрешность δ Rx лежит где-то между 0,3 и 0,85%. Таким образом, результаты (см. рис. 8–10) показывают, что измерения малых сопротивлений прибором достаточно адекватны. Заключение В заключение хотелось бы отметить достаточно приличную точность изме- рения прибором малых сопротивле- ний. Простота схем и в связи с этим несложная разводка, а также малый раз- мер плат позволили расположить при- бор в небольшом корпусе. Кроме того, это определило возможность лёгкого повторения устройства. Стоимость всех комплектующих прибора, по подсчё- там автора, не превышает $10. Литература 1. Кузьминов А. Цифровой вольтметр с высоким разрешением. Современная электроника. 2020. № 8–9. 2021. № 1–2. 2. Кузьминов А. Ю. Связь между компьюте- ром и микроконтроллером. Современные аппаратные и программные средства. М. Перо. 2018. 3. Кузьминов А. Программирование микро- контроллеров EFM8 с помощью встроен- ного загрузчика программ. Радио. 2018. № 12. Рис. 10. Измерения в третьем диапазоне. Резисторы: а) SMD 2512 0,005 Ом, 1%; б) шунт 75ШСMM3-75-0,5 – 75 А, 75 мВ, класс 0,5, 1 мОм, 0,5%; в) шунт 75ШСМТ2-150 А, 75 мВ, класс 0,5, 0,5 мОм, 0,5% а) б) в)