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如何测量小于1Ω的电阻

在博文 介绍了一种简单、准确地测量低电阻设备的方法。通常,一些设备的导电阻非常小,如低电阻值测量电流电阻、导线电阻、开关电阻、保险丝、继电器和点火器。以下是一些如此低电阻设备的例子。

通常使用的万用表(无论是指针式还是数字式)当测量低于一欧姆电阻的时候就不准确了,甚至有的万用表对于小于10欧姆的电阻读数都有很大的跳动。这种情况,需要借助于四线低阻值欧姆表来精确测量。实际上,只要你的万用表可以精确测量到毫伏直流电压,便可以相当准确的测量低阻值电阻了。

▲ 一些低阻值的器件

▲ 一些低电阻设备
1.10Ohm电阻,2.0.3.点火器,4. 10毫欧电流电阻, 。 标准铜导线

01测量方案


测量低阻器件所需的设备:

  • 可以测量V,mV数字万用表和电阻;
  • 220欧姆电阻,或其它电阻值相近的电阻;
  • 5V稳压电源(交流适配器、台式电源或7805稳压电路)
  • 0.1uF, 10uF以及面包板。

5V电源在测量过程中需要保持恒定,否则会影响测量精度。事实上,大多数具有稳压功能的电源都能满足要求。

  • 测量时,电路需要保持稳定,没有开关打开和关闭;
  • 使用不同尺寸和容量的电容来平滑工作电压;
  • 选择22mA工作电流不得超过100mA,也不要小于5mA。

至于工作电压本身的准确性,它不影响测量精度,任何4.5V~5.5V在范围内,只要保持恒定,就能得到良好的测量结果。

▲ 测量低阻值器件电路示意图

  • 电源的 5V和GND连接到面板包顶部和底部的双槽;
  • 上下各使用C1(0.1uF), C2(10uF)工作电源滤波;
  • R1(220欧姆)是连接到已知电阻的已知电阻 5V和R2上;
  • R2.连接被测低阻电阻R1至GND;

事实上,上述电路是一种流经的简单电压分压电路R1,R当测量相同的电流时。R1,R可以知道两端电压滞后。R2与R1的比值可以计算出来R2的阻值了。

被测电阻在上面R2直接插入面包板进行测量。鳄鱼嘴夹可以用来测量。R引出面包板,并可测量其它器件(引线、表贴器件、点火器等)。

02已知电阻


在之前的测量方案中,R1.已知电阻。最好选择高功率、低温漂浮系数的电阻。通常,5%精度的电阻可以满足要求。

根据欧姆定律,5V在220欧姆的电阻上施加电压会产生0.114W(1/10W)功率形成热量消耗R1上。当R1温度升高后,低温系数(小于)±50ppm)电阻变化小于普通电阻(温度系数大于)±100ppm)。因此,低温系数的稳定电阻使用大功率(确保温度变化小)R一是提高测量精度的关键。

选用1/2W精度为1%的金属膜220欧姆,温度系数为50ppm,或者3W,20ppm,220欧姆的绕线电阻能满足测量要求。在以下测量实验中,采用了5%的普通测量 1/4W,350ppm,220Ω碳膜电阻。

在将R在插入面包板之前,用万用表测量它的电阻。R在测量前插入面包板,使读数不准确。

▲ 用万用表读出R1的阻值

事实上,只要读数稳定,具体电阻的值不会影响最终测量结果。电阻值通常保证在200~240之间即可。

记录测量结果,然后记录测量结果R接入面包板。

03测量样品


为了验证测量电路的原理和测量过程的正确性,可以从万用表电阻精确测量的电阻测试开始。例如,10欧姆的电阻可以用作R2进行测量。

打开5V电源,测量R例如,这里的读数是4端电压.7696V。

▲ 测量R1两端电压:4.7696V

由于R1比R2的阻值(10欧姆)大得多,所以在R1上的电压应大于4.5V。

接着,测量R两端电压通常小于0.5V。所示选择万用表直流电压的毫伏档来测量。如果使用普通的伏特档位来测量,可能所获得电压数值精度会降低。大多数数字万用表都会包含有毫伏和伏特两个档位。

例如,在以下测量中,R2上的电压为216.64mV。

▲ 未知电阻用毫伏档测量R2上的直流电压

可根据上述测量结果计算R2的阻值。 R 2 = 216.64 × 1 0 ? 3 4.7697 × 218.9 = 9.94 Ω R_2 = { {216.64 \times 10^{ - 3} } \over {4.7697}} \times 218.9 = 9.94\Omega R2=4.7697216.64×10−3​×218.9=9.94Ω 这个结果符合实际情况。刚才测量的R2是一个5%精度的电阻,也就是说它的阻值应该在9.5~10.5欧姆之间。

▲ 直接使用万用表测量R2的阻值

如果直接使用万用表的电阻档,可以测量R2的阻值为9.9Ω,这与前面测量的结果相当的符合。

 

04测量一些常见的低阻值器件


使用上述方法对本文一开始图中的低阻值器件进行测量。这些低阻值器件中有些已经是毫欧级别的电阻,使用万用表根本无法读出有效的阻值。

在测量的时候,测量R2电压的时候尽可能靠近器件管脚的根部,否则就会使得测量得到的电阻包含了器件引脚的电阻了。下面是测量的一些结果:

序号 器件 R1电压 R2电压 R2电阻 期望值
1 10欧姆电阻 4.7696 216.64 9.94265 9.5~10.5
2 0.2欧姆电流电阻 4.9816 4.575 0.20103 0.19~0.21
3 Ester型号点火器 5.023 13.884 0.60505 0.6~0.8
3 Q2信号的电话起 4.9114 74.1 3.3071 2.5~4
4 10毫欧电流电阻 5.0372 0.234 0.01016 0.009~0.011
5 59英尺铜线 4.965 3.48 0.15342 0.13629~0.1593
n/a 34英尺铜线 5.019 18.019 0.78588 0.71672~0.88706

可以看到所有测量结果都在实际期望阻值范围内。

 

05改进


将R1更换成更大功率更加稳定的绕线电阻,可以大大提高测量阻值的数量。在测量过程中,保持环境温度的稳定性也很重要。比如在白天高温下,和晚上低温下测量器件的阻值会相差1%左右。

对于碳膜电阻,具有较大的温度系数。在不同的温度下阻值相差较大。

为了提高测量精度,最好:

  • 使用更高功率,低温度系数的电阻作为R1;
  • 在测量前,最好等待两分钟使得测量器件达到热平衡,组织稳定后在进行测量。

▲ 大功率低温度系数的绕线电阻

对于大功率、低温度系数的电阻在通常室温范围内,220欧姆的阻值通常变化不超过十分之一欧姆。

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