Estou tentando projetar um circuito que possa medir pequenas resistências até 0,1 Ohm e um máximo. de 10 Ohms. Não medirei resistores reais, mas uma bobina de fios grande, de até 500 m (como você pode imaginar, esses fios são bem grossos).
Aqui está o circuito que inventei:
O circuito funciona mantendo uma corrente constante através do dispositivo em teste, R2. Com uma corrente de 100 mA, o R2 desenvolveria uma tensão entre 10 mV e 50 mV.
Eu acho que em um mundo ideal isso funcionaria, mas na prática eu posso ter dificuldade em medir 0,1 Ohms com isso - principalmente devido ao ADC. Vamos supor que o ADC seja de 10 bits com VREF de 5V. Isso se traduz em 5mV por etapa. Se R2 = 0,1 e Iout = 100 mA, a tensão presente no ADC seria de 50 mV - mas não tenho certeza de quão enterrado isso seria.
Minha pergunta é: devo aumentar o ganho para, digamos, 50. Se o ganho for 50, a tensão presente no ADC seria de 500 mV - mas a máxima. resistência mensurável seria 1 Ohms. Para medir 10 Ohms, eu precisaria diminuir a corrente para 10 mA em vez de 100 mA. Uma maneira de fazer isso seria usar um FET para desligar o R1 e conectar um resistor de 20 Ohm em Iout.
Não preciso do circuito para medir a resistência com precisão - uma tolerância de +/- 10% é boa.
fonte
Antes de tudo, essa configuração não permitirá que você obtenha uma faixa de 0 ± 5V na entrada ADC. Simplesmente porque o LM324 não pode balançar até o trilho positivo. Ele também apresentará tensões de deslocamento em potencial que certamente serão capazes de arruinar uma medição de 10 a 50mV.
Sugiro adquirir um amplificador de instrumentação ou um amplificador de ganho selecionável, como o MCP6G01 . Com um ganho selecionável de 1 a 100, você poderá manter alguma precisão dentro de 2 ordens de magnitude (por exemplo, de 0,1 a 10 Ohms).
fonte
Ok, você pediu minha versão do circuito.
Isso usa uma fonte de corrente opamp + BJT com um intervalo de três décadas. A faixa da fonte de corrente é selecionada aterrando um dos três resistores. Você provavelmente pode atingir suas metas de precisão usando saídas AVR para alternar os três resistores. Alterne entre a saída baixa (para ativar) ou a entrada (para desativar). A entrada analógica é melhor, mas a tensão será alta sem ambiguidade, portanto a entrada digital está OK. Para melhor precisão, conecte o 4K ao resistor em dois pinos. A resistência de saída de uma saída digital AVR é de cerca de 25 ohms:
.
A linha de + 5V é usada para a referência da fonte atual e do ADC. Variações na tensão de alimentação serão canceladas. A alternativa seria ter uma referência na fonte atual e uma referência no ADC ... não necessária aqui. Os ADCs de microcontrolador geralmente gostam de usar os trilhos de suprimento como referência.
Você deve fazer quatro conexões com o dispositivo em teste. Duas das conexões fornecem a corrente e duas apresentam a tensão no dispositivo em teste no circuito de medição. É necessária uma conexão de quatro fios para medir baixas resistências (<1 ohm)! Caso contrário, você está medindo a resistência da sonda por acidente.
A tensão de offset do opamp é o parâmetro mais importante. Use um amplificador de helicóptero e não se preocupe. Especifiquei o OPA2333, que é um bom amplificador lento que sempre funcionou bem para mim.
Se a resistência da sua sonda for maior que cerca de um ohm, você deve usar o amplificador de instrumentação completo. Mas com sondas razoáveis, isso deve atender às especificações como estão.
fonte