蒂姆的四線低歐姆電阻計

一款采用 ESP8266、ADS1115 和定制主板的精密開爾文探針儀器。

該項目是一款小巧、高精度的 4 線(開爾文)低歐姆測量儀，適用于測量從毫歐到數(shù)歐的電阻值，具有極佳的穩(wěn)定性。它采用了 ADS1115 16 位 ADC、精密電流源以及 ESP8266 來提供本地 OLED 顯示屏以及通過 Wi-Fi 實現(xiàn)的完整實時網(wǎng)絡界面。

特點/特征

?真正的四線開爾文測量

?高精度電流源(100 毫安/10 毫安量程)ADS1115 差分測量，用于高分辨率

?ESP8266 Wi-Fi 連接功能

?帶有圖表和平均值的實時網(wǎng)絡儀表板

?本地 OLED 顯示屏

?用于分流精度校準的校準模式

?使用焊接跳線可配置 OLED 排線

?低矮型或插槽式組裝選項

開源固件和文檔

這款定制的印刷電路板是該儀器的核心部件。它具備以下優(yōu)點：精確的開爾文線路布局、穩(wěn)定的電流源結(jié)構(gòu)、清晰的模塊布局、降低布線噪聲以及緊湊、專業(yè)的電路設計。

PCB 上所使用的所有組件均為標準模塊：

?ESP8266 NodeMCU

?ADS1115 ADC 模塊

?0.96 英寸 I2C 顯示屏 OLED

?量程開關(guān) 精度分流電阻器(R1) 開爾文探頭連接器

OLED 排線兼容性(焊接跳線)

不同供應商提供的 OLED 模塊通常采用不同的引腳排列順序：GND 和 VCC 位置互換;SDA 和 SCL 位置互換;所有四個引腳的排列順序也有所變動。為了確保兼容性，每個 OLED 引腳都通過一個 3 腳焊跳線進行布線。您只需連接正確的焊點即可匹配您的 OLED 引腳排列。這樣可以避免意外的反向電源損壞，并使電路板具有未來適用性。

測量概述

該 PCB 在內(nèi)部完成所有布線工作：ADS1115 和 OLED 之間的 I2C 總線共享ADS1115 用于測量設備電壓和分流電壓的差分輸入電流源通過 TP1/TP4 為測量設備供電通過 TP2/TP3 直接連接在測量設備兩端的檢測線范圍開關(guān)選擇 100 毫安或 10 毫安無需在凱爾文探頭連接器之外進行任何外部布線。

測量原理介紹

該儀表采用了精密電流源、差分 ADC 以及歐姆定律：R = V_DUT / I 其中：V_DUT 是在 TP2 和 TP3 之間測量得到的電壓;I 則是根據(jù)分流電阻 R1 兩端的電壓計算得出的。該軟件會持續(xù)對這兩個值進行采樣，進行平均處理，并更新以下內(nèi)容：OLED 顯示屏、網(wǎng)絡界面、實時圖表

校準

要達到儀器級的精度，分流電阻(R1)的值必須進行校準。在固件中啟用校準模式。將電流表與被測設備(DUT)串聯(lián)連接。讀取實際電流。從 OLED 上讀取分流電壓。計算：R1 = 分流電壓 / 實際電流。在固件中更新 CURRENT_SHUNT_R1。禁用校準模式并重新上傳固件。除非 R1 發(fā)生改變，否則僅需進行一次校準。

無線網(wǎng)絡與網(wǎng)絡接口

啟動時，ESP8266 會連接到您的 Wi-Fi 網(wǎng)絡。在串行監(jiān)視器中，IP 地址顯示為 115200 波特。該網(wǎng)絡界面提供：實時電壓、電流和電阻值的平均值;實時圖表;通過 WebSockets 實現(xiàn)低延遲更新。

凱爾文探針的使用方法

該儀器使用了四個探頭：

這消除了引線電阻和接觸誤差，從而能夠?qū)崿F(xiàn)精確的毫歐級測量。

本文編譯自hackster.io