Ohmmeter
Wer kennt es nicht... im Laufe der Zeit sammeln sich viele ausgelötete oder von Steckbrettaufbauten stammende Widerstände an, die man noch gut weiter verwenden kann.
Leider ist der Farbcode - gerade bei Metallfilm Widerständen - oft nicht so gut mit einem Blick zu erfassen: Rot ist je nach Hersteller wie orange oder braun, und an welchem Ende liegt denn nun der 1. Ring? Mein Multimeter misst natürlich auch Widerstände, aber es ist umständlich die Mess-Strippen an den Widerstand zu halten; dann muss auch noch der passende Bereich gewählt werden. Und selbst bei automatischen Bauteil-Testern muss man nach Betätigung der Starttaste bis zu 5 Sekunden auf das Ergebnis warten.
Also habe ich ein sehr schnell messendes Ohmmeter mit automatischer Bereichswahl und praktischen Messkontakten entworfen.
Das Funktionsprinzip ist einfach:
Ein bekannter Referenzwiderstand Rv bildet mit dem zu messenden Widerstand Rx einen Spannungsteiler zwischen 5V und Masse. Die resultierende Spannung wird vom ADC eines ATmega8 Mikrocontrollers gemessen. Der Messbereich wird automatisch umgeschaltet, indem Rv in 10er Potenzen variiert wird. Wählt man als ADC Referenzspannung ebenfalls 5V, so wird die Messung unabhängig von Spannungsschwankungen, da Eingangsgröße und Referenz dann aus der gleichen Quelle gespeist werden.
Aus dem ADC-Wert (10 Bit) lässt sich damit Rx wie folgt berechnen:
Rx = ADC-Wert * Rv / (1024 - ADC-Wert)
Durch Variation von Rv = {1kΩ, 10kΩ, 100kΩ, 1MΩ} sind 4 Bereiche vorhanden. Eine Umschaltung in den nächst höheren Bereich erfolgt automatisch bei Überschreitung von Rx = {1kΩ, 10kΩ, 100kΩ}, was einem ADC-Wert ≥ 512 entspricht. Daher liegt die Auflösung bei 2 Digit. So „wackeln“ die Messwerte kaum, und zum schnellen Sortieren von Widerständen der E12 oder E24 Reihe ist die Schaltung bestens geeignet.
Im oberen Bereich ist der ADC-Wert auf 930 begrenzt. Der größte messbare Widerstand ist demnach:
Rx = 930 * 1MΩ / (1024 – 930) = 9,893MΩ
Die Ergebnisse werden auf einem LC-Display mit 2 Zeilen à 8 Zeichen ausgegeben, jeweils auf 4 relevante Stellen mit oder ohne Komma formatiert. Ist kein Prüfling angeschlossen, wird "-------" ausgegeben.
Als Messeingang dient ein Reißbrettstift, der (elektrisch isoliert) von einer Massefläche umgeben ist; diese stellt den 2. Messkontakt dar. Im praktischen Betrieb sollte man den Prüfling so an die Eingänge halten, dass man den linken Kontakt nicht berührt; anderenfalls induziert man eine Störspannung, die zu einer instabilen Anzeige führen kann.
Das Hardware Design ist recht minimalistisch: Das Display wird auf der Leiterbahnseite bestückt, so dass der Mikrocontroller für eventuelle Firmware Updates leicht zugänglich ist.
Die Versorgungsspannung wird über ein USB-Kabel z.B. vom PC oder einem Ladestecker bezogen. Das Gerät arbeitet zuverlässig mit Spannungen zwischen 4,5V und 5,5V ohne Stabilisierung, da das Messverfahren immun gegen Spannungsschwankungen ist. 4,5V ist das untere Limit für das Display und 5,5V der Maximalwert für den Prozessor.
Die zugehörige Firmware ist nicht komplex und gut kommentiert; sie wurde in "C" erstellt. Alle Berechnungen erfolgen in Fließkomma Arithmetik, so dass man bei Bedarf für jeden einzelnen Messbereich Korrekturwerte zur Kalibrierung ergänzen kann.
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