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参赛作品《便携式6.5位多用表》
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JOYlab
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发表于2018-06-02 14:58:27
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电梯直达
【报名阶段需要填写的内容】 1. 参赛者姓名(必填项): 韩赛华 孟欣 姚广召 李飞 周锋 赵雅新
2. 单位或学校名称(选填项): JOY实验室
3. 当前职务或职称(选填项): 业余爱好者
4. 参赛作品的名字(必填项): 便携式6.5位多用表 5. 简要陈述您的idea和作品(必填项):
概述: 这里首先要先要介绍下原创者:孟欣。当初是他进行了原型机的开发,调试,以及样机的生产。看了他的mx6.5的资料,慢慢的对这个有所了解,近来有时间了,想着也做个玩一下,然后就边做边改。平时基准玩的多,台表搬来搬去不方便,做个便携的可玩性高,锂电池续航做到30小时以上工作时间,可外出携带使用。1v档以下噪声比较低,可以用来做基准背靠背测量。增加了NTC,热偶测温。增加pc端上位机,蓝牙通讯。 (以下摘录孟欣原帖内容:) 数字多用表是常用的测量仪器,目前市场常见的是3.5(三位半)和4.5 手持表,用于一般测量,另外高端的则是6.5位以上的台式表,价格较高,用于高精度测量。 采用手持设备架构:由于现代MCU的集成度非常高,开发工具越来越简便,加之笔者最近在学习STM32,所以就做成手持设备了.
6. 拟用到的立创商城在售物料(必填项):
MAX328,ADG409/509,AD8629,LT2440,LTC1968,LM73CIMK-1,STM32F103VB,SST25B016,电阻电容若干;
7. 拟用到的非立创商城物料或其它补充(必填项):
蓝牙模块;轻触按键,12864点阵屏,亚克力板等; 8. 拟用到的EDA工具软件名称(必填项):Protel99 【作品正式发表(报名成功后进入设计阶段)需要填写的内容】 一、作品简介
这是一款多功能小型台式表(后面简称小台表),有直流电压、电流、交流电压、电流、2线电阻、4线电阻、通断等常用功能。 首先,做这表的目的就是用来代替一些5.5位6.5位台式表,平时玩高精度的器件比较多,普通台式表不方便移动,调试的时候东拉西扯麻烦,这个就可以随时随地移动,摆放,适合粗调使用。 其次,这表作为学习高精度万用表基本原理的学习套件也是相当不错的,涵盖了电源系统,采集系统,显示系统等经典项目。 最初做这个表完全是兴趣,开始是借用胜利的万用表外壳做了一个版本,然后发现按键太少,使用不太方便,就重新设计了外壳,做完效果还不错,至少使用上不成问题,至于结构强度暂未考虑。
主要功能: DCV /ACV:100mV、1000mV、10V、100V 通断(阀值0-255R可调)、二极管、稳压管(7v以下,电流1ma) 有自动量程、手动换档、Null、速率可选、显示位数可切换(5.5-7.5)、蓝牙传输等功能 电源: 采用单节4.2v锂电池供电,低于3v会提示低压报警并关机,保护电池过放电。正常工作电流大约70ma,电阻档大约80ma,3000mah的电池可以用40小时左右,随时可通过usb充电,也可以边冲边用,续航不是问题。 速度: 10plc-50plc-100plc-5sAVG-10sAVG速率可通过左右方向键来回切换 小台表的adc还是ltc2440,性能在这里基本被压榨完了,基本能达到手册给的指标。基准由原来的adr421换为LTC6655,6655的优点是低压差,噪声低,稳定快,确实就是比较费电,静态电流5ma多,不在意功耗的就用吧。
二、系统构架图 用流程图或思维导图等形式,描述您的作品的组成构架,即方案图。
三、硬件部分的描述 dig1.3.pdf 数字板电路图 alg1.3.pdf 模拟板电路图 usb输入及充电:
usb输入及线性充电模块,DW01和FS8205A组成锂电池保护电路。 主控:
MCU 采用STM32F103VBT6 ,RTC晶振使用6pF 32.768K。
输入选择:
输入切换电路以及100:1分压网络 程控放大:
主放大器采用了AD8629,该器件为低噪声斩波稳零放大器,U20A根据U27选择的反馈信号配置成X2或X20放大器,U20B是一个驱动驱动容性负载的缓冲器,用以驱动ADC。
Ref and ADC:
U7,U8是5V精密基准,2选1使用,这里做了一个兼容。 U9 采用24Bit低噪声ΣΔ ADC LTC2440 可提供接近21Bits的有效位。
U31为低偏置电流精密运放AD706,其中U31A和Q7起到参考电压缩放-转移的作用,将5V的基准转换成比标准电阻(RN18~RN31)公共端低1V输入到U31B的正,模拟开关用于选择4个标准电阻(开尔文接法),Q8是PJFET受U31B控制保持标准电阻两端的电压为1V,Q3~Q6 与 D5 组成保护电路,Q9为低漏电流N-JFET MMBF1117A。 AC转换:
使用LTC1968真有效值转换芯片进行ac电压测量,RJ10~RJ15和U51 U5组成比例放大电路,对输入信号进行衰减和放大,输入ltc1968进行转换后送入ADC。
四、材料清单(BOM列表) 本万用表使用的主要芯片有:MAX328,ADG409/509,AD8629,LT2440,LTC1968,AD706,LM73CIMK-1,STM32F103VB,SST25B016,蓝牙模块,12864点阵屏,电阻电容若干;
五、软件部分的描述(选填)
六、作品演示 请上传您的作品的功能演示到腾讯视频,并编辑到本楼(或附上视频链接)。按要求上传视频可获得10分,具体详见活动规则。
http://url.cn/5sa16KO?sf=uri 《便携式6.5位多用表-操作演示》 http://url.cn/5lD2XgE?sf=uri 《便携式6.5位多用表-快速模式下0点跳动》 http://url.cn/5L9OydP?sf=uri 《便携式6.5位多用表-快速模式部分档位满量程功能测试》
七、总结
优缺点: 先说说优点吧,直流1v档位性能是最好的,100mv次之,100v档也不错,电阻档都不错,交流档在5k频率以下衰减很小,5k以上慢慢变大,不必纠结,权当一个附加功能吧。 还有一个电阻档,虽然短期稳定性不错,但是温飘和长稳不会太好,因为现在用的是25ppm的薄膜电阻,不是金属箔电阻,温飘和老化肯定是无法匹敌的,但是金属箔价格也比较高,有兴趣的同学可以买一些二手贴片箔电阻打磨一下,温飘改善还是很明显的,长稳也肯定好的多。 如何改进: 刚才说了10v档不好,那就先说说如何改进。要改10v档,那就必须把模拟输入部分全部重新设计,现在是先分压-后放大-再采集,要换成先缓冲-后分压-再采集,这样就能将10v的噪声改善一个数量级,实验已通过,但是不会用在这个版本上面,因为改动幅度非常大,而且这部分耗电也非常厉害(功耗是现在的3倍),考虑再三还是放弃了。 未来升级展望: 这个版本过后,会慢慢做一个双基准校准的小台表,只用10v和10k进行全档位校准(包含直流电压、电阻、电流,交流部分不包含),具体的功能原理可以参见lymex的帖子:http://bbs.38hot.net/thread-67-1-1.html,有具体介绍,我就不赘述了
最后要感谢立创商城提供这个平台,让大家都能分享自己的作品,谢谢! 电子测试测量仪器爱好者联盟
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arokh
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发表于2018-08-17 19:25:04
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这个厉害了,六位半啊,挑战安捷伦34401!
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