Как проверить бронепровода (высоковольтные) мультиметром на авто

Периодически, каждый водитель сталкивается с проблемой отказа системы зажигания или ее компонентов. Стандартная проверка бронепровода мультиметром позволяет выявить и устранить проблемы в деталях.

Содержание

• 1 Пробивают бронепровода: на что влияет
• 2 Высоковольтные провода: тест
• 3 Как проверить ВВ провода тестером (мультиметром)
• 4 Как проверить на пробой без тестера
• 5 Какое сопротивление должно быть на высоковольтных проводах
• 6 Как прозвонить
• 7 Как проверить сопротивление
• 8 Как проверить ВВ провода на авто на обрыв
• 9 Итог

Основными симптомами пробоя высоковольтной проводки выступают факторы.

1. Пропуски зажигания. В эти моменты мотор начинает троить, работать с перебоями.
2. Если речь идет об относительно современных авто, в БК появляются соответствующие ошибки.
3. Сильное увеличение расхода топлива.
4. Начинают гореть предохранители, связанные с системой зажигания.
5. Мотор теряет мощность, понижается динамика.

Пробивают бронепровода: на что влияет

С дырой в системе цепь тока высокого напряжения работает нестабильно. Отсюда вытекают следующие последствия.

1. Ухудшается динамика. Машина сильно теряет в разгоне, плохо отзывается на педаль газа.
2. Увеличивается расход топлива. При пропусках зажигания, часть горючего не воспламеняется и вылетает в выхлопную трубу.
3. Резкое сокращение ресурса катализатора. Если в модуль попадает бензин, он быстро загрязняется и выходит из строя.

Высоковольтные провода: тест

Водители проверяют бронепровода 2 методами.

1. Специальным тестером. Здесь можно использовать домашний мультиметр.
2. Непосредственно на автомобиле.

Далее подробно рассмотрим оба варианта.

Как проверить ВВ провода тестером (мультиметром)

Чтобы диагностировать работоспособность линии высокого напряжения на авто правильно, нужно соблюсти следующую последовательность действий.

1. Демонтировать провод с автомобиля.
2. Включить мультиметр и установить его на измерение сопротивления в позицию до 20 кОм.
3. Подключить тестер к проводу и измерить показания.
4. Повторить процедуру на всех проводах.

Во время замеров линии покажут разное значение – это нормально. Если одна из свечей функционировала неправильно, кабель будет изношен сильнее. Также, предварительно узнайте в каком диапазоне должно быть сопротивление на кабелях конкретной марки. В зависимости от производителя, величины могут отличаться.

Как проверить на пробой без тестера

Самый простой метод заключается в выполнении процедуры.

1. Загнать машину в темный гараж.
2. Запустить двигатель и присмотреться к бронепроводам.

Если кабель неисправен, на нем будут проскакивать искорки.

Второй метод подразумевает поочередное снятие свечных колпачков на работающем моторе. Если после демонтажа элемента отдельного цилиндра звук работы ДВС не поменялся – причина именно здесь.

Какое сопротивление должно быть на высоковольтных проводах

В большинстве моделей бронепроводов рабочим считается от 4 до 10 кОм. Учитывайте, что разбег показателей не должен превышать 4 единицы. Если условия не выдержаны, проводку меняют.

Как прозвонить

Процедура в виде пошаговой инструкции указана выше.

Как проверить сопротивление

Информация по также указана выше.

Как проверить ВВ провода на авто на обрыв

Итог

Проверка бронепроводов автомобиля — простая процедура. Периодическое измерение параметров позволит избежать внезапных отказов и вовремя заметить износ важных элементов.

Оставить отзыв

Как измерить сопротивление вв проводов мультиметром

Содержание

На автомобилях с бензиновыми моторами топливная смесь поджигается искровым разрядом, поступающим на электроды свечей по специальным проводникам, снабженным усиленной изоляцией. Токоведущие жилы не вечны – в процессе эксплуатации они изнашиваются и приходят в негодность – частично или полностью. Проверка высоковольтных проводов зажигания – одно из первых диагностических мероприятий, выполняемых при нестабильной работе силового агрегата (двигатель «троит»). Операция производится в гаражных условиях, посещать автосервис не обязательно.

Кратко об устройстве проводников

Раньше для подачи разряда от катушки к свечам применялись традиционные ВВ провода с медным многожильным сердечником (на жаргоне – бронепровода). Недостаток подобных изделий – постепенное переламывание тонких проволочек из-за низкой эластичности. В современные автомобили производители устанавливают гибкие кабели с неметаллической жилой, сделанной из стекловолокна с углеродной пропиткой. Токоведущая часть обернута несколькими вспомогательными оболочками:

• полимерный экранизирующий слой;
• внутренняя изоляция, изготовленная на основе силикона;
• каркас в виде оплетки из прочной синтетики;
• наружная силиконовая изоляция.

Старые изделия с медными жилами имели практически нулевое сопротивление, отчего установленное на автомобиле радио «хрипело» от помех. Нынешние провода высокого напряжения обладают повышенным сопротивлением, позволяющим экранировать помехи.

Для подключения к контакту свечной «люльки» углеродная жила выведена за пределы изоляции и загнута в обратном направлении. Снаружи сердечник обжимается медной клеммой, надеваемой на контакт свечи. Сверху соединение защищено плотным диэлектрическим колпачком. Второй конец проводника подключен к катушке зажигания аналогичным образом.

Важное преимущество новых высоковольтных бронепроводов – эластичность и гибкость. Благодаря данным качествам изделие служит значительно дольше медных предшественников. Но рано или поздно наступает момент, когда углеродно-силиконовые ВВ провода изнашиваются и начинают «хандрить».

Типичные неисправности кабелей зажигания

Существует 3 основных неполадки, связанных с высоковольтными проводами:

1. Внутренний обрыв токонесущей жилы.
2. Пробой внешней силиконовой изоляции.
3. Ненадежный контакт в местах соединения медных наконечников с клеммами свечей и катушек высокого напряжения.

Обрыв или перелом углеродного сердечника не всегда ведет к полному отказу ВВ провода. Поскольку на свечу подается импульс высокого напряжения номиналом более 20 киловольт, ток все равно «пробивает» место обрыва и попадает к свечным электродам. Но мощность искры заметно ослабевает, отсюда возникают проблемы с качественным воспламенением топливовоздушной смеси в камере сгорания. В худшем случае искра не поступает вовсе и цилиндр полностью отказывает.

Примечание. Полный отказ цилиндра на автомобиле характеризуется падением холостых оборотов, «трясучкой» силового агрегата и существенным снижением мощности. Соответственно, расход бензина увеличивается на 25%.

Подобная картина наблюдается при слабом контакте медных проводников в местах соединений. Из-за окислившейся либо плохо прилегающей клеммы сила электрического импульса теряется на преодоление данного препятствия, а на свечных электродах разряд ослабевает.

При пробое двух изоляционных слоев напряжение теряется иначе. Принцип следующий: ток, обнаруживший цепь более низкого сопротивления, стремится пройти по этому пути. Если точка пробоя изоляции располагается поблизости от металлических деталей машины, связанных с «минусом» бортовой сети (массой), между ними образуется искровой разряд. В результате свече зажигания достается только половина импульса, отчего воспламенение горючей смеси происходит вяло. Кстати, проверить бронепровода мультиметром на предмет целостности изоляции невозможно, понадобится специальное оборудование.

Перебои в подаче искровых разрядов отслеживаются по таким признакам:

• двигатель работает нестабильно из-за пропусков зажигания и недостаточной мощности искры;
• периодически отказывает один или несколько цилиндров, наблюдается вибрация мотора на холостом ходу;
• в процессе движения ухудшается разгонная динамика, ощущается слабый отклик на педаль акселератора;
• топлива расходуется больше.

Подобные симптомы проявляются на неисправных свечах зажигания, но проверить их работоспособность сложнее. Поэтому начинайте диагностику с проводов высокого напряжения.

Способы проверки

В гаражных условиях проверить высоковольтные провода можно следующими способами:

1. Поочередная замена проводников исправным кабелем.
2. Поиск пробитой изоляции с помощью дополнительного провода.
3. Осмотр работающего двигателя в темное время суток.
4. Измерение сопротивления омметром (мультиметром).

Первый вариант основан на методе исключения. Возьмите длинный исправный бронепровод и ставьте его вместо существующих высоковольтных кабелей. Если при подключении к одному из цилиндров работа силового агрегата улучшается, ВВ провода признаются негодными (нужно менять весь комплект). В противном случае поиск неполадки продолжается в другом месте, например, свечах зажигания.

Справка. Высоковольтные кабели можно проверить старым дедовским методом.

Оставив двигатель работать на холостых оборотах, наденьте плотную резиновую перчатку и поочередно снимайте и подключайте «люльки» к контактам свечей, не касаясь телом кузова машины. Если при разрыве цепи какого-либо цилиндра поведение мотора не изменится, вы обнаружили негодный проводник.

Явно пробитая изоляция кабелей высокого напряжения выявляется на автомобиле в ночное время. Достаточно открыть капот и запустить силовой агрегат, наблюдая за проводами. Если увидите «светомузыку», состоящую из искр, смело устанавливайте новые изделия, а старые выбрасывайте.

Другой способ отыскать пробой – взять изолированный медный проводник, подключить к отрицательной клемме аккумуляторной батареи и завести мотор. Оголенную жилу второго конца ведите вдоль каждого высоковольтного кабеля, начиная от защитных колпачков. О неисправности даст знать проскочившая в месте пробоя искра.

Внутренний обрыв углеродного проводника определяется путем измерения сопротивления токоведущей части. Возьмите мультиметр либо другой прибор с функцией омметра, отсоедините концы кабелей от катушек и свечей, затем поочередно проведите замеры. Сопротивление на высоковольтных проводах должно быть в пределах 3,5–10 кОм, точные значения указываются производителями на силиконовой изоляции изделий.

Когда приходит в негодность первый проводник, в ближайшем будущем начнут «хандрить» и остальные. Поэтому неисправные кабели меняются комплектами. Купить в магазине один провод все равно не удастся.

В этой статье я расскажу, как проверить работоспособность бронепроводов (высоковольтных проводов) с помощью мультиметра.

Если у вас наблюдаются такие симптомы:
— Потеря пощности машины, тяги в целом. Особенно в сопку.
— Повышенный расход
— Машина купила себе вибратор и трясется вся, особенно видно что двигатель дрыгается туда-сюда…

— Плавают холостые обороты а так же D+тормоз

Советую проверить бронепровода!

Пошел на китайский базар, купил мультиметр за 350р. Как уверял меня русский продавец (девушка), это фирменный китай мол, и действительно, если + и — соприкаснуть будет показывать 0 кОм. Т.е. погрешности в мультиметре нет. А если будет погрешность, к примеру, 3 кОм. То когда вы измерите что-либо, просто отнимите «3». К примеру, измерили бронепровод у вас: 15 кОм показало, отнимайте 3, получится 12.

На моих бронепроводах которые я поменял уже на новые, было:

1 бронепровод: 1 кОм
2 бронепровод: 12,30 кОм
3 бронепровод: 16,38 кОм
4 бронепровод: 6,63 кОм
Провод на катушку: 10,32 кОм

При норме производителя макс. 25 кОм.
Но на сколько мне известно, разница между бронепроводами не должна быть больше чем в 2-4 кОм, поправьте, если я ошибаюсь.

Вот таким не хитрым способом можно проверить работоспособность бронепроводов.
Может кому-нибудь пригодится статья 😉

ВВ провода (расшифровываются как высоковольтные) нужны как прямые проводники импульса от устройства зажигания к системе топливного возгорания (прямиком на свечи). Если импульс не идет или проходит с неправильной функциональностью, то бензин не сожжется в цилиндре должным образом, и двигатель не будет работать так, как следует.

Высоковольтные провода ВАЗ 2114

Естественно, высоковольтная проводка имеет свойство выходить из строя. Признаки неисправности высоковольтных проводов могут быть следующие:

• Проводка порвалась
• Проводка пробита, ток течет мимо
• Напротив, проводка нагрелась, сопротивление выше нормы
• Разорвалась тонкопроводящая жилка

При этом при всем движка будет точно троить и дергаться. Кстати, если вы посмотрите под капот и увидите, как проводки искрятся при включенном зажигании, то это прямое руководство к замене проводов!

Характеристика проводки

В этом случае требуется элементарный навык как проверить высоковольтные провода мультиметром. Кстати, проверять наверняка можно и другим способом, но этот самый верный и логичный. Но пока о другом, даже если вы поняли, что ВВ провода ВАЗ 2114 приказали долго жить, в любом случае, вам предстоит покупка новых.

Как оказалось, высоковольтники обладают своим номером ГОСТа – 14867-79. Эти цифры указывают на качество проводов – то, что они высоковольтные. Так же, на отечественной проводке стоит марка – ППОВ: провод полиэтиленовый, облученный, с поливинилхлоридной оболочкой.

Условия по эксплуатации тоже особые:

• Температура работы варьируется от -60 до +110 градусов
• Устойчивость к замасливанию и воздействию других веществ.

Технические характеристики следующие:

• Максимальное напряжение 22 кВ
• Пробивное напряжении минимум 40 кВ
• Электроемкость максимум 100 пФм
• Срок эксплуатации 8 лет

ГОСТы старые, советского периода, но так как четырнадцатые в принципе сняли с производства, то, зап части на них идут те, что остались в наличии. Эти параметры не совсем адекватно подходят под стандарт Евро 2 и тем более класс выше. Для таких стандартов нужна большая мощность, и особые требования в плане электромагнитной совместимости. Но, как не крути, даже старую проводку можно подогнать под двигатель четырнадцатой.

Основные моменты, которые нужны для грамотного выбора ВВ, следующие:

1. Сопротивление высоковольтных проводов
2. Пробивное напряжение
3. Электромагнитная сила
4. Цена вопроса

После того, как определились с качеством высоковольтников, можно освоить проверку высоковольтных проводов зажигания мультиметром.

Проверка проводки

Проверка высоковолтных проводов зажигания начинается с простой диагностики, потому как все вышеперечисленные симптомы неполадок могут означать поломку иных частей системы двигателя или еще чего. Для простой проверки лучше дождаться темноты. Потом нужно оголить небольшой участок провода с одной и другой стороны и замкнуть один конец на корпус тачки или АКБ, а второй нужен для маневра: водим им по стыкам проводки, заглушкам и так далее. При пробоине сразу будет искра. Результат на лицо – требуется замена. Но этот способ первичный, он касается прямой утечки тока, что не всегда является причиной нерабочего состояния высоковольтников. В случае с напряжением такой номер не прокатит.

Чтобы померить его, нужно знать, какое сопротивление должно быть у высоковольтных проводов. Ведь у каждого провода от определенного производителя свое сопротивление, технические характеристики и размеры:

1) Тесла — 6 кОм, его часто подделывают, тогда можно выжать целых 8 кОм

2) Слон — от 4 до 7 кОм

3) ПроСпорт стремится к нулю

4) Карген — 0,9 кОм

Проверка высоковольтных проводов зажигания мультиметром

Для измерительных работ нужен простой мультиметр, котрый мы переводим в режим омметра. Мерить будим по одному проводу, один за другим снимая с цилиндров слева направо и с самой катушки. Процедура несложная:

1. убедитесь, что машина заглушена
2. снимайте конец провода с крепежа на цилиндре
3. снимайте противоположный конец с крепления катушки зажигания
4. надо оба конца подцепить к мультиметру
5. считываем показания
6. записываем их, чтобы не забыть
7. еще три раза проделываем это с оставшимися проводами

Нормальное сопротивление – это числа в пределе от 3,4 до 9,8 кОм. Конечно, все это зависит от фирмы-производителя, на резиновой коже провода набит этот параметр. Если у вас разница с допустимым значением, которая варьируется от 2 до 4 кОм – это нормально. Но не больше! Если больше, то провода не годные для езды, их нужно поменять.

Меняем провода всегда комплектом! Даже если один пришел в негодность, а остальные в нормальном техническом состоянии.

Вот, в принципе, и все. Теперь следует поставить на место старых проводов купленные новые.

Четырехпроводное измерение сопротивления

90 011 Книги Семинар Фотолитография Печатные схемы на гибких подложках Тонкая пленка осаждение Напишите Нанофабрикация Полупроводник Приборы Электрохимия Приборы Устройство Моделирование Декапсуляция Компьютер Поддерживаемые Измерения Математические Инструменты

При простом измерении сопротивления измерительные провода и контактные сопротивления соединены последовательно с образцом. Измерительные провода обычно имеют сопротивление порядка Ом, но контактное сопротивление может быть в диапазоне МОм или ГОм. В этих случаях часто используется 4-проводное измерение. Эквивалентная схема этого измерения показана ниже. Через внешние контакты проходит ток. Напряжение на клеммах источника тока, \(I(R_{C1}+R_S+R_{C2})\), включает вклад двух контактных сопротивлений \(R_{C1}\) и \(R_{C1}\), а также сопротивления образца \(R_S\). Напряжение на образце равно \(V_S=IR_S\). Это напряжение вызывает протекание небольшого измерительного тока через вольтметр, \(I_{\text{meas}}=IR_S/(R_{C3}+R_M+R{C4})\). Здесь \(R_M\) — внутреннее сопротивление вольтметра. Напряжение, отображаемое вольтметром, равно \(V_M=\frac{V_SR_M}{R_{C3}+R_M+R_{C4}}\). Хороший вольтметр будет иметь большое внутреннее сопротивление, поэтому \(V_M\) будет приблизительно равно \(V_S\). Будут проблемы с измерением, если контактные сопротивления будут порядка \(R_M\). Имеется четыре клеммы SMU, которые помечены как Hi, Sense-Hi, Lo и Sense-Lo. При 2-проводном измерении при постоянном токе ток поступает от Hi до Lo, а напряжение измеряется между Hi и Lo. При 2-проводном измерении при постоянном напряжении между Hi и Lo подается напряжение, и измеряется ток, протекающий между Hi и Lo. При 4-проводном измерении ток подается между Hi и Lo, а напряжение измеряется между Sense-Hi и Sense-Lo. Четырехпроводные измерения используются в нашей лаборатории для измерения удельного сопротивления тонких пленок. Четыре подпружиненных пружинных штифта прижимаются к тонкой пластине с помощью микрометрического винта. Клеммы Hi и Lo подключены к двум внешним пого-контактам, а Sense-Hi и Sense-Lo подключены к двум внутренним пого-контактам. В приведенном ниже коде Python используется измеритель источника Keithley для выполнения двухпроводных и четырехпроводных измерений сопротивления, после чего результаты сравниваются. Каждое из этих измерений повторяют 10 раз и рассчитывают среднее значение и стандартное отклонение. от KeithleyV15 импорт SMU26xx импортировать numpy «»» Пример Датчик с четырьмя терминалами (Vierleitermessung) с одним каналом Измеряются первые 2-проводные измерения с каналом A -> R_I + R_M. Чем измеряется 4-проводное измерение с каналом A Sense-wire R_M ——————————- | | |-| ————— | | Р_И | | |-| | |-| | | | | R_M ——- SMU_A ——- SMU_A |-| | А | напряжение | А_С | Смысл | ——- источник ——- провода | | | | —————————— A… SMU Источник напряжения канала A A_S… SMU Channel A сенсорные провода для измерения R_M используются только в 4-проводном режиме R_M… Резистор, который вы хотите измерить R_I… Резистор, мешающий прямому измерению R_M в 2-проводном режиме В этом примере R_I имитирует возможные сопротивления выводов и контактов, которые мешают прямому измерение R_M. Использование четырехконтактного датчика (Vierleitermessung) с 4-проводным режимом провод и контакт сопротивления игнорируются и измеряется только R_M. Эта установка используется для измерения электрического сопротивления в что измеряемый резистор имеет сопротивление в диапазоне сопротивлений выводов и контактов или когда очень необходимо точное измерение. При 2-проводном измерении измеряется последовательная цепь R_M + R_I (+ сопротивления выводов и контактов). 4-проводное измерение будет измерять R_M «»» # Подключиться к источнику sm = SMU26xx(«TCPIP0::129.27.158.41::inst0::INSTR») # Выберите канал, который подключен smu = sm.get_channel(sm.CHANNEL_A) #smu = sm.get_channel(sm.CHANNEL_B) «»» Определите ток для обоих измерений. Ограничение тока для всех измерений равно 10*ток.»»» «»» Ток должен быть настолько низким, чтобы измеренное напряжение было меньше 20 В!!!!»»» ток = 1e-5 R2wire=[] R2wire_cvoltage=[] R4wire=[] для я в диапазоне (0,10): «»» Настройте канал A для 2-проводного измерения «»» # сброс настроек по умолчанию сму.сброс() # установить режим определения на локальный (2-проводной) — это не обязательно, если вы ранее сбросили канал smu. set_sense_2wire() # настроить режим работы и что будет отображаться на дисплее smu.set_mode_current_source() smu.display_resistance() # определить начальные параметры для канала A smu.set_voltage_range(20) smu.set_voltage_limit(20) smu.set_voltage(0) smu.set_current_range(текущий*10) smu.set_current_limit(текущий*10) smu.set_current (0) «»» Выполните 2-проводное измерение «»» # включить выходы smu.enable_output() # установить текущий smu.set_current(текущий) # измеряем ток и напряжение current2wire = smu.measure_current() voltage2wire = smu.measure_voltage() # отключаем выходы smu.disable_output() #————————————————- ————————————————— «»» Настройте канал A для 2-проводного измерения с постоянным напряжением «»» # сброс настроек по умолчанию сму.сброс() # установить режим определения на локальный (2-проводной) — это не обязательно, если вы ранее сбросили канал #smu. set_sense_2wire() # настроить режим работы и что будет отображаться на дисплее smu.set_mode_voltage_source() smu.display_resistance() # определить начальные параметры для канала A smu.set_voltage_range(20) smu.set_voltage_limit(20) smu.set_voltage(0) smu.set_current_range(текущий*10) smu.set_current_limit(текущий*10) smu.set_current (0) «»» Выполните 2-проводное измерение, подав постоянное напряжение «»» # включить выходы smu.enable_output() # устанавливаем напряжение smu.set_voltage(20) # измеряем ток и напряжение current2wire_cvoltage = smu.measure_current() voltage2wire_cvoltage = smu.measure_voltage() # отключаем выходы smu.disable_output() #————————————————- ———————————- «»» Настройте канал A для 4-проводного измерения «»» # сброс настроек по умолчанию сму.сброс() # настроить режим работы и что будет отображаться на дисплее smu. set_mode_current_source() smu.display_resistance() # установить режим управления на удаленный (4-проводной) smu.set_sense_4wire() # определить начальные параметры для канала A smu.set_voltage_range(20) smu.set_voltage_limit(20) smu.set_voltage(0) smu.set_current_range(текущий*10) smu.set_current_limit(текущий*10) smu.set_current (0) «»» Выполните 4-проводное измерение «»» # включить выходы smu.enable_output() # установить текущий #smu.set_current(текущий*(i%2)) smu.set_current(текущий) # измеряем ток и напряжение current4wire = smu.measure_current() voltage4wire = smu.measure_voltage() # отключаем выходы smu.disable_output() «»» Расчет и отображение измерения «»» R2wire.append(напряжение2провод / ток2провод) R2wire_cvoltage.append(voltage2wire_cvoltage / current2wire_cvoltage) R4wire.append(напряжение4провод / ток4провод) print(«Цикл: » + строка(i)) print(«Напряжение 2-Wire = » + str(voltage2wire) + «. Current 2-Wire = » + str(current2wire)) print(«Voltage 2-Wire Const. Voltage = » + str(voltage2wire_cvoltage) + «. Current 2-Wire = » + str(current2wire_cvoltage)) print(«Напряжение 4-проводной = » + str(voltage4wire) + «. Текущая 4-проводная = » + str(current4wire)) print(«Сопротивление, измеренное в двухпроводном режиме, равно » + str(R2wire[i]/1e6) + «МОм») print(«Сопротивление, измеренное в двухпроводном режиме с постоянным напряжением, равно » + str(R2wire_cvoltage[i]/1e6) + «МОм») print(«Сопротивление, измеренное в 4-проводном режиме, равно » + str(R4wire[i]/1e6) + «МОм») print(«\n\n\nResistance 2-wire mode =»+str(numpy.mean(R2wire)/1e6)+»+/-«+str(numpy.std(R2wire)/1e6)+»МОм») print(«Сопротивление в двухпроводном режиме с постоянным напряжением =»+str(numpy.mean(R2wire_cvoltage)/1e6)+»+/-«+str(numpy.std(R2wire_cvoltage)/1e6)+»МОм») print(«Сопротивление 4-проводного режима =»+str(numpy.mean(R4wire)/1e6)+»+/-«+str(numpy.std(R4wire)/1e6)+»МОм») «»» Отключение от SMU «»» # сбросить SMU сму. сброс() # отключиться от SMU sm.disconnect() четыре терминала_sensing_SenseMode.py Четыре точки измерения на тонкой пленке Когда токовый контакт помещается на тонкую проводящую пленку с однородным удельным сопротивлением ρ и в этот контакт вводится ток I , ток распространяется радиально и плотность тока вокруг контакта составляет, $$\vec{j}=\frac{I}{2\pi tr}\шляпа{r}.$$ Здесь t — толщина пленки. Если два токовых контакта поместить на тонкую пленку и ток I 12 вводится на поверхность в позиции r 1 , в то время как он извлекается из позиции r 2 , затем токи просто складываются, и создается следующая дипольная картина. Приближение тонкой пленки справедливо, если расстояние между контактами много больше толщины пленки. В этом случае плотность тока определяется как $$\vec{j}=\frac{I_{12}}{2\pi t}\left(\frac{\vec{r}-\vec{r}_1}{|\vec{r}-\ vec{r}_1|^2}-\frac{\vec{r}-\vec{r}_2}{|\vec{r}-\vec{r}_2|^2}\right). $$ 92\справа).$$ Выражение для удельного сопротивления: $$\rho = \frac{4\pi t V_{43}}{I_{12}(l_{31}-l_{32}-l_{41}+l_{42})}.$$ Иногда толщина проводящей пленки точно неизвестна. В этом случае задано поверхностное сопротивление R квадрат . Листовое сопротивление — это сопротивление квадрата пленки. $$ R _ {\ text {квадрат}} = \ frac {\ rho l} {wt} = \ frac {\ rho } {t} = \ frac {4 \ pi V_ {43}} {I_ {12} (l_ {31}-l_{32}-l_{41}+l_{42})}. $$ Размер квадрата не имеет значения, потому что l = w , и эти множители сокращаются в выражении для R квадрат .   Если толщина t неизвестна, оставьте текстовое поле для t пустым, и будет рассчитано только сопротивление листа. Формула поверхностного сопротивления принимает простую форму, если четыре контакта расположены на одной прямой и на равном расстоянии друг от друга. Если ток протекает между внутренними контактами, а напряжение измеряется между внешними контактами (или ток протекает между внешними контактами, а напряжение измеряется между внутренними контактами), поверхностное сопротивление равно 9 Ом. {-1}.$$   Формула для удельного сопротивления принимает простую форму, если четыре контакта расположены на прямой линии и находятся на одинаковом расстоянии \(a\) друг от друга. Если ток протекает между внешними контактами, а напряжение измеряется между внутренними контактами, удельное сопротивление равно . $$\rho=\frac{2\pi aV}{ I}\,\,\Omega\text{ m}.$$ Эта формула верна, если четыре контакта находятся далеко от краев пленки и толщина пленки \(t\) намного больше, чем расстояние между контактами \(t > > a\). Если четыре контакта расположены на одинаковом расстоянии друг от друга и находятся на прямой линии и далеко от краев, но \(t\) порядка расстояния между контактами, 9{-1}\,\,\Omega\text{ m}.$$ Подробнее о четырехточечных измерениях Раздел, посвященный 4-проводным измерениям сопротивления, содержится в Справочнике по измерениям низкого уровня — 7-е издание — Tektronix (pdf). Википедия: Четырехконтактное зондирование

Измерение очень малых сопротивлений, миллиомметр [Analog Devices Wiki]

Эта версия (07 февраля 2022 г. , 16:22) была одобрена Дугом Мерсером. Ранее одобренная версия (22 ноября 2021 г. 16: 12 ) доступен.

Содержание

• Измерение очень малых сопротивлений, миллиомметр

  • Объектив

  • Фон

  • Метод измерения Кельвина

  • Применение техники

    • Использование ADALM1000

  • Выполнение четырехпроводных соединений

    • Использование ADALM2000

  • Выполнение соединений Кельвина

• Более прочная конструкция

  • Специализированное программное обеспечение миллиом для M1k

    • Альтернативный способ автоматической установки нуля

  • Использование миллиомной платы в качестве сильноточного амперметра

  • И последнее

Объектив

Целью этого документа является представление методов точного измерения очень малых сопротивлений, менее 1 Ом, с помощью микросхемы монитора токового шунта AD8210.

Фон

Самый низкий диапазон сопротивления на типичном цифровом мультиметре с тремя с половиной разрядами (DMM) составляет 200 Ом с разрешением 0,1 Ом. Более дорогие настольные миллиомметры высокого класса будут поддерживать более низкие диапазоны и 4-проводные измерения.

Зачем вам миллиомметр? Для тестирования и отладки кабелей, разъемов, дорожек печатных плат и других видов корпусов с низким сопротивлением. Для измерения последовательного сопротивления силовых катушек индуктивности оно может составлять несколько десятых долей Ома. Для точных измерений таких компонентов, как переключатели и релейные контакты, вам потребуется разрешить значения сопротивления 1 Ом или меньше с разрешением в миллиомах. Контактное сопротивление из-за окисления или образования коррозии потребует значительного тока, чтобы пробить любую пленку, образовавшуюся на контактах.

Метод измерения Кельвина

На рис. 1 показан «4-проводной» или метод Кельвина для измерения низкого сопротивления. Этот метод устраняет влияние проводов испытательного оборудования и сопротивления зонда. Ток известной величины от источника тока вынужден протекать через испытательное сопротивление R _DUT . Вольтметр используется для измерения (определения) падения напряжения на резисторе ВНУТРИ токоведущих соединений. Четыре провода, подключенные к тестируемому сопротивлению, отмечены как F+ и F- для силовых соединений и S+ и S- для сенсорных соединений. Затем можно использовать закон Ома для расчета только сопротивления между S+ и S-. Падение напряжения в токовой петле из-за любого сопротивления проводов F+ и F-, вольтметр не видит. Любое сопротивление в измерительных проводах S+ и S-sense не имеет значения, учитывая предполагаемый очень высокий входной импеданс вольтметра по сравнению с R9.0131 ДУТ .

Рис. 1. «4-проводная» методика измерения по шкале Кельвина.

Поскольку падение напряжения на неидентифицированном сопротивлении измеряется на концах пробника, сопротивление измерительных проводов, по которым течет постоянный ток, не учитывается. Испытываемое сопротивление можно найти, разделив падение напряжения между измерительными щупами на испытательный ток.

Испытательный ток для типичного цифрового мультиметра в диапазоне 200 Ом обычно составляет от 1 мА и 2 мА . Для более низких диапазонов сопротивления, таких как 20 Ом или даже 2 Ом, испытательный ток необходимо увеличить до 20 мА и 200 мА . В специальных миллиомметрах обычно используются испытательные токи в диапазоне от 100 мА до 200 мА , а иногда они могут достигать 1 А.

Применение техники

Комбинируя несколько компонентов из комплекта аналоговых деталей ADAPL2000, можно создать миллиомметр, который может выполнять 4-проводные измерения очень малых сопротивлений.

Ключевым компонентом этого миллиомметра является микросхема монитора токового шунта AD8210. Эта схема чаще всего используется для измерения неизвестного тока, протекающего через шунтирующий резистор с известным низким значением. Небольшое дифференциальное падение напряжения на шунте усиливается фиксированным коэффициентом усиления 20 и соотносится с опорным уровнем постоянного тока на выходе, часто заземленным. Блок-схема из таблицы данных AD8210 показана здесь, на рисунке 2.

Рис. 2. Блок-схема спецификации AD8210.

Выходное напряжение AD8210 определяется как:

Перестановка измеряемого тока:

Мы также можем перевернуть это уравнение, чтобы измерить сопротивление:

Использование ADALM1000

Программируемый(е) источник(и) тока в ADALM1000 может обеспечивать любое значение от -200 мА до +200 мА . Это делает его идеальным для использования в качестве источника возбуждения для миллиомметра. Входной диапазон от 0 до 5 В ADALM1000 также хорошо подходит в качестве измерительного вольтметра. 16-разрядный АЦП имеет достаточный динамический диапазон для измерения очень малых напряжений, но он не является дифференциальным входом, что делает его непригодным для 4-проводных измерений. Чтобы устранить этот недостаток, мы можем использовать AD8210 в качестве схемы дифференциального преобразователя в несимметричный.

Практический диапазон испытательных токов от источника в M1k составляет от 5 мА до 150 мА (или несколько выше). Диапазон измерения входного напряжения одного из входов M1k составляет от 0 до 5 В . AD8210 имеет коэффициент усиления по напряжению 20. Предположим, что AD8210 питается от фиксированного источника питания +5 В и входного диапазона 5 В от M1k, что соответствует максимальному дифференциальному напряжению на входах AD8210, равному 5/20 или 250 мВ . Для испытательного тока 150 мА , что дает максимальное сопротивление 250 мВ /150 мА или 1,667 Ом. Если принять разрешение 1 мВ для входного диапазона M1k 0-5 В или разрешение 0,05 мВ на испытательном сопротивлении, получим приблизительное разрешение сопротивления 0,3 мОм при 150 мА . Максимальное сопротивление, которое можно измерить на практике, составляет около 50 Ом при испытательном токе 5 мА . Чтобы использовать AD8210 с M1k, выполните следующие соединения, как показано на рисунке 3. Резистор R ₁ подключается последовательно с источником тока канала А, поскольку драйвер неустойчиво управляет нагрузками намного меньше 10 Ом. Фактическое значение R ₁ не имеет значения и не участвует в измерениях (например, силовой резистор 6,2 Ом из комплекта). Существует верхний предел значения R ₁ , основанный на максимальном напряжении, доступном на канале A. При максимальном испытательном токе 150 мА падение напряжения на 10 Ом составляет 1,5 В . Это добавило к +2,5 В при F- приводит к возможному выходному напряжению на канале А, равному 2,5 + 1,5 + 0,25 = 4,25 В , что находится в доступном диапазоне выходного напряжения.

Рис. 3. Соединения ADALM1000

Вероятно, AD8210 будет иметь небольшое смещение выходного сигнала. Если канал A установлен в режим Hi-Z , т. е. не является источником тока, среднее напряжение на канале B (в режиме Split I/O Hi-Z) будет смещением. Это можно обнулить в программном обеспечении ALICE, используя запись смещения канала B. Теперь, когда смещение установлено на ноль, мы можем проводить измерения.

Для измерения источник канала А устанавливается в режим SIMV и постоянный ток. Значение желаемого тестового тока, скажем +150 мА , вводится в значение канала A Max.

Измеренное сопротивление можно рассчитать, используя следующую формулу, введенную в качестве пользовательской формулы измерения канала A:
DCV2/(20*DCI1/1000)

Значение, возвращаемое в переменной DCV2, представляет собой среднее напряжение канала B, а значение, возвращаемое в DCI1, представляет собой средний ток канала A (в мА ). Коэффициент 20 представляет собой фиксированное усиление AD8210, а коэффициент 1000 преобразует мА в ампер.

Выполнение 4-проводных соединений

На рисунке 4 мы видим, что ADALM100 подключен к небольшой макетной плате без пайки, которая содержит AD8210. Для подключения к испытательному резистору, в данном случае мощному резистору 1 Ом, используются четыре зажима мини-захвата. Красный и черный захваты — это провода F+ и F- соответственно, а синий и зеленый захваты — это провода S+ и S- соответственно. Обратите внимание, что сенсорные соединения находятся рядом с корпусом резистора, а силовые соединения — на концах проводов.

Рис. 4. Пример подключения тестируемого устройства

На рис. 5 показан крупный план экрана измерений настольного осциллографа ALICE. Расчетное сопротивление (Ом) составляет 0,9989 Ом для этого конкретного резистора 1 Ом 5%. На дисплее тестового тока канала A отображается ток 150 мА , а также отображается напряжение канала B (выход AD8210).

Рис. 5. Крупный план экрана измеренного значения

На рис. 4 также показаны некоторые другие резисторы с низким номиналом и два 4-контактных калибровочных резистора Vishay (VPR221S) (калибровочные резисторы с прецизионной точностью 2 Ом 0,05% с четырьмя выводами). Обратите внимание, что два калибровочных резистора имеют четыре вывода, так что соединение по шкале Кельвина выполнено внутри корпуса для максимально возможной точности. На рис. 6 показан крупный план измерений настольного осциллографа ALICE для резистора 50 мОм. Измеренное значение 490,5 мОм.

Рис. 6. Крупный план экрана измерения сопротивления 50 мОм.

Использование ADALM2000

ADALM2000 также может использоваться с этой 4-проводной технологией, но ему не хватает некоторых возможностей ADALM1000, таких как возможность управления большим током и возможность измерения тока. Однако аналоговые входы M2k являются дифференциальными; 12-битный АЦП в M2k не имеет достаточного динамического диапазона для непосредственного измерения очень малых напряжений, поэтому снова необходим усилитель AD8210. Соединения ADALM2000 показаны на рис. 7.

Рис. 7. Соединения ADALM2000

Для точного измерения испытательного тока I _TEST нам необходимо точно знать сопротивление R ₁ (фактическое значение, которое необходимо измерить с помощью настольного цифрового мультиметра). Падение напряжения на R ₁ можно точно измерить с помощью дифференциальных входов канала 1 1+ и 1- с использованием четырехпроводного метода подключения. С этим напряжением и известным значением R ₁ мы можем рассчитать фактическое значение I _ТЕСТ .

Источники напряжения W1 и W2 M2k могут быть подключены параллельно благодаря внутренним последовательным резисторам 50 Ом. Это эффективно удваивает максимально доступный испытательный ток. Если каждый источник обеспечивает 50 мА тока, падение напряжения на внутреннем последовательном резисторе 50 Ом составит 2,5 В , оставляя максимум 2,5 В, которые могут падать на комбинацию R ₁ и R _ИУ . Если, например, R ₁ равно 10 Ом, а I _TEST меньше или равно 100 мА (50 мА от W1 плюс 50 мА от W2), то на R ₁ будет падать до 1 вольта. С учетом падения на 0,25 В на R _DUT , R ₁ может составлять до 20 Ом и по-прежнему выдавать в сумме 100 мА из внутреннего выходного диапазона W1 и W2 до +5 В .

Выполнение соединений Кельвина

Использование таких вещей, как мини-захваты, допустимо для выводов проводов на некоторых компонентах, но другой вариант для выполнения соединений Кельвина — это использование специальных тестовых щупов и зажимов. Эти тестовые провода специального назначения могут быть довольно дорогими, часто сто долларов и более. Некоторые из них выглядят как обычные тестовые щупы, но с двумя заостренными наконечниками, а не с одним щупом, как на рис. 8.

Рис. 8. Пробники Кельвина

Для любителей Adafruit предлагает эти пружинные зажимы Кельвина https://www.adafruit.com/product/3313 по 2,50 доллара США каждый без прикрепленных проводов. Каждая сторона пластикового зажима электрически изолирована. Эти клипы также можно заказать через Digikey.

Рисунок 9. Двухпроводной тестовый зажим Кельвина

Пинцет для измерительных выводов SMD, показанный на рис. 10, также можно использовать в некоторых случаях для создания соединения силы/чувства Кельвина прямо на выводе компонента.

Рис. 10. Пинцет для измерительных проводов SMD

Использование беспаечной макетной платы для подключения к AD8210 может привести к небольшим помехам, что приведет к смещению смещения при шевелении проводов. Чтобы попытаться свести к минимуму изменчивость, можно использовать припаянную макетную плату для подключения AD8210 к M1k и предоставить место для подключения 4 силовых и измерительных проводов / тестовых щупов. Один из подходов к минимизации изменчивости заключается в том, что небольшая плата адаптера для AD8210, установленного на BOB, из комплекта ADALP2000 может быть сконструирована на небольшой макетной плате, как показано на рисунке 11. Квадратные контакты BOB AD8210 не помещаются в стандартную DIP IC. гнездо, поэтому может потребоваться использование штыревых разъемов. Не идеально, но лучше, чем макетная плата без пайки.

Рис. 11. Плата адаптера, припаянная вручную.

Дальнейшее тестирование предложенной выше конфигурации показало, что смещение и линейность AD8210, когда выходной сигнал близок к земле, не очень хороши. Подключение контакта 7 ( В _REF1 ) к 2,5 В, как показано на рис. 12, будет соответствовать точке «нулевого» тока при 2,5 В/2 или 1,25 В . Это уменьшает общий диапазон (примерно на 1/4), но дает гораздо лучшую точность. Одна или двести мВ над землей на выходе AD8210 достаточно, но это самый простой способ отодвинуть выход от земли.

Рисунок 12, подключение AD8210 к центральному выходу Vout при 1,25 В (2,5/2)

Идя еще дальше, небольшая вспомогательная печатная плата размером 1 дюйм на 1 была разработана для установки SMD AD8210 и подключения его к M1k, а также для подключения 4 силовых и измерительных проводов / тестовых щупов.

Рисунок 13, SMD-разъемная печатная плата

На рисунке 13 показана плата миллиомметра, подключенная к 4-контактному калибровочному резистору Vishay (VPR221S) 2 Ом 0,05%.

Специализированное программное обеспечение миллиом для M1k

Использование полномасштабного дисплея настольного прицела ALICE является излишним для миллиомметра. Доступен автономный инструмент, очень похожий на другие инструменты DC, предлагаемые в программном пакете ALICE. Он включен в пакет выпуска инструментов ALICE для Windows. Снимок экрана автономного инструмента показан на рис. 14. Он включает примерную схему внизу в качестве напоминания о том, как подключить AD8210. Включены элементы управления для ручного и автоматического обнуления напряжения смещения канала B и тока смещения канала A.

Рис. 14. Программный инструмент миллиомметра

Вероятно, AD8210 будет иметь небольшое смещение выходного сигнала. Во время работы программного обеспечения с установленными флажками автоматического обнуления сначала для тока канала А устанавливается значение 0, , т. е. без источника тока, средние измеренные значения тока канала А и напряжения канала В будут автоматически введены в ячейки ввода смещения. . Затем канал А устанавливается на тестовый ток, измеряется неизвестное сопротивление и отображается в верхней строке.

Если поля Auto Zero не отмечены, вы можете ввести значения вручную. Вторая строка сообщает об измеренном токе канала A и напряжении канала B. Если CA Test I установлен на 0, это будут смещения. Если тестовый ток установлен слишком большим для измеряемого сопротивления, так что напряжение канала B становится выше 4,8 В , линия, отображающая напряжение (и ток), становится красной.

Точность усиления AD8210 в таблице данных указана как +/- 0,5% макс., и точность калибровки M1k, вероятно, находится в том же диапазоне. В программном обеспечении также есть точки входа для регулировки усиления. На снимке экрана рисунка коэффициенты усиления по току и напряжению (на самом деле нужно изменить только один) отрегулированы таким образом, чтобы показание для одного из калибровочных резисторов Vishay составляло ровно 2000 Ом. Общая корректировка составила 0,8%, что находится в пределах ожидаемого нами диапазона. Затем был проверен второй калибровочный резистор на 2000 Ом с отрегулированными значениями с идентичными результатами.

Следует также отметить, что плата, используемая в этом случае, имела контакт 7, подключенный к +2,5 В , поэтому смещение канала B (нулевое значение тока) было около 1,3 В .

Альтернативный способ автоматического обнуления

Кроме того, поскольку источник тока в M1k является биполярным, в тестовой версии программного обеспечения должна быть возможность чередовать как положительный, так и отрицательный тестовый ток и таким образом обнулять смещение. На рисунке 15 мы показываем контакт 7, подключенный к +5 V 9.0379 поставка. Теперь «нулевой» ток на выходе AD8210 будет равен +5V/2 или +2,5 В . Поскольку на выходе AD8210 у нас половина диапазона напряжения, мы также должны вдвое уменьшить величину тестового тока.

Рис. 15. Соединения M1k для биполярной автоматической установки нуля.

Снимок экрана тестовой версии программного обеспечения, реализующего этот метод биполярного тестового тока, показан на рис. 16. В этом случае нет ни флажков для включения автоматической установки нуля, ни мест для ввода смещений. Нам еще нужны места для ввода тестового тока и регулировки усиления. Схема напоминания внизу изменена, чтобы показать, как должен быть подключен контакт 7 для этой версии программного обеспечения.

Вторая копия печатной платы была сконфигурирована для этой техники. На снимке экрана показаны результаты для того же калибровочного резистора на 2 Ом.