Pred nedávnom som v blogu predstavil sadu meracej techniky respektíve sadu stavebníc meracej techniky od nemeckej spoločnosti ASCEL ELECTRONIC, ktorá ich predáva formou stavebníc. Tentoraz sa pozrieme na jednu z týchto stavebníc a to konkrétne na Miliohmeter AE20218. Výrobca v špecifikácii udáva, že veľmi malé odpory môžete merať až do 240 Ω v dvoch rozsahoch s maximálnym rozlíšením 0,1 mΩ. Takže sa naň pozrieme bližšie.

Miliohmeter AE20218

Tento miliohmeter je ako "Ready-made" zobrazený na fotografii nižšie, z ktorej si môžete odvodiť skutočnú veľkosť tohto zariadenia. Je osadený v plastovej krabičke s rozmermi len 11,0 cm x 6,0 cm x 10,6 cm. V krabičke avšak nie je žiaden zdroj napájania aj keď by sa tam s prehľadom vošiel, ale ibahlavný vypínač a konektor na pripojenie sieťového adaptéra, ktorý napája celé zariadenie napätím 7,5 V_DC pri odbere 150 mA.
Na prednej strane sú štyri štandardné 4 mm zásuvky na pripojenie špeciálneho meracieho kábla typu Kelvin, ktorý si môžete k zariadeniu doobjednať, nakoľko nie je súčasťou stavebnice. Rovnako ako všetky iné miliohmetre tak, aj AE20218 funguje na základe štvorvodičového princípu merania.

Presne daný jednosmerný prúd sa vysiela cez odpor, ktorý sa meria dvoma vodičmi. Napätie cez odpor sa privádza späť do merača pomocou dvoch ďalších vodičov. Procesor v merači môže následne vypočítať výsledný odpor pomocou Ohmovho zákona. Týmto spôsobom sa nemerajú parazitné odpory, ako napríklad odpory káblov a konektorov, čo je plus, nakoľko sa tak neskresľujú výsledky merania.
Napodiv uvidíte na prednej strane konektor USB-A, pomocou ktorého môžete zariadenie pripojiť k počítaču so systémom Windows. Prečo tu nebol zvolený štandardný port USB-B, ktorý je k dispozícii takmer na všetkých meracích zariadeniach, je záhadou. Ak si zakúpite verziu s rozhraním USB, môžete vykonávať merania pomocou dodaného softvéru.
Relatívne merania môžete vykonať pomocou tlačidla "∆ REL", takže z výsledkov merania môžete odstrániť všetky namerané parazitické odpory. Druhým tlačidlom "RANGE" môžete prepínať merací rozsah medzi 240 Ω a 24 Ω. Viac ovládacích prvkov na prístroji nenájdete (pokiaľ nepočítam kalibračné trimre označené ako "I_set100" a "I_set10").

Skutočná veľkosť miliohmetra AE20218.

Špecifikácie AE20218
Podľa výrobcu má miliohmeter nasledujúce špecifikácie:

• Rozsahy: 24 Ω a 240 Ω
• Rozlíšenie: 0,1 mΩ a 1 mΩ
• Meracie prúdy: 100 mA a 10 mA
• Odčítanie: 240 000 max.
• Meracie napätie: menej ako 5 V.
• Technika merania: štvorvodičová metóda (Kelvinov princíp)
• Funkcia: relatívny režim
• Rýchlosť vzorkovania: 1 meranie za sekundu
• Displej: 2 x 16 bodový maticový LCD s podsvietením
• Rozhranie PC: USB-A (voliteľné)
• Napájacie napätie: 8 V ~ 12 V_DC
• Spotreba energie: max. 3 W

Dôležitá špecifikácia pre každé meracie zariadenie -  presnosť, tu však nie je uvedená.

Ceny verzií
DPS si môžete kúpiť iba s komponentami, alebo aj ako úplnú verziou so všetkými doplnkami. Zvolil som druhú možnosť. Ceny uvedené nižšie sú aktuálne v júli 2020:

• Len DPS s komponentami: 67,98 EUR
• Rozhranie USB na DPS: 5,00 €
• Skrinka: 12,00 €
• Merací kábel Kelvin: 19,98 €
• Napájací zdroj: 5,00 €

Celá sada stojí 109,96 EUR. Pretože spoločnosť ASCEL ELECTRONIC v súčasnosti nemá v CZ a SK žiadne obchodné zastúpenie, musíte pri preprave cez Deutsche Post (DHL) zohľadniť dodatočné náklady na prepravu (cca 10€). Platba je možná prostredníctvom vašej banky alebo cez PayPal. Možno si poviete, že sa jedná o pomerne drahú stavebnicu, ale berte na zreteľ, že s kvalitnými komponentami dostanete aj obsiahlu užívateľskú príručku a zákaznícky servis - v prípade čínskych stavebníc ani omylom.

Kde objednať
Stavebnicu, alebo jej rôzne varianty si môžete objednať prostredníctvom tohoto odkazu - klikni.

Obsah dodávky
Nie je čo povedať, nakoľko všetky objednané komponenty sú úhľadne zabalené vo veľkej plochej krabici s množstvom ochranného materiálu. Číňania si môžu zobrať príklad! Elektronické komponenty sú zabalené v priestrannom plastovom sáčku. IC sú na páse z antistatickej penovej gumy. Anglická príručka má hrúbku 38 strán a podrobne vysvetľuje fungovanie elektroniky, samozrejme je s úplnými schémami zapojenia celého miliohmetra. Vo väčšine prípadov si musíte stiahnuť softvér z internetu. ASCEL ELECTRONIC to robí inak: CD-ROM s manuálom, ovládačom pre USB a počítačovým softvérom je skutočne zahrnutý v balíku. Vynikajúci servis!
V krátkosti, prvý dojem, ktorý získate z tejto stavebnice, je vynikajúci.

Pohľad na dodávané balenie "All-in-One" miliohmetra.

Meracie sondy
Chcel by sme vás na ne hneď na začiatku upozorniť, pretože tu je jeden zjavný problém. Fotografia uvedená nižšie bola prevzatá priamo z webovej stránky výrobcu. Táto dvojica meracích káblov s dĺžkou 65 cm má pozlátené konektory a svorky. Vyzerá to fantasticky! Káble, ktoré boli dodané, však majú "zaujímavé" koncovky, pričom skrutka, pod ktorou je kábel prichytený, je "TOUCHABLE", viď príloha. To je niečo, čo v roku 2020 už nie je možné a je to vidno iba u lacných čínskych káblov, kde sa šporí na kade čom a hlavne na kábloch a koncovkách! Avšak pravdepodobnosť, že pri meraní odporov v ráde mΩ narazíte na nebezpečné kontaktné napätie, je nízka. Tento druh nedbanlivosti by sa však nemal vyskytnúť vo výrobku, ktorý stojí viac ako sto eur!
Zoči-voči tejto kritickej poznámke spoločnosťi ASCEL ELECTRONIC prišla odpoveď, že mám pravdu a že tieto káble budú čo najskôr nahradené káblami s úplne izolovanými koncovkami.

Vo výreze vpravo vidno zjavný nedostatok dodávaných meracích káblov - obnažená skrutka meracieho vodiča!

Napájací zdroj
Čo sa týka dodávaného napájacieho zdroja, typ FW4199 od nemeckého výrobcu Friwo, sú zrejmé jeho rozmery a aj hmotnosť. Nepochybne sa tu stále používa "staromódny" transformátor a štandardný usmerňovač. Ak ho otvoríte, toto podozrenie sa potvrdí, pozri prílohu na fotografii nižšie. Výborne! Ak s takýmto citlivým meracím prístrojom nechceme merať veci ako sú vysokofrekvenčné šumy, ktoré dodávajú všetky spínané napájacie zdroje, tak zaručene dosiahneme dobrý výsledok merania. Adaptér však obsahuje iba transformátor a štyri usmerňovacie diódy 1N4004. Vyhlazovanie a stabilizácia tohto  napätia sa uskutočňuje na DPS milivoltmetra. Bohužiaľ, tento zdroj sa dodáva bez zástrčky. Tá je súčasťou stvebnice a je nutné ju prispájkovať. Je však nepríjemné, pretože obe vodiče sú čierne a na určenie toho, ktorý z nich predstavuje plus a mínus, musíte použiť multimeter.

Detail sieťového napájacieho zdroja - áno je použitý klasický transformátor a gretzov mostík. Je to "základný lineárny zdroj" čiže šum je do značnej miery odstránený.

Elektronika v AE20218
Srdcom celého prístroja je samozrejme mikrokontrolér. Používa sa ATMEGA328P, ktorý je samozrejme dodávaný plne naprogramovaný. Zaujímavosťou je, že ak sa vám ho podarí z nejakého dôvodu zničiť, tak si ho môžte bez problémov opätovne zakúpiť u výrobcu tejo stavebnice - samozrejme naprogramovaný! Ako zobrazovací prvok bol vybraný známy a lacný typ displeja 1602A, ktorý nájdete takmer vo všetkých týchto typoch digitálnych meračov. Ale plne postačuje. Komunikácia s portom USB je zverená obvodu FT230X.
Dôležitejšími obvodmi sú samozrejme zdroj napätia a voltmeter. V nasledujúcej blokovej schéme, sú tieto dva čiastkové obvody zvýraznené.
Dva veľmi presné a stabilné prúdy sú generované pomocou IC5 prúdového zdroja typu LT3092. Veľmi stabilné odpory R2, R3, R5, R8 a desaťotáčkové potenciometre P1 a P2 nastavujú tieto dva meracie prúdy na požadované hodnoty 100 mA a 10 mA. Štyri pevné rezistory majú toleranciu 0,1% a tepelnú stabilitu 25 ppm / °C. Prúdy sa preínajú pomocou dvoch kontaktov relé K1a a K1b. Toto relé je samozrejme ovládané z mikrokontroléra.

Na zabezpečenie stability meracích prúdov je LT3092 napájaný z veľmi stabilného zdroja referenčného napätia IC6, LT1634.
Napätie, ktoré vzniká pri meranom odpore, sa priamo privádza na vstupy ADC IC2 MCP3551 s rozlíšením 22 bitov. Tento obvod má referenciu IC7 na externé napätie typu LT1460. Vstupné napätie je cez štyri diódy D2, D3, D4 a D5 obmedzené na 5,6 V.
Ako je možné vidieť na obrázku, prúd 100 mA preteká odpormi R5, R8 a nastavovacím potenciometrom P1. Otázkou preto je, či to nepovedie k neúnosnému zahrievaniu týchto komponentov. To však nie je tento prípad. Rezistor R5 má hodnotu 15 Ω, R8 47 Ω a P1 100 Ω. Prevažná väčšina tohto prúdu preto preteká cez R5. Ak spočítame rozptýlený výkon tak v najhoršom prípade, dostaneme iba 0,15 W. Je preto zbytočné očakávať zvýšenie nepresnosti v dôsledku tepelných účinkov.

Bloková schéma.

Konštrukcia AE20218

DPS
DPS s rozmermi 95 mm až 55 mm je zobrazená na obrázku nižšie a vyzerá naozaj profesionálne. Tri SMD komponenty sú predspájkované, všetky ostatné komponenty sú axiálne verzie, ktoré môžete bez problémov prispájkovať na DPS. Spájkovacie body sú samozrejme prekovené a pozlátené. V príručke nie je opísaná postupnosť spájkovania krok za krokom. Musíte to urobiť na základe zoznamu a veľkosti súčiastok, výkresu DPS a dvoch jasných fotografií, na ktorých sú jasne označené všetky diely, ktoré sa majú spájkovať. Odporúčam použiť spájku o hrúbke 0.5 až 0.75mm a jemný spájkovací hrot, nakoľko niektoré spájkovacie body sú pomerne  "na tesno".

Detail dodanej DPS. Všetky spájkovacie body sú pozlátené - kvalita!

Poznámky k spájkovaniu komponentov na DPS
Vzdialenosť medzi dierami, do ktorých patria diódy, je relatívne príliš malá, preto je lepšie namontovať diódy zvislo na DPS, rovnako ako rezistory.
Po prispájkovaní všetkých komponentov na obojstrannú DPS musíte pripevniť zobrazovaciu jednotku - displey k základnej doske štyrmi malými rozperami a ôsmimi skrutkami. Potom môžte dosku displeja prispájkovať priamo k základnej PCB. To však má jednu nevýhodu, že je prakticky nemožné tieto dve dosky oddeliť. Predpokladajme, že po kompletnej montáži zariadenia zistíte, že zdroje napájania nefungujú. Vďaka kompaktnej konštrukcii je potom absolútne nemožné merať alebo spájkovať v analógovej časti obvodov. Takže musíte dúfať, že ste všetko zostavili správne a všetko bude fungovať na prvé zapnutie. Preto sa radšej zo spájkovaním neponáhľajte, vyhnete sa tak zbytočným problémom.
Ak ste si zakúpili kryt, neosádzajte dvojpólovú svorkovnicu na dosku plošných spojov na pripojenie napájania - vedľa diódy D1. Namiesto svorkovnice prispájkujte dva flexibilné vodiče priamo do DPS - inak krabičku nezatvoríte.