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[制作] 做一个USB接口的万用表模块

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发表于 2020-2-9 20:02:03 | 显示全部楼层 |阅读模式
在做项目的过程中,我发现大多数的小的测试系统,其实用一个万用表+开关就能完成,因此萌发了做万用表模块的想法,自己动手做一个吧。主要功能如下:
(1)USB接口,支持外供电;
(2)支持SCPI指令,兼容Agilent指令;
(3)基础量程五位半,目标六位半,对标Agilent34401;
(4)支持数据采集功能,也就是说,降低ADC的分辨率可以做普通采集卡使用;
(5)支持LC付阻抗测试功能;

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 楼主| 发表于 2020-2-9 20:03:47 | 显示全部楼层
(1)        直流电压测量功能:
(2)        直流电流测量功能;
(3)        两线电阻测量功能;
(4)        四线电阻测量功能;
(5)        交流电压测量功能;
(6)        交流电流测量功能;
(7)        交流信号频率测量功能;
(8)        脉冲信号占空比测量功能;
(9)        电容测量功能;
(10)        电感测量功能;
(11)        复阻抗测量功能:L+R,C+R,L//R,C//R;
(12)        二极管测量功能;
(13)        导通测量功能;
(14)        热电阻测温;
(15)        热电偶测温;
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 楼主| 发表于 2020-2-9 20:05:16 | 显示全部楼层
直流电压档位
序号        档位        第一级增益        第二级增益        输入阻抗
1        200V        X0.01        X1        10MΩ
2        20V        X0.01        X10        10MΩ
3        2V        X1        X1        输入阻抗10MΩ或者>10GΩ可设置
4        0.2V        X1        X10        输入阻抗10MΩ或者>10GΩ可设置
5        0.02        X1        X100        输入阻抗10MΩ或者>10GΩ可设置
直流电流档位
序号        档位        取样电阻Ω        电压档位        增益
1        2A        0.1        0.2V        X100
2        200mA        1        0.2V        X100
3        20mA        10        0.2V        X100
4        2mA        100        0.2V        X100
5        200uA        1K        0.2V        X100
两线电阻档位
序号        档位        激励恒流源        电压档位        增益        备注
1        100Ω        2mA        0.2V        X10        2.5mw
2        1KΩ        2mA        2V        X1        4mw
3        10KΩ        200uA        2V        X1        0.4mw
4        100KΩ        20uA        2V        X1        0.04mw
5        1MΩ        2uA        2V        X1        4uw
6        10MΩ        0.2uA        2V        X1        0.4uw
7        100MΩ        0.2uA        2V        X1        需要继电器动作,并联10MΩ
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 楼主| 发表于 2020-2-9 20:06:06 | 显示全部楼层
本帖最后由 yyp20034 于 2020-2-9 20:07 编辑

四线电阻测量档位:
  
序号
  
档位
激励恒流源
电压档位
增益
  
1
  
100Ω
2mA
0.2V
X10
  
2
  
1KΩ
2mA
2V
X1
  
3
  
10KΩ
200uA
2V
X1
  
4
  
100KΩ
20uA
2V
X1
  
5
  
1MΩ
2uA
2V
X1
  
6
  
10MΩ
0.2uA
2V
X1
交流电压测量:
交流电压档输入阻抗均为1MΩ,且不可调。
  
序号
  
档位
第一级增益
第二级增益
第三级增益
备注
  
1
  
200V
X0.007
X1
X1
250.0*1.414*0.007=2.4745
  
2
  
20V
X0.007
X1
X1
25.0*1.414*0.007*10=2.4745
  
3
  
2V
X0.7
X1
X1
2.5V*1.414*0.7=2.4745
  
4
  
0.2V
X0.7
X10
X1
0.25V*1.414*0.7*10=2.4745
  
5
  
0.02V
X0.7
X10
X10
0.025V*1.414*0.7*10*10=2.4745
交流电流测量:
  
序号
  
档位
取样电阻Ω
电压档位
增益
  
1
  
2A
0.1
0.2V
X0.7X10
  
2
  
0.2A
1
0.2V
X0.7X10
  
3
  
0.02A
10
0.2V
X0.7X10
  
4
  
0.002A
100
0.2V
X0.7X10


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 楼主| 发表于 2020-2-9 20:09:11 | 显示全部楼层
LCR测量功能,采用数字采集后进行运算:
  
序号
  
反馈取样电阻
电压增益
电流增益
复阻抗测量范围
  
1.           
  
100Ω
100
1
<1Ω
  
2.           
  
100Ω
10
1
1Ω~10Ω
  
3.           
  
100Ω
1
1
11Ω~900Ω
  
4.           
  
1KΩ
1
1
900Ω~9.9KΩ
  
5.           
  
10KΩ
1
1
9.9KΩ~99.9KΩ
  
6.           
  
100 KΩ
1
1
99.9KΩ~1MΩ
  
7.           
  
100KΩ
1
10
1MΩ~10MΩ
  
8.           
  
100KΩ
1
100
>10MΩ


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 楼主| 发表于 2020-2-9 20:21:47 | 显示全部楼层
原理图和PCB正在设计过程中,从目前的情况来看,成本价应该在1000元以内。adc采用低位高速率的ADC芯片,MCU内部进行抽取和滤波算法,完成Δ-∑算法。
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 楼主| 发表于 2020-2-9 20:27:47 | 显示全部楼层
这个是PCB的3D示意图,PCB的尺寸控制在移动硬盘大小,这样的话,外壳比表好找
无标题.png
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发表于 2020-2-9 20:51:44 | 显示全部楼层
别做USB的,直接做个蓝牙的,再搞个手机app多方便。
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发表于 2020-2-9 21:08:54 | 显示全部楼层
再加个USB接上位机功能
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 楼主| 发表于 2020-2-9 22:24:54 | 显示全部楼层
Intel 发表于 2020-2-9 21:08
再加个USB接上位机功能

上位机软件是必须的
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