利用 ESP8266 和 ADS1115 芯片构建4 线低欧姆测量仪

蒂姆的四线低欧姆电阻计

一款采用 ESP8266、ADS1115 和定制主板的精密开尔文探针仪器。

该项目是一款小巧、高精度的 4 线(开尔文)低欧姆测量仪，适用于测量从毫欧到数欧的电阻值，具有极佳的稳定性。它采用了 ADS1115 16 位 ADC、精密电流源以及 ESP8266 来提供本地 OLED 显示屏以及通过 Wi-Fi 实现的完整实时网络界面。

特点/特征

•真正的四线开尔文测量

•高精度电流源(100 毫安/10 毫安量程)ADS1115 差分测量，用于高分辨率

•ESP8266 Wi-Fi 连接功能

•带有图表和平均值的实时网络仪表板

•本地 OLED 显示屏

•用于分流精度校准的校准模式

•使用焊接跳线可配置 OLED 排线

•低矮型或插槽式组装选项

开源固件和文档

这款定制的印刷电路板是该仪器的核心部件。它具备以下优点：精确的开尔文线路布局、稳定的电流源结构、清晰的模块布局、降低布线噪声以及紧凑、专业的电路设计。

PCB 上所使用的所有组件均为标准模块：

•ESP8266 NodeMCU

•ADS1115 ADC 模块

•0.96 英寸 I²C 显示屏 OLED

•量程开关 精度分流电阻器(R1) 开尔文探头连接器

OLED 排线兼容性(焊接跳线)

不同供应商提供的 OLED 模块通常采用不同的引脚排列顺序：GND 和 VCC 位置互换;SDA 和 SCL 位置互换;所有四个引脚的排列顺序也有所变动。为了确保兼容性，每个 OLED 引脚都通过一个 3 脚焊跳线进行布线。您只需连接正确的焊点即可匹配您的 OLED 引脚排列。这样可以避免意外的反向电源损坏，并使电路板具有未来适用性。

测量概述

该 PCB 在内部完成所有布线工作：ADS1115 和 OLED 之间的 I²C 总线共享ADS1115 用于测量设备电压和分流电压的差分输入电流源通过 TP1/TP4 为测量设备供电通过 TP2/TP3 直接连接在测量设备两端的检测线范围开关选择 100 毫安或 10 毫安无需在凯尔文探头连接器之外进行任何外部布线。

测量原理介绍

该仪表采用了精密电流源、差分 ADC 以及欧姆定律：R = V_DUT / I 其中：V_DUT 是在 TP2 和 TP3 之间测量得到的电压;I 则是根据分流电阻 R1 两端的电压计算得出的。该软件会持续对这两个值进行采样，进行平均处理，并更新以下内容：OLED 显示屏、网络界面、实时图表

校准

要达到仪器级的精度，分流电阻(R1)的值必须进行校准。在固件中启用校准模式。将电流表与被测设备(DUT)串联连接。读取实际电流。从 OLED 上读取分流电压。计算：R1 = 分流电压 / 实际电流。在固件中更新 CURRENT_SHUNT_R1。禁用校准模式并重新上传固件。除非 R1 发生改变，否则仅需进行一次校准。

无线网络与网络接口

启动时，ESP8266 会连接到您的 Wi-Fi 网络。在串行监视器中，IP 地址显示为 115200 波特。该网络界面提供：实时电压、电流和电阻值的平均值;实时图表;通过 WebSockets 实现低延迟更新。

凯尔文探针的使用方法

该仪器使用了四个探头：

这消除了引线电阻和接触误差，从而能够实现精确的毫欧级测量。

本文编译自hackster.io