Здравствуйте, подскажите кто может. Плиз.

Для измерения сопротивления до миллиОм и микроОм используют "мост Кельвина" (вики).

У меня такой вопрос - если измеряемое сопротивление Rx равно например 1 миллиОм (1/1000 Ома), то какие максимальные номиналы сопротивлений R2, R3, R4 допустимы, чтоб не гонять через мост ток в сотни ампер, и при этом чтоб точность измерения была хотя бы удовлетворительной?
Или эта штука меряет только пропуская через себя киловатты энергии?

В нете прочитал всё что смог найти, про достоинства моста понял, но не нашёл ни одного конкретного примера такого моста с номиналами - чтоб хотя бы с порядком сопротивления резисторов R2, R3, R4 (и R3', R4' тоже) определиться.

В сравнении с прямым измерением, у которого помимо Rx=k·R2 нет никаких довесков, достоинств никаких.

И эти приборы такие же батарейные, как обычные — что ещё за киловатты Вы собрались куда-то там закачивать?

мостовая схема позволяет очень точно измерить сопротивление методом компарирования с образцовым сопротивлением
но эти соотношения должны быть около 1:1 иначе погрешность расчет

Для определения момента баланса моста измеряют либо напряжение Uwy либо ток через подключенный туда же микроамперметр. Вот минимальным отклонением от нуля, которое ещё можно заметить и определяется точность измерения.
Кроме того, конструкция R3 и R4 тоже накладывает свои ограничения. Со времён лорда Кельвина их делали как набор последовательно соединённых точных резисторов, а для изменения сопротивления либо закорачивали переключателями "лишнее", либо придумывали ещё более изощрённые схемы коммутации. Так или иначе, сопротивление контактов переключателей ограничивает минимальное сопротивление самого мелкого резистора в таком наборе.
Если взять, к примеру, 10 резисторов по 0.1 Ом, 9 по 1 Ом, да 9 по 10 Ом, да ещё 9 штук по 100 Ом, то получится переменный резистор с полным сопротивлением 1 КОм, а дискретность изменения сопротивления будет 0.1 Ом, т.е. 1e-4 от полной шкалы.


Если нарисовать более детально: 4-проводную схему подключения для Rx и R2, да не забыть указать контакные сопротивления то окажется что смысл всё-таки есть.
Фактически эта схема устраняет влияние на результат величины сопротивления R (см. формулу в вики). При чём R в формуле включает в себя не только "короткую толстую проволоку из меди", но и заранее неизвестные сопротивления контактов между R и Rx а также между R и R2.

Спасибо за ответы!
В оригинальной схеме измерителя Кельвина, как я понял, с помощью механического подбора резисторов с известными номиналами - узнаётся неизвестный резистор Rx.

У меня идея следующая. Заранее отбалансировать плечи моста точными резисторами при Rx=0.001 Ом, и далее, во время измерений других значений Rx - по разности напряжений на плечах определять, насколько конкретный измеряемый Rx отличается от 0.001 Ом, на которые настроен весь мост.
В точку измерения на плечах моста включить, к примеру, сигма-дельта АЦП на 24 бит, и мерить, мерить, мерить...

Но по моим расчётам получается, что чем меньше сопротивление резисторов в одном плече моста - тем больший ток он кушает (до тысяч Ампер при некоторых значениях). Это как-то нехорошо.
А если подобрать резисторы с общим высоким сопротивлением (например около 1 кОм), то неясно - будет ли хоть сколько-нибудь заметное падение напряжения на резисторе Rx, т.к. последовательно стоящий с ним R2 имеет сопротивление в 1 млн раз больше...
Вот табличка расчётов при Rx=0.001 Ом


Значения резисторов второго плеча моста можно либо продублировать (R3=0.001 Ом, R4=1 кОм), либо подобрать с ещё бОльшим сопротивлением, но с той-же пропорцией.
Но тут меня смущает, что если все эти высокоточные резисторы изготавливать самому, то я "успотею" мотать из медной проволоки несколько-килоОмные резисторы с точностью до 1/1000 Ома

Т.е. проблема в следующем. Либо легко и быстро подобрать низкоомные резисторы, но в дальнейшем менять батарейки десятками в день, или-же беречь батарейки, но устроить многодневную и возможно даже эпическую намотку этих резисторов , и ещё, вероятно, заняться "ваянием" супер-пупер усилителя для мизерного сигнала с плеч моста...

Может есть какая-то разумная пропорция между: потребляемым током, разностью напряжений на плечах, и трудоёмкостью изготовления резисторов???

вы что хотите получить в результате ваших изысканий?
точный мост для измерения сопротивлений? их уже изобретено и выпускаются десятки типов берите готовый
придумать свой мост? зачем? в столкнетесь с кучей еще неизведанных для вас проблем и точность сопротивления не единственное. Потом вы упретесь в температурные коэффициенты сопротивлений , потом как обеспечить калибровку моста, потом как и чем измерить напряжение в мосте и пр.

Мне нужен электронный измеритель миллиомного сопротивления, в месте контакта свариваемой детали и вольфрамового электрода, при точечной сварке.
Т.к. перед сварочным импульсом электрод каждый раз по новому "контачит" с деталью, то и сопротивление такого контакта каждый раз разное.
И его надо компенсировать: либо изменением напряжения разряда, либо подбирать длительность импульса. Но исходной величиной для расчётов является именно сопротивление в месте сварки. Без учёта сопротивления контакта с деталью, результат получается всё время разный.

О каком процессе речь, для примера: https://www.youtube.com/watch?v=W4daZ__zDmY
Только это промышленная штука, настроенная под кучу материалов и способов сварки, а мне нужно сваривать только один материал - тонкий медный провод (0,5 мм) с медной фольгой, или тоже с проводом.

PS. Измеренное сопротивление нужно контроллеру, для расчёта длительности импульса и напряжения сварки. Сколько всего нужно энергии (в Джоулях) для расплавления металла - берётся из таблиц: удельной теплоёмкости, и удельной теплоты плавления металлов. И вот под эти Джоули и ведётся расчёт: тока, напряжения, и времени разряда.

Подайте предварительно маленький импульс... Но я сомневаюсь, что это правильно. В процессе сварки все изменится.

о каких значения сопротивления идет речь? какая нужна погрешность измерения сопротивления?

В указанном примере не точечная, а обычная сварка дугой.


Так и будет, пока Вы не сделаете обычный сварочный аппарат, т.е. с токовым выходом.

Так и делается. Сварка проходит в два этапа:
1. разогрев короткими импульсами до t плавления.
2. мощный "толчковый" импульс для перехода в другое агрегатное состояние.
Чтоб разогреть 1мм3 меди то t плавления нужно около 2 Дж энергии. А чтобы заставить её перейти в расплавленную фазу - ещё около 1 Дж (а ведь всего-то ещё на несколько градусов повысить температуру!).

Сопротивление в процессе нагрева конечно изменится (примерно в 5 раз по сравнению с исходной t). Зависимость t и сопротивления у меди линейная, и конечно тоже учитывается, при полном расчёте. Но это всё имеет смысл лишь при знании исходного сопротивления, при t 25 град.Ц. Но вот его-то я измерить и не могу

А может быть просто вывести вывод Кельвина от электрода и измерять напряжение на месте контакта? А ток можно измерить в любом месте провода. Поделив напряжение на ток получите сопротивление.
Да хотя бы просто посмотреть на это напряжение осциллографом - сразу всё увидите.

Так я же предложила измерять, подавая небольшой импульс сначала.

В первом приближении достаточно диапазона 0.5 Ом - 0.001 Ом. Цена деления 0.001 Ом. Погрешность 5% терпимая (+/-0.025 Ом)... для начала
Мне главное с порядком значений сопротивлений определиться: миллиОмы, Омы, килоОмы, мегОмы...

По причине наличия-отсутствия у меня миллиОмметра точных данных о цепи нет, но вот условные данные:
сопротивление проводов 0.001 Ом
сопротивление электрода 0.005 Ом
сопротивление "плохого контакта" детали с электродом 0.050 Ом

Если пропустить по цепи 5 вольт, то источник питания для тестирования сопротивлений, должен выдерживать ток: 5В \ 0.05ом = 100А (!), а иначе напряжение просядет не на электроде, а в самом блоке питания. А если вдруг сопротивление электрода и детали окажется "хорошим" (т.е. приблизится к 0.005 Ом), то и источник питания должен выдержать все 1000А нагрузки...
Осциллограф тоже скорее всего увидит просадку напряжения БП.
У меня получаются такие расчёты


А, так импульс нужен для измерения...!
Я полностью не представляю как это сделать. Сопротивление цепи такое, что энергию для импульса можно взять только из конденсатора. Он кстати есть, вот схема.

Но при разряде получается индуктивная наводка в проводах. В схеме стоят обратные диоды и супрессоры, чтоб отсекать выбросы, но я полагаю, для измерений всё равно будут сильные помехи.

И ещё, длительность измерительного импульса нужно делать очень короткой, т.к. даже сварочный импульс находится в пределах 100 мкс и меньше, а измерительный...
Я точно не считал какая длительность нужна чтоб не нагреть деталь при тестировании, но так, на вскидку - в районе единиц микросекунд. Мне кажется что АЦП в таком случае должен быть очень быстродействующим, чтоб успеть сделать десяток семплов, для анализа того что там происходит...
В общем считаю что индуктивный всплеск забъёт собой весь полезный сигнал в проводах, а мАлая длительность измерения не позволит отсеять помехи

Используя буферный повторитель, либо нормальный операционник, можно теоретически добиться независимости выходного сигнала от сопротивлений моста, в разумных прделах, естественно. При соразмерности резисторов с входным сопротивлением усилителя, конечно, начнутся нежелательные эффекты

Поставить интегратор аналоговый...

Если не критично время, можно поставить так же задержку между измерением на время переходного процесса, и как выше предлогали, интегратор

чем вас не устраивает обыкновенный измеритель сопротивления? например такой http://www.prist.ru/produce/card?query=%C5...=%C56-25#t=main или такой http://www.prist.ru/produce/card/meas.htm?...02837166#t=main

у них правда постоянный ток измерения до 1А, но для большинства измерений этого вполне хватает

есть специальные измерители сопротивления переходных контактов, использующие большой ток (для целей когда сопротивление зависит от тока в цепи)

измеряют они на переменном токе и токами до 40А http://www.gwinstek.com/en-global/products...Tester/GCT-9040

Это хорошо, но как же быть с мостом Кельвина?
Всего-то 6 резисторов, устойчивость к колебаниям тестового напряжения и помехам, в идеале точность до 1микроОма

Или через этот мост по-любому придётся гонять такие-же импульсы в сотни ампер, но мАлой продолжительности, как в идеях из предыдущих постов?
Если да, то действительно, нет смысла морочиться с резисторами высокой точности...


Но мне нужен миллиОмметр как часть схемы , для автоматического расчёта параметров каждого импульса сварки.
А приборы хороши

Лет 15 назад разрабатывал систему восстановления металлических деталей (например - колесных пар) методом контактной наварки. Токи до 1 кА.
Измерение тока посредством датчика Холла от Honeywell CSLA*
+ стабилизатор тока + программное управление профилем тока.

Вы уже провели оценку сопротивлений, напряжений и токов, можно и дальше их тасовать туда-обратно, но лучше сделать шаг дальше - провести натурный эксперимент, там вы увидите все времена, токи, помехи и т.д. Считайте что у вас есть очень быстрый АЦП с памятью - называется осциллограф

берите из их RS-232 интерфейса данные об измеренном значении сопротивления и передавайте в вашу схему

Соапротивление измерять косвенным способом - сначала подключить источник тока, скажем, грубо, 10 А (100А), измерить падение напряжения. Отсюда будет, ориентировочно, ясно и сопротивление. Не?

Затея по измерению сопротивления контакта изначально неверная.
Надо сделать систему управления контактным током по заданному профилю + еще и нажим на область сварки.

Мост Кельвина собрал из обычных подстроечников, поэкспериментировал... вещь классная, сопротивление Rx действительно соответствует формуле (R2*R3)/R4. Лорд Кельвин - голова!
Но чтоб рассчитать Rx с точностью до 0.001 Ом, надо знать R2, R3, R4 с такой же точностью - а для этого, как ни крути, сначала надо обзавестись миллиОмметром, хоть самым плохоньким. Или самому его сделать.

На данный момент рассматриваю измерение сопротивления с помощью стабилизированного тока 100 мА (на LM317), и сигма-дельта ADC MCP3551, 22 бит. Меряет вполне сносно. Сопротивлению 1 Ом соответствует напряжение 100мВ (0.1В). Сопротивлению 0.1 Ом - напряжение 10 мВ. И так далее.
Диапазон 0.1 ... 0.001 Ом у АЦП укладывается в младшие 15 разрядов (значения 32767...0) - так что вычленить каждый отдельный миллиОм из этой сотни в принципе возможно.

Было бы неплохо применить такой измеритель в сварочнике, но я пока не придумал, как на время импульса сварки его изолировать (а то ведь сгорит!). Поставить два низкоомных MOSFET-а на оба провода (по 0.005 Ом каждый в открытом состоянии)?
Простое реле было бы совсем прекрасно, но у них сопротивление контактов пляшет +/-0.050 Ом, а это никуда не годится.

Если прикрутить сей измеритель к сварочнику не получится - тогда использую его для измерения сопротивлений в мосте Кельвина

На схеме, для питания измерителя нарисована батарейка 5В, но это условно - главное что у измерителя отдельное питание.