Wie misst man die Spannung über einem großen Widerstand?

Ich weiß, dass diese Frage zunächst dumm und offensichtlich klingen mag, aber es ist nicht alles so, wie es scheint.

Ich möchte den Spannungsabfall über einem 10-MΩ-Widerstand messen, aber die Sonden meines Voltmeters haben eine Impedanz von ~ 10 MΩ. Wenn ich also versuche, den Spannungsabfall auf herkömmliche Weise zu messen (dh parallel zur Last), würde dies dann dazu führen Widerstandswert halbieren, da zwei parallel geschaltete 10 M Ohm ~ 5 M Ohm ergeben würden.

Dies ist eine ähnliche Situation, wenn Sie nur versuchen, die Spannung auf beiden Seiten des Widerstands zu messen. Wenn Sie versuchen, die Seite mit dem niedrigeren Potenzial zu messen, wird ein Spannungsteiler erzeugt, der mir nur die Hälfte der Eingangsspannung gibt, was etwas unerwünscht und höchst unpraktisch ist.

Meine Frage an Sie lautet also: Wie kann ich den Abfall über einen großen Widerstand messen, ohne den Schaltkreis versehentlich durch das Messgerät zusätzlich zu belasten?

Einige Informationen über die Schaltung können für Sie angehende Elektroneer von Nutzen sein:

  • Spannung, die in den Widerstand geht = 3 V DC
  • Vom Widerstand gewünschte Spannung, ebenfalls = 3 V DC (oder etwas niedriger)
  • Der Widerstand geht in einen Steuerstift für einen 2: 1-Multiplexer / Schalter (genauer gesagt den TS5A3154)

Anscheinend habe ich es versäumt, den Zweck des Widerstands zu erwähnen ...

  • Er wird als Pull-up-Widerstand entweder allein oder als Teil eines Transistorpegelübersetzers verwendet (darüber habe ich mich noch nicht entschieden), damit dieser Pin eine logische 1 erkennt, ohne zu viel Strom zu ziehen.Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

  • Beachten Sie, dass der Ausgang der MCU nur ~ 2 VDC beträgt, was dazu führt, dass der Chip mehr Strom verbraucht, als ich möchte. Ich hatte noch keine Zeit, vollständig darüber nachzudenken, wie ich dieses Bit einrichten werde, aber das ist es die Grundvoraussetzung.

  • Bei dieser Frage geht es nicht um die Strommenge, die gezogen wird, sondern nur darum, den Abfall über einen großen Widerstand zu messen, der nicht direkt mit Masse verbunden ist, und jeder Versuch, ein Multimeter auf normale Weise zu verwenden, würde aufgrund von Sondenfehlern in den Ergebnissen verursachen Widerstand.

Sie könnten einen x10-Adapter für Ihr Voltmeter mit einem 100-Meg-Ohm-Widerstand herstellen. (100 MB in Reihe geschaltet und die Spannung durch 10 geteilt ... nun wirklich 11! ... ein x11-Adapter (hmm, sollte ich mich an Spinal Tap wenden?)
Der Spannungsabfall über dem Widerstand hängt von dem durch ihn fließenden Strom ab. Das hängt von der Eingangsimpedanz des CTRL-Pins ab. Wenn Sie das finden, kennen Sie den Strom und damit die Spannung. Die Eingangsimpedanz wird sehr hoch sein, so dass der Strom so gut wie nichts sein wird, so dass der Spannungsabfall fast nichts sein wird. Es fließt mehr Strom, wenn der MCU-Ausgang aktiv ist und die Spannung an CTRL ändert. Es ist das, was den Spannungsabfall bestimmt, nicht die Größe des Widerstands.
In dem Schaltplan, den Sie gepostet haben, ist es ein 10k Ω Widerstand - ist Ihre Frage also richtig? Ich würde auch davon abraten, ein 10M zu verwenden Ω Widerstand als Pull-up-Widerstand, da sie mehr Rauschen aufnehmen können als ein niedriger bewerteter. In unseren Projekten verwenden wir oft 100k Ω .
Ihr Schaltplan zeigt keinen 10-Megohm-Widerstand. Können Sie den Schaltplan aktualisieren, um zu zeigen, wie ein 10-Megohm-Widerstand in Ihre Schaltung eingebunden ist?
Die Frage ergibt überhaupt keinen Sinn. Ist Ihr MCU-Ausgang eine Open-Drain-Leitung? Wenn ja warum? Konfigurieren Sie ihn als Standardausgang und verbinden Sie ihn einfach mit dem Steuereingang. Und warum versuchen Sie überhaupt, die Pin-Spannung unabhängig zu messen? Sie müssen viel mehr Informationen darüber bereitstellen, was genau Sie zu tun versuchen.
@WhatRoughBeast Es ist wirklich keine so komplizierte Frage ... Ich möchte wissen, wie man über den Widerstand misst, sich um nichts anderes kümmern - ich habe in den Anmerkungen zu der Frage erklärt, warum ich ihn nicht mit Strom versorge direkt von der MCU. Nicht, dass es wichtig wäre, der einzige Teil der Frage, den ich beantworten möchte, steht im Titel ...
Haben Sie an eine Art Messbrücke gedacht ?
@elliotdawes - keine große Frage? 1)Welche Versorgungsspannungen stehen zur Versorgung Ihres Messgeräts zur Verfügung? 2) Welchen Frequenzgang benötigen Sie? 3) Wie viel Präzision benötigen Sie? 4) Wie viel Genauigkeit benötigen Sie? 5) Wie stabil ist Ihr 3VDC? 6) Möchten Sie ein externes Display verwenden, auf das Sie schauen, oder möchten Sie eine Erfassung durch eine Art MCU? 7) Wie hoch ist der Kollektor-Emitter-Leckstrom des BC847 und warum muss er < 200 nA sein?
@WhatRoughBeast - So ziemlich alles in der Frage, 1) bis zu 35 V, es ist nur eine einmalige Messung zu Testzwecken, 2) spielt keine Rolle, 3) spielt keine Rolle, wahrscheinlich das gleiche wie bei einem Standard-Multimeter, 4 ) siehe 3), 5) sehr. 6) Wieder ist es ein Einzelfall, also wäre ein kurzer Blick auf einen DVM-ähnlichen Bildschirm schön, 7) irrelevant für die Frage. - Ehrlich gesagt denke ich, dass Sie versuchen, zu viel zu helfen . Ich möchte nur eine Methode, um eine Messung über einen großen Widerstand durchzuführen, was ich jetzt geschafft habe, wenn Sie sich auf meine Antwort beziehen möchten!

Antworten (5)

Zwei Dinge können Sie tun:

  1. Messen Sie den Strom, der durch den Widerstand fließt, und berechnen Sie dann den Spannungsabfall darüber (Ohmsches Gesetz).
  2. Erstellen Sie eine Spannungsfolgeschaltung mit einer viel höheren Eingangsimpedanz und messen Sie die Ausgangsspannung davon.

Nach dem, was Sie beschreiben, bin ich mir jedoch nicht sicher, ob Sie den Widerstand überhaupt richtig verwenden. Bitte erweitern Sie Ihre Frage mit einem Schema und einer vollständigen Begründung für die Verwendung des Widerstands.

Eine Bearbeitung hinzugefügt, um besser zu erklären, wofür der Widerstand ist!
Oh, und es gibt ein Problem beim Messen des Stroms, da er absolut winzig ist und ich ihn anscheinend mit keiner Ausrüstung, die ich habe, genau messen kann: /

Es kann ein Operationsverstärkerpuffer (Unity Gain) mit CMOS-Eingang verwendet werden. Zum Beispiel hat ein LMC6062 einen fA-Leckstrom und 100 uV maximales Vos. Es wird mindestens eine 6-V-Einzelversorgung benötigt (9-V-Batterie würde gut funktionieren), um 3 V zu messen.

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/f/f7/Op-Amp_Unity-Gain_Buffer.svg/220px-Op-Amp_Unity-Gain_Buffer.svg.png

Wenn Sie wirklich zu Leckagen im Elektrometer-Stil kommen möchten, sind spezielle Konstruktionstechniken erforderlich, aber für 10M Ω Messungen auf 1% (1G Ω ) Es ist nichts Besonderes erforderlich, nur normale Pflege, nach dem Löten reinigen (und No-Clean-Lötflussmittel vermeiden).

JFETs haben Eingangswiderstände im Teraohmbereich. Mit einem JFET-Verstärker oder einem speziellen DMM mit JFET-Eingang können Sie einen solchen Spannungsabfall messen.

Normalerweise mache ich das mit einem Paar LF356, das als Einheitsverstärkung oder Verstärkung x2 verbunden ist. Wenn ein Ende Ihres Widerstands geerdet ist, benötigen Sie nur einen LF356 am hochohmigen Ende des Widerstands.

Stellen Sie sicher, dass Sie Ihren LF356 mit ausreichend Spannung versorgen, um eine Sättigung um Masse und um die positive Versorgung herum zu vermeiden (3 V unter Masse und 3 V über der Versorgung sind gut).

Ich habe kurz nach dem Posten dieser Frage eine Methode gefunden, die sehr einfach zu implementieren war und keine Implementierung einer neuen Schaltung mit Komponenten beinhaltete, die ich nicht habe.

Verwenden eines zusätzlichen Netzteils
Also war es einer meiner Kollegen, der mir diese Methode erklärte, und ich dachte, dass es eine wirklich schnelle und einfache Lösung für das Problem war, das ich hatte.

Alles, was Sie tun müssen, ist, ein zweites Netzteil und ein Voltmeter zu besorgen und das Netzteil mit dem Voltmeter und dann die andere Leitung mit dem "Ausgang" des Widerstands zu verbinden. Das ursprüngliche Netzteil ist also dort angeschlossen, wo Strom sein wird, und das neue ist in Reihe mit dem DVM, das dort angeschlossen ist, wo der Widerstand hingeht, in meinem Fall - der CTRL-Pin am Schalter.

Jetzt haben Sie diese Einrichtung, haben das Original-Netzteil auf die erforderliche Spannung (in diesem Fall 3 V) und haben das zweite ab 0 V. Erhöhen Sie die zweite, während Sie den Spannungsabfall auf dem DVM ablesen, und wenn Sie die Netzteilspannung erhöhen, sollte diese Differenz abnehmen. Erhöhen Sie die Spannung weiter, bis der Messwert auf dem DVM-Display 0 V beträgt - dies bedeutet, dass die Spannung am CTRL-Pin dieselbe ist wie die Spannung vom Netzteil.

Sie können dann alles trennen, aber die Werte gleich lassen, die Spannungen an den Netzteilen messen (wenn Sie den Ausgangsanzeigen nicht vertrauen / haben) und Sie können den Spannungsabfall über dem großen Widerstand ermitteln, indem Sie den Unterschied zwischen ermitteln die beiden Netzteile.

v P S U 1 − v P S U 2 = v R

Nachfolgend eine Skizze des Aufbaus:
Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Dies ist nur etwas, das Sie wirklich für einen losen Widerstand verwenden können. Dies ist nicht wirklich in der Schaltung oder in irgendeiner Art von elektronischem Design verwendbar.
@ user36129 Nun, es dient zum Testen eines Prototypings, also hat es für dieses Szenario funktioniert.
Wie misst man die Spannung über einem großen Widerstand?
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