Precyzyjny pomiar rezystancji styków

Już od paru miesięcy myślę nad zaproponowaniem sposobu łatwego pomiaru rezystancji styków w warunkach polowych. Rozważałem i wypróbowałem różne koncepcje. W niniejszym artykule przedstawiam jeden z najprostszych sposobów dokładnego pomiaru oporności rzędu miliomów z rozdzielczością 10 µΩ.

Najprostszy sposób pomiaru małych rezystancji w warunkach warsztatowych jest trywialny: bierzemy jakikolwiek zasilacz z ogranicznikiem prądowym. Ustawiamy sensowny prąd ograniczania I (w zakresie 0,1 A do kilku amperów), dołączamy badaną rezystancję i woltomierzem mierzymy spadek napięcia U bezpośrednio na tej badanej rezystancji (R = U/ I).

Natomiast na kwestie pomiaru w warunkach polowych rezystancji styków, w szczególności przekaźników i przełączników, już wcześniej zwrócił moją uwagę Jacek Kosecki z Ełku. Właśnie w warunkach polowych. Na przykład w samochodach, różnych innych pojazdach i maszynach, a także w przemysłowych systemach automatyki. Wiadomo, że pracujący, obciążony styk ulega zużyciu, co zwiększa jego rezystancję. Potocznie mówimy o „wypalaniu styków”.

Wzrost rezystancji styków może powodować błędną pracę, nadmierne grzanie, a w końcu uszkodzenie i brak przejścia. Podczas pracy rezystancja styku stopniowo wzrasta i dobrze byłoby mieć sposób sprawdzania jej wartości właśnie w warunkach polowych.

Drugim powodem, który bezpośrednio skłonił mnie do realizacji opisanego dalej układu są przygotowania do realizacji jak najtańszym kosztem różnych bardzo precyzyjnych układów pomiarowych. Aktualnie przygotowuję się do realizacji bardzo dokładnych dzielników napięcia i kalibratorów prądu, w których niezbędne są też dobre przełączniki. Znalazłem tanią ofertę i kupiłem na próbę tego rodzaju przełączniki. Trzeba je wypróbować i pomierzyć, bo w sklepie nie było informacji, jaki jest materiał styków i jaka może być ich realna rezystancja.

Na fotografii tytułowej widać moje różne przełączniki, z których jeden jest mierzony z wykorzystaniem zasilanej z dwóch „paluszków” prostej przystawki, będącej dość dokładnym źródłem prądowym o wydajności 0,1 A. Miliwoltomierz pokazuje spadek napięcia na zwartym styku. Napięcie 0,170 miliwolta przy prądzie 0,1 A świadczy, że rezystancja złoconego w tym przypadku styku wynosi 1,7 milioma (0,0017 Ω). Ten przełącznik nadawałby się do moich celów, tylko potrzebowałbym więcej egzemplarzy tego typu.

Fotografia 1 pokazuje pomiar rezystancji zakupionych właśnie przełączników C&K T101. Multimetr wskazuje 0,175 mV. Prąd pomiarowy wynosi 0,1 ampera, więc mierzona rezystancja wynosi 1,75 milioma. Dla porównania: renomowany producent gwarantuje w karcie katalogowej, że rezystancja styku na początku użytkowania typowo może sięgnąć 20 miliomów: (CONTACT RESISTANCE: Below 20 mΩ typ. initial @ 2-4 V DC, 100 mA, for both silver and gold plated contacts). Rzeczywistość jest więc zdecydowanie lepsza niż granice gwarantowane przez wytwórcę.

Oprócz rezystancji samego styku, w tym przypadku złoconego, w grę wchodzi też rezystancja doprowadzeń – nóżek. Fotografia 2 pokazuje pomiar rezystancji tego samego styku, ale wraz z nóżkami – doprowadzeniami, w dalszej odległości od korpusu. Wynik to 2,88 milioma, a więc rezystancja doprowadzeń okazuje się zbliżona do rezystancji samego styku.

Na fotografii 3 widać pomiar rezystancji popularnego taniego chińskiego przełącznika niebieskiego. Rezystancja jego styku jest kilka razy większa (8,38 milioma). To i tak niezły wynik…

Fotografia 4 pokazuje pomiar rezystancji mniejszej wersji. To też jest popularny i bardzo tani chiński przełącznik, który można kupić za 1…2 zł. Rezystancja jego styków to prawie 15 miliomów, czyli niemal dziewięć razy więcej, niż dużo droższych przełączników czerwonych, pokazanych na wcześniejszych fotografiach.

W każdym przypadku wskazanie miernika w miliwoltach należy pomnożyć przez 10, co daje rezystancję w miliomach czyli tysięcznych częściach oma. Czy jednak te drobne ułamki oma mają jakieś znaczenie?

(…)

——– ciach! ——–

To jest tylko fragment artykułu, którego pełna wersja ukazała się w numerze czerwcowym czasopisma Zrozumieć Elektronikę (ZE 6/2024). Czasopismo aktualnie nie ma wersji drukowanej na papierze. Wydawane jest w postaci elektronicznej (plików PDF). Pełną wersję czasopisma znajdziesz na moim profilu Patronite i dostępna jest dla Patronów, którzy wspierają mnie kwotą co najmniej 10 zł miesięcznie. Natomiast niepełna, okrojona wersja, pozwalająca zapoznać się z zawartością numeru ZE 6/2024 znajduje się tutaj.

Piotr Górecki

 

Uwaga! Osoby, które nie są (jeszcze) moimi stałymi Patronami, mogą nabyć PDF-y z pełną wersję tego numeru oraz wszystkich innych numerów czasopisma wydanych od stycznia 2023, „stawiając mi kawę” (10 złotych za jeden numer czasopisma w postaci pliku PDF).
W tym celu należy kliknąć link (https://buycoffee.to/piotr-gorecki), lub poniższy obrazek

Następnie wybrać:
– jeśli jeden numer ZE – 10 zł,
– jeśli kilka numerów ZE – WSPIERAM ZA. I tu wpisać kwotę zależną od liczby zamawianych numerów – wydań (N x 10 zł),
Wpisać imię nazwisko.
Podać adres e-mail.
Koniecznie zaznaczyć: „Chcę dołączyć wiadomość dla Twórcy” i tu wpisać, który numer lub numery ZE mam wysłać na podany adres e-mailowy. Jeśli ma to być numer z tym artykułem trzeba zaznaczyć, że chodzi o ZE 6/2024.
UWAGA!!! E-mail z linkiem do materiałów (weTransfer) wysyłamy zazwyczaj w ciągu 24 godzin. Czasem zdarza się jednak, że trafia do spamu. Jeśli więc nie pojawi się w ciągu 48 godzin prosimy sprawdzić w folderze spam, a ewentualny problem zgłosić na adres: kontakt@piotr-gorecki.pl.