Обзор

Обзор встраиваемых малогабаритных цифровых вольтметров. Дешево - не значит плохо!
Но и идеально за такие деньги тоже не может быть

     Оглавление:
   1. Внешний вид и схемотехника встраиваемых цифровых вольтметров

   2. Тестирование

   3. Окончательный диагноз
 

Предисловие

Рассматриваемые статье цифровые вольтметры предназначены для работы в составе какой-либо аппаратуры для её непрерывного контроля.

Тестируемые вольтметры очень похожи, но отличаются способом подключения и диапазоном измеряемых напряжений (причём одно связано с другим).

Во время теста даже таких простых изделий не обошлось без сюрприза; об этом - далее в обзоре.

Вольтметры могут иметь индикацию разных цветов; в обзоре будут представлены жёлтенький (точнее, жёлто-оранжевый) и зелёненький вольтметры.

Кстати, на представленном изображении с Алиэкспресс есть ошибка: вольтметры показывают напряжение 31.9 В; но для измерения такого напряжения должны применяться трёхпроводные вольтметры, а не двухпроводные, как на рисунке. Подробности будут далее в обзоре.

Купить протестированные цифровые вольтметры можно на Алиэкспресс, цена на момент обзора в зависимости от модификации - от $0.8 до $1.5.

Реклама. ООО "АЛИБАБА.КОМ (РУ)" ИНН 7703380158
 

Внешний вид, технические характеристики и схемотехника встраиваемых цифровых вольтметров

Каждый из вольтметров представляют собой небольшую плату с 3-разрядным светодиодным цифровым индикаторам; один из вольтметров - с двумя проводами для внешнего подключения, а другой - с тремя:

(кликнуть для увеличения)

Теперь - немного подробностей, почему у них разное число проводов.

Прибор с двумя проводами питается тем же напряжением, которое измеряет. Поскольку внутри прибора для его собственного питания установлен обычный линейный стабилизатор напряжения, то из этого проистекают ограничения по верхнему и нижнему пределам напряжения.

Нижний предел, необходимый для работы стабилизатора и всей остальной схемы - 4 В; а верхний предел, при котором стабилизатор ещё не перегревается и нет опасности выхода из строя - 30 В.

В отличие от двухпроводного вольтметра, у трёхпроводного - раздельные проводники для питания и для измеряемого напряжения.

Пределы напряжения для подачи питания - те же самые, от 4 до 30 В (красный проводник).

А пределы измеряемого напряжения задекларированы значительно шире, от 0 до 100 В (желтый проводник).

Основные технические характеристики приборов:

Разрядность светодиодного индикатора: 3;

Размер шрифта (высота цифр): 0.28 дюйма (7.1 мм);

Диапазон измерения напряжения: 4 - 30 В или 0 - 100 В;

Класс точности: 1%;

Частота обновления показаний: 5 раз в секунду;

Напряжение питания: 4 - 30 В;

Потребляемый ток: не более 30 мА;

Рабочая температура: -10 ... +65°С;

Габариты: 31*12*9 мм (длина / ширина / глубина);

Диаметр крепёжных отверстий: 2.4 мм;

Расстояние между крепёжными отверстиями 26 мм.

Теперь посмотрим на обратные стороны тестируемых вольтметров:

Печатные платы вольтметров - абсолютно одинаковые, но различаются положением двух SMD-резисторов (в нижнем ряду элементов).

Для краткого описания схемотехники рассмотрим плату вольтметра на напряжение 4-30 В в укрупнённом виде:

Элементов здесь очень мало.

Самая главная часть вольтметра - это аналого-цифровой процессор (микроконтроллер) без опознавательных знаков в левой части платы. Он выполняет измерение сигнала и одновременно управляет индикацией.

Кстати, разряды цифровой индикации подсвечиваются поочерёдно, частота обхода составляет 72 Гц. При быстрых движениях глаз или самого вольтметра можно заметить стробоскопический эффект.

Рядом с микроконтроллером находится подстроечный резистор для коррекции точности измерения напряжения. В процессе тестирования его положение не изменялось, т.е. приборы тестировались с заводской настройкой.

Если окажется, что прибор систематически занижает или завышает показания, то с помощью этого подстроечника погрешность можно уменьшить (настройку рекомендуется производить при напряжениях, близких к верхнему пределу измерения вольтметров).

Далее на плате расположена 4-выводная микросхема HT7533-1. Это - линейный стабилизатор с выходным напряжением 3.3 В. Его максимально-допустимое входное напряжение - 30 В (вот откуда берётся верхний предел измерений для двухпроводного вольтметра).

И, наконец, у самого правого края платы расположился диод Шоттки с маркировкой S4. Он служит для защиты платы от напряжения обратной полярности по цепи питания.

В заключение этой главы надо сказать, что вольтметры измеряются только напряжение положительной полярности относительно своей земли. При подаче отрицательного напряжения прибор с двумя проводами не работает, а прибор с тремя проводами показывает 0.

Теперь переходим к следующему пункту программы.

Тестирование встраиваемого цифрового вольтметра - амперметра

Для тестирования цифрового вольтметра-амперметра использовалось следующее оборудование:

- лабораторный блок питания Longwei LW-K3010D (30 В 10 А) (обзор) и импульсный блок питания с выходным напряжением 135 В;

- осциллограф Hantek 2D72, включенный в режиме мультиметра.

Сначала был замерен ток потребления вольтметров; при напряжении питания 30 В он составил 10 мА для двухпроводного (зёленого) вольтметра и 17 мА для желтого (трёхпроводного) вольтметра. Вероятно, различия в потреблении тока вызваны различным потреблением светодиодов разных цветов.

При снижении напряжения питания ток потребления снижался незначительно, его изменением можно пренебречь.

Дальнейшая программа - очень простая.

Проводим замер напряжения при разных его значениях: низком, среднем и относительно высоком (при высоком напряжении - только для трёхпроводного вольтметра).

Показания осциллографа в качестве мультиметра принимались за эталонные, так как его разрядность (и, соответственно, точность) выше.

При этом следует заметить, что фактически проверялась точность заводской настройки прибора. В случае обнаружения ошибок в разумных пределах пользователь может подстроечниками сам добиться нужной точности, но наверняка какая-то часть пользователей будет использовать прибор "как есть".

Проверка измерения напряжения для варианта, когда измеряемое напряжение одновременно используется для питания вольтметров.

Оба вольтметра и осциллограф в качестве мультиметра были подключены параллельно. Проверялась погрешность измерения при напряжениях 4 В, 15 В и 30 В (эти напряжения соответствуют поочерёдно нижнему пределу, середине и верхнему пределу для такого подключения).

Данный тест, выполненный при трёх напряжениях, показал, что погрешность измерения двухпроводного (зелёного) вольтметра - очень небольшая, и только на нижнем пределе измерения доходит до 1%.

Погрешность измерения трёхпроводного (жёлтого) вольтметра - выше. Она доходит до 2% (завышение показаний); и, поскольку она систематическая (одного знака), то может быть частично скомпенсирована с помощью подстроечного резистора на плате.

На всякий случай напомню, что тестируются, по существу, не сами вольтметры, а качество их заводской настройки.

Также в тестах надо обратить внимание, что запятая в индикаторе автоматически "переезжает" в зависимости от уровня измеряемого напряжения. При низких напряжениях (до 10 В) она стоит после первого разряда, а для высоких (10 В и более) - после второго разряда.

И, последнее замечание: на фотографиях видно, что зелёный индикатор светится ярче, чем жёлтый. И так - не только на фотографии, но и на самом деле.

Почему индикатор с меньшим потреблением светится ярче, чем индикатор с большим потреблением, - не совсем понятно. Возможно, по каким-то неизвестным причинам в зелёных индикаторах применены светодиоды со значительно большей отдачей, чем в жёлтых.

Несмотря на это, в целом итоги этого теста можно оценить положительно.
 

Проверка измерения напряжения для варианта раздельной подачи питания и измеряемого напряжения.

Такой тест возможен только для трёхпроводного (жёлтого) вольтметра. И здесь будет сюрприз!

Тест будет проведён как для низкого напряжения и, наоборот, для очень высокого.

Сначала - тест для низкого напряжения, в качестве источника которого использована подсевшая пальчиковая батарейка. Для питания вольтметра использовалась батарейка "Крона" 9 В.

На приведённом фото - всё хорошо: погрешность измерения напряжения - небольшая.

Теперь переходим на другой конец шкалы и измеряем высокое напряжение (чуть выше 98 В):

А вот здесь уже начинаются интересные вещи: погрешность всё ещё невелика, но она поменяла знак!

Ещё немного добавляем напряжения (чуть выше 102 В):

Итак, выяснилось, что при дальнейшем повышении напряжения показания намертво застревают на величине 96.7 В. Дальнейшее повышение до 135 В ничего не изменило: прибор по-прежнему показывал 96.7 В.

Таким образом, верхний предел в 100 В не подтвердился: реальный предел оказался 96.7 В; а с учетом возможного разброса параметров вольтметров от экземпляра к экземпляру целесообразно считать, что верхний предел измерений составляет 90 В.

Вот в этом и состоит главный "сюрприз" этого вольтметра.

Входное сопротивление трёхпроводного вольтметра составило 102 кОм.

На этом можно завершить тесты и перейти к заключению.

Окончательный диагноз двух вариантов встраиваемых цифровых вольтметров

Собственно, по основной функции к двухпроводному вольтметру с пределами измерений от 4 до 30 В никаких претензий нет: точность соответствует заявленному уровню; а если окажется, что не соответствует, то её можно подстроить.

К вольтметру с пределами измерений от 0 до 100 В претензии есть: верхний предел в 100 В не работает;  реально работу можно гарантировать только до 90 В.

Кроме того, вольтметр никак не индицирует факт того, что он уже упёрся в потолок измерений и просто "зашкаливает". Обычные мультиметры каким-либо образом об этом сообщают, например, символами "E0"  или другими.

В качестве общего недостатка надо отметить отсутствие регулировки яркости. В полной темноте яркость их свечения будет казаться чрезмерной; а при сильном внешнем освещении - наоборот, недостаточной.

Купить протестированные вольтметры можно на Алиэкспресс, например, здесь, цена на момент обзора - от $0.8 до $1.5 в зависимости от конфигурации и цвета индикатора.

Реклама. ООО "АЛИБАБА.КОМ (РУ)" ИНН 7703380158
 

Обзоры других контрольно-измерительные приборов, протестированных на данном сайте - здесь.

Весь раздел "Сделай сам! (DIY)" - здесь.

  Ваш Доктор.
 17 ноября 2021 г.

Вступайте в группу SmartPuls.Ru  Контакте! Анонсы статей и обзоров, актуальные события и мысли о них.

  Комментарии вКонтакте: