СмартПульс
- держите руку на пульсе высоких технологий!
Новости, статьи, обзоры мобильных устройств, компьютеров, комплектующих, радиолюбительских конструкций
СмартПульс
- держите руку на пульсе высоких технологий!
Новости, статьи, обзоры мобильных устройств, компьютеров, комплектующих, радиолюбительских конструкций
Главная - DIY (Сделай сам!) - Лаборатория радиолюбителя (измерительные приборы и оборудование) - Измерительная панель постоянного тока: цифровой вольтметр-амперметр-ваттметр
Предисловие
В обзоре будет описана и протестирована цифровая измерительная панель для постоянного тока редкого типа: с измерением не только напряжения и тока (цифровой вольтамперметр), но и мощности, отдаваемой в нагрузку.
В работе панели есть как ограничения, так и возможности её расширенного применения.
Оглавление
1. Характеристики, комплектация,
схема подключения и конструкция
измерительной панели
2. Тест измерительной панели
"цифровой вольтамперметр-ваттметр"
Панель выпускается в двух вариантах: более мощном и менее мощном (применять надо не по принципу "больше-лучше", а по принципу наилучшего соответствия измеряемым величинам). Тестировался более мощный вариант, параметры менее мощного будут указаны в списке характеристик в скобках.
Основные технические характеристики измерительной панели напряжение-ток-мощность:
• Пределы измерений: 100 В, 10 А, 999 Вт (либо другой вариант исполнения - 50 В, 5 А, 250 Вт)
• Период обновления показаний: 300 мс
• Напряжение питания: 7-12 В
• Потребляемый ток: <15 мА
• Габариты: 79.5x43x13 мм
Интересно, что производитель и продавцы не указали данных о точности измерений с помощью панели. Отчасти это объяснимо тем, что панель имеет два подстроечных резистора для настройки на максимально точные показания самим пользователем; но вопрос о точности всё равно будет рассмотрен в обзоре.
Измерительная панель состоит из пластиковой рамки, платы с электроникой и лицевой панели, на которой можно наблюдать показания приборов; а также на ней есть отверстия с доступом к подстроечным резисторам:
Бабочка в комплект не входит, она случайно попала в кадр (съёмка проводилась на открытой лоджии). :)
А входят в комплект, кроме самой измерительной панели, два кабеля. Один кабель, с двумя "жирными" проводниками, подключается в цепь измерения тока; а второй, с тремя тонкими проводниками, подключается в цепи измерения напряжения и собственного питания панели.
Типовая схема включения панели цифрового вольтамперметра-ваттметра такова (взята со страницы продавца):
На схеме белый провод изображен в виде голубого провода (иначе его не было бы видно).
Важно: панель измеряет ток в "земляном" проводе (идущем от минуса источника питания)! Если требуется измерить ток в "плюсовом" проводе, то питать панель придётся от источника с напряжением ещё выше, чем напряжение в том источнике, ток которого контролируется. При этом измерение напряжения в контролируемом источнике питания становится вообще невозможным, так как оно становится отрицательным относительно измерительной панели, а отрицательное напряжение она не измеряет.
Иными словами, измерение тока в плюсовом проводе получается слишком сложным и вообще не целесообразным.
Вернёмся же к показанной выше схеме.
Согласно этой схеме, для питания панели требуется отдельный источник с напряжением 7 - 12 В.
Но, на самом деле, во-первых, если напряжение основного источника питания (изображен на схеме в виде батарейки) входит в этот диапазон, то вольтметр можно запитать прямо от него, подключив тонкий красный провод к плюсу основного источника питания; а тонкий чёрный провод в этом случае можно вообще не подключать (он на плате измерителя замкнут с толстым чёрным проводом: это - "Земля").
А во-вторых, как покажет анализ схемы, диапазон напряжения питания может быть расширен в сторону более высоких напряжений.
Интересно, что применённая схема подключения позволяет измерять ток в одном источнике питания, а напряжение - в другом (расширенный вариант применения панели). Правда, при таком применении показания мощности не будут относиться ни к одному из источников питания (ток одного источника будет умножен на напряжение другого).
С лицевой стороны вид у измерительной панели простой; все элементы панели имеют соответствующие обозначения (продублированные на китайском):
Дисплей панели - жидкокристаллический цифро-буквенный, с голубой подсветкой. Яркость подсветки не регулируется и настроена на использование панели в типовом помещении с умеренным искусственным освещением. При использовании панели на открытом пространстве вне помещения подсветка может показаться бледноватой; а при использовании в помещении с выключенным светом - наоборот, слишком яркой.
Весомый плюс применённого индикатора - отсутствие мерцания, в отличие от других аналогичных приборов со светодиодной индикацией, у которых частота сканирования составляет обычно 60 Гц.
Так выглядит измерительная панель с обратной стороны:
Устройство может быть закреплено в приборной панели с помощью двух боковых защёлок. Одну из защелок можно "утопить" в корпус лишь частично (она упирается в плату), но вторая работает нормально; и её должно быть достаточно для установки в корпус какого-либо устройства или снятия с него.
В левой верхней части панели расположены два разъёма для подключения кабелей измерения; разъём для подключения кабели измерения тока имеет значительно более толстые контакты.
Рядом с разъёмами расположен измерительный шунт (для измерения протекающего тока).
Чтобы изучить элементную базу, посмотрим на панель вертикально сверху:
Большой чип справа внизу с маркировкой Holtek HT1621B - это контроллер жидкокристаллического индикатора.
Маленький квадратный чип в центре - это главный аналого-цифровой процессор, производящий все измерения и вычисления. К сожалению, наши китайские, так сказать, товарищи затёрли его маркировку. :(
На плате имеется диод M7 для защиты от переполюсовки питания. Правильное решение!
Питание внутренней схемы прибора обеспечивают два линейных стабилизатора: M5333B на 3.3 В и 78L05 на 5 В.
И вот тут надо обратить внимание на интересный момент. Согласно datasheet на M5333B, у этого чипа предельно допустимое входное напряжение - 35 В.
А у чипа 78L05 чипа предельно допустимое входное напряжение - 30 В, рекомендуемое - 20 В, минимально-допустимое - 7 В.
Таким образом, рекомендуемое напряжение питания,
обозначенное производителем (и продавцами) в диапазоне 7 - 12 В, не
совсем верно. За верхний предел можно гарантированно взять напряжение в
20 В, и, в крайнем случае, даже 30 В (проверено, прибор выжил).
Начнём с самого простого теста: проверяем углы обзора дисплея, ибо для жидкокристаллических индикаторов это - всегда "больной вопрос".
Наблюдение дисплея с разных направлений показало, что изображение сильно теряет контрастность при взгляде сверху под углом 45 градусов и выше:
Далее переходим к тестам панели уже собственно в
качестве измерительного прибора (точнее, даже нескольких измерительных
приборов "в одном флаконе").
Сначала надо договориться, что же всё-таки будем проверять, если пользователь имеет возможность подстраивать точность измерения входящих в состав измерительной панели приборов?
В данном случае панель будет тестироваться "как есть", без каких-либо регулировок. То есть, по сути, будем тестировать заводскую настройку прибора.
В качестве нагрузки использовался мощный резистор номиналом 4 Ом (вместе с соединительными проводниками 4.6 Ом).
Проверяем измерение среднего тока (около 2 А). Для контроля и сравнения использовался мультиметр Aneng V8 (8000 отсчетов), взятый за эталон.
Первые три значащие цифры измерения тока совпали - отличный результат!
Мощность, получаемая простым перемножением тока на напряжение, должна была получиться 9.01*1.94=17.4794 Вт. Из чего делаем вывод, что приборная панель показывает значение мощности не с округлением, а просто с отбрасыванием младших значащих цифр. Никакой трагедии в этом нет - просто это надо знать и учитывать, особенно - при измерении малых значений мощности.
Теперь - измерение большого тока (около 7 А):
Здесь тоже видим очень хорошее совпадение показаний по току.
К этому надо добавить, что при такой величине тока
разогрев шунта и платы рядом с ним был уже очень ощутимым. Пожалуй,
использовать тестируемую измерительную панель при длительно
действующих токах свыше 7 А
крайне не рекомендуется.
Проверка проводилась при сопротивлении нагрузки 68 Ом.
Погрешность повысилась до 10%, что ожидаемо; и, в первую очередь, из-за ограниченности числа отображаемых разрядов в измерительной панели. Нетрудно догадаться, что при дальнейшем снижении тока погрешность будет нарастать.
Обратите внимание на перемещение десятичной запятой
по сравнению с предыдущей картинкой в полях напряжения и мощности. В
поле тока запятая - фиксированная.
Эту проверка будет осуществлена в двух вариантах: при условно среднем измеряемом напряжении и малом.
Проверка при среднем напряжении (около 7 В; панель питается от измеряемого напряжения):
Точность - очень высокая, намного лучше одного процента.
Теперь - проверка при малом напряжении (частично "севшая" батарейка 1.5 В, сопротивление нагрузки 39 Ом; панель питается от отдельного источника):
В этом случае точность измерения напряжения
получилась хуже, но не ужасно хуже, - погрешность составила немногим
более 1%. Правда, точность измерения тока оказалась просто
"никакая".
Эта проверка была произведена для изучения возможности работы не только при повышенном напряжении питания (что было сделано выше), но и при пониженном.
В данном случае напряжение питания было снижено на 1 В ниже допустимого (до 6 В). В этом случае прибор сохранил точность показаний, но значительно ухудшилась контрастность дисплея.
При дальнейшем понижении напряжения питания
контрастность продолжала падать катастрофически, и при напряжении питания
5 В показания стали неразличимыми.
Входное сопротивление вольтметра составило 400 КОм, внутреннее сопротивление амперметра - 0.013 Ом с учетом контактного сопротивления в разъёме для подключения кабеля и 0.01 Ом без учёта (собственное сопротивление шунта); потребляемый ток тестируемого экземпляра составил 8.8 мА (почти независимо от напряжения питания, если оно превосходит 7 В).
Пожалуй, теперь можно
перейти к итогам.
Протестированная измерительная панель с цифровым вольтамперметром и измерителем мощности (ваттметром) полностью оправдала ожидания.
Её нельзя назвать идеальной - у неё есть свои особенности, которые необходимо учитывать при желании применить её где-либо.
В первую очередь надо отметить снижение точности измерения тока при малых его значениях. В принципе, это объяснимо: в мультиметрах более высокая точность измерения малых токов достигается ручным переключением измерительной цепи (щупы для измерения малых и высоких токов подключаются к разным гнёздам мультиметра). Здесь прибор реализован как устройство, не требующее механических переключений.
К мелким недостаткам можно отнести отсутствие регулировки яркости дисплея, падение его контрастности при взгляде сверху, недоработанность конструкции одной из защёлок.
Тем не менее, панель вполне можно рекомендовать к применению; особенно - с учетом полноты индицируемых параметров (не только напряжение и ток, но и мощность).
Протестированную измерительную панель "цифровой вольтамперметр-ваттметр" можно купить на Алиэкспресс, например, у этого продавца. Цена на дату обзора - около $5.5 с учетом доставки (в дальнейшем может меняться, проверяйте!). Реклама. ООО "АЛИБАБА.КОМ (РУ)" ИНН 7703380158
Дополнительно:
Встраиваемый цифровой вольтметр - амперметр со светодиодной индикацией (обзор)
Весь раздел DIY (Сделай сам!)
Перейти на Главную
Ваш Доктор.
22 ноября 2024 г.
Вступайте в группу
SmartPuls.Ru
Контакте!
Анонсы статей и обзоров, актуальные события и мысли о них.
Комментарии вКонтакте:
При копировании (перепечатке) материалов или использовании
изображений ссылка на источник (сайт SmartPuls.ru) обязательна!
Доктора!
(Администрация сайта - контакты и информация)
Группа
SmartPuls.Ru
Контакте
- анонсы обзоров, актуальные события и мысли о них