Обзор

Встраиваемый цифровой вольтметр - амперметр из Китая. Работает точно, но конструкция не безупречна

     Оглавление:
   1. Внешний вид и схемотехника цифрового вольтметра - амперметра

   2. Тестирование

   3. Итоги и выводы
 

Предисловие

Рассматриваемый в этой статье сдвоенный малогабаритный прибор предназначен для измерения постоянного тока и напряжения по схеме с "общей землёй" для обоих приборов (вольтметра и амперметра).

Как в силу своей конструкции, так и в силу схемотехники, удобнее всего его будет применять в виде встроенного устройства для постоянного контроля работы других устройств.

Купить протестированный цифровой вольтметр - амперметр можно на Алиэкспресс, цена на момент обзора в зависимости от модификации - от $2.75 до $3.45.

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

Внешний вид, комплектация, технические характеристики и схемотехника встраиваемого цифрового вольтметра - амперметра

Вольтметр-амперметр представляет собой небольшую плату с двумя светодиодными цифровыми индикаторами, вставленную в корпус-рамку:

Прибор выпускается в разных модификациях (с 3-значными индикаторами и 4-значными индикаторами), с различными комбинациями цветов свечения индикаторов (красный и/или синий), и на различные пределы измерения по напряжению и току (напряжение - 100 или 200 в, ток - 10 А или 50 А; для предела 50 А необходим внешний шунт).

Основные технические характеристики устройства (в скобках указаны значения для протестированного варианта прибора):

Разрядность индикаторов: 3 или 4 (3);

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

Диапазон измерения напряжения: 0 - 100 В или 0 - 200 В (100 В);

Диапазон измерения тока: 0 - 10 А или 0 - 50 А (10 А);

Точность измерения напряжения и тока: 0.08% + 2 ед. мл. разряда;

Частота обновления показаний: 3 раза в секунду;

Напряжение питания: 4 - 30 В;

Потребляемый ток: не более 20 мА;

Рабочая температура: -10 ... +65°С;

Габариты: 48*29*20 мм (длина / ширина / глубина без учета вставленных разъёмов).

В комплектацию прибора входят два кабеля: кабель с двумя толстыми проводами для подключения амперметра и кабель с тремя тонкими проводами для подключения вольтметра и питания.

Если измеряемое напряжение находится в интервале 4 - 30 В, то питать прибор можно непосредственно измеряемым напряжением.

Если же измеряемое напряжение выходит за эти рамки, то для питания необходимо предусмотреть отдельный источник.

Это связано с тем, что если напряжение окажется выше 30 В, то рассеиваемая мощность на стабилизаторе питания прибора превысит предельно-допустимую, и прибор может выйти из строя.

Если же напряжение окажется ниже 4 В, то прибор просто не включится.

Так выглядит прибор с подключенными разъёмами:

Здесь надо обратить внимание на один момент в конструкции.

На длинных боках прибора имеются по паре защёлок, чтобы прибор держался на внешней панели какого-либо устройства.

По идее, эти защелки должны иметь некоторую гибкость, чтобы прибор можно было установить на своё место без излишних усилий.

На самом деле никакой гибкости у защёлок нет, и притом сразу по двум причинам.

Во-первых, им мешают индикаторы прибора, установленные вплотную к границам платы: защёлкам просто некуда прогибаться.

Во-вторых, даже если плату вынуть, то оказывается, что защелки всё равно настолько жесткие, что пользоваться ими весьма затруднительно.

Впрочем, если пользователь решит установить прибор с помощью этих защелок, то другого варианта нет: сначала извлечь плату (это делается легко), затем установить корпус прибора на своё место, затем обратно установить плату. Перед этой операцией следует убедиться, что защелки не останутся в подогнутом состоянии и не помешают установке платы на своё место.

Теперь - о назначение проводников кабелей.

Кабель из двух толстых проводов - для измерения тока. Чёрный - "земля", он же вход амперметра (подключается к "земле" источника питания). Красный - выход амперметра (для подключения отрицательного полюса нагрузки).

Сечение проводов обозначено на них в американской системе как 18 AWG, что соответствует диаметру провода в 1.024 мм и сечению в 0.823 кв. мм. Провода такого диаметра обычно применяются в качестве силовых в стандартных блоках питания компьютеров на 300-500 Вт и достаточны для тока до 10 А.

Разъём для кабеля измерения тока тоже имеет более толстые контакты, чем для измерения напряжения; но следует помнить, что при высоких токах даже небольшое сопротивление в несколько миллиОм может оказать своё зловредное действие: привести к нагреву и даже обугливанию контактов. К этому вопросу вернёмся ещё в итогах обзора.

Кабель из трёх тонких проводов - для подачи питания и измеряемого напряжения. Черный - "земля", внутри прибора он соединён с толстым чёрным проводником амперметра.

Красный провод - питание, желтый - для подачи измеряемого напряжения. Если измеряемое напряжение находится в пределах 4 - 30 В, то красный и желтый провода можно замкнуть между собой и использовать и для питания, и для измерения напряжения.

Далее представлены типовые схемы подключения прибора со страницы продавца для двух описанных выше случаев: когда напряжение укладывается в пределы 4 - 30 В и когда не укладывается.

Теперь посмотрим на печатную плату цифрового вольметра-амперметра:

В левом верхнем углу - "главная" микросхема: аналого-цифровой процессор (без маркировки либо со стёртой маркировкой). Осуществляет измерение напряжения и тока и одновременно управляет светодиодными индикаторами.

Индикация осуществляется последовательным обходом разрядов цифровой индикации. Из-за этого при движении глаз заметен стробоскопический эффект.

Кроме того, прибор не имеет регулировки яркости свечения индикации.

В левом нижнем углу (в тени) - линейный стабилизатор питания M5333B на напряжение 3.3 В.

Подстроечники VR1 (V_ADJ) и VR2 (I_ADJ) служат для подстройки точности измерения напряжения и тока соответственно. В тестах их положение не менялось, прибор тестировался с заводской настройкой.

Между разъёмами расположился сдвоенный операционник LM358S.

Вверху у правого края сверху - шунт для измерения тока.

Вот, вкратце, и всё касательно схемотехники.
 

Тестирование встраиваемого цифрового вольтметра - амперметра

Для тестирования цифрового вольтметра-амперметра использовалось следующее оборудование:

- лабораторный блок питания Longwei LW-K3010D (30 В 10 А) (обзор);

- осциллограф Hantek 2D72, включенный в режиме мультиметра;

- резистор 3.9 Ом 100 Вт, сопротивление вместе с соединительными проводами - 4.35 Ом.

Сначала был замерен ток потребления прибора, он составил 9.7 мА при напряжении питания 30 В. При снижении напряжения питания ток потребления снижался незначительно, так что можно считать данное потребление постоянным.

Дальнейшая программа - очень простая.

Проводим замер тока и напряжения при разных значениях: низком, среднем и относительно высоком. Поскольку осциллограф в качестве мультиметра не может одновременно измерять и ток, и напряжение, проверка точности измерения тока проводилась отдельно от проверки точности напряжения.

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 тока.

1. Малая величина тока.

При токе 0.952 А прибор показал 0.94 А, ошибка составила 1.3%.

Также надо обратить внимание, что этот тест сделан при минимально-допустимом напряжении питания (4 В) и оказался успешным.

2. Средняя величина тока.

При токе 2.198 А прибор показал 2.16 А, ошибка составила 1.7%.

3. Высокая величина тока (имеется в виду в пределах применённой аппаратуры).

При токе 4.64 А прибор показал 4.60 А, ошибка составила 0.9%.

Теперь проверим точность по напряжению.

1. Малая величина напряжения.

В данном случае под малым напряжением понимается напряжение, при котором, согласно техническим характеристикам, начинается штатная работа прибора, т.е. около 4 В. Прибор может измерять и меньшие напряжения, но при условии питания прибора от отдельного источника.

При напряжении 4.14 В прибор показал 4.05 В, ошибка составила 2.2%.

2. Средняя величина напряжения.

При напряжении 12.14 В прибор показал 12.0 В, ошибка составила 1.2%.

3. Высокая величина напряжения.

При напряжении 20.41 В прибор показал 20.2 В, ошибка составила 1.0%.

Проведённые испытания, хотя и не охватывают весь диапазон допустимых токов и напряжений, показали высокую точность протестированного вольтметра - амперметра и стабильность результатов. Погрешность оказалась не только малой, но и стабильной - не меняла знак в процессе измерений (высокая линейность характеристики).

Итоги и выводы

Протестированный встраиваемый цифровой вольтметр - амперметр показал себя изделием, вполне пригодным для использования в целях контроля параметров питания различной аппаратуры.

При этом надо учитывать некоторые особенности прибора.

В первую очередь надо отметить, что максимальную величину измеряемого тока (до 10 А) следует рассматривать, как предельно-допустимый эксплуатационный параметр, влияющий на срок эксплуатации прибора (причины были описаны выше).

Иными словами, как и всякий предельно-допустимый параметр, он не должен использоваться на 100% в течение длительного времени. Желательно, чтобы постоянная нагрузка по току не превышала 75-80% от максимальной.

Следующая "тонкость" - прибор не следует применять при быстрых изменениях измеряемой величины: по "мелькающим" цифрам трудно отслеживать изменения параметров. В таких случаях лучше использовать добрые старые стрелочные приборы, пусть даже их точность и ниже (обзор малогабаритных стрелочных амперметров - здесь). Как вариант - можно установить одновременно и стрелочный, и цифровой прибор.

И помним, что прибор рассчитан на измерение тока и напряжения только одной полярности - положительной относительно собственной "земли". Для измерения тока и напряжения отрицательной полярности необходимо и достаточно использовать отрицательное питание в качестве "земли" для прибора.

Где купить: на Алиэкспресс, цена на момент обзора - от $2.75 до $3.45 (может меняться, проверяйте!).

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.
 20 июня 2021 г.

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

  Комментарии вКонтакте:

При копировании (перепечатке) материалов ссылка на источник (сайт SmartPuls.ru) обязательна!