Схема подключения электронного вольтметра амперметра. Подключаем китайский цифровой вольтамперметр
При конструировании зарядных устройств для аккумуляторных батарей, и различных блоков питания, многие радиолюбители используют готовые вольтметры-амперметры китайского производства, которые без особого труда можно купить в интернете, например, на сайте Алиэкспресс. Причем стоимость таких готовых приборов очень даже привлекательна, и многие поставщики, вдобавок ко всему, осуществляют бесплатную доставку товара покупателю. Найдя наиболее выгодное предложение, мы заказали на пробу пару приборов марки WR-005, рассчитанных на измерение напряжения до 100 Вольт, и тока до 10 Ампер. Заказ пришел, с блоками все в порядке, механических повреждений нет, но ни паспорта, ни инструкции, описывающей подключение устройства, в комплекте не было. Это и послужило поводом для написания данной статьи, ведь, скорее всего, мы не одни, которые столкнулись с вопросами подключения WR-005 к цепям измерения.
Подобные измерительные приборы могут быть рассчитаны на иные параметры измерения, но в любом случае на плате вы будете иметь два разъема:
● Первый разъем имеет два тонких провода, обычно это красный и черный. Служат они для подачи питающего напряжения на измерительную схему. Напряжение питания имеет очень широкий диапазон, вы можете подать от 4 до 30 Вольт, красный провод – плюсовой, черный – минус. Подав питание на схему, индикатор начнет светиться.
● Второй разъем трехпроводный, провода толстые, предназначены для подключения прибора к измерительным цепям. А вот с цветами проводов давайте разбираться.
Видать раньше выпускались индикаторы, в которых толстые провода имели цвет черный, красный и желтый, поэтому в интернете можно найти вот такую картинку:
В нашем случае данный разъем имеет синий, черный и красный провода, и черный провод находится в разъеме посередине, поэтому мы решили еще раз их перепроверить.
Как оказалось, глобально ничего не поменялось:
● Черный провод, как и в предыдущем варианте, это общий провод (COM);
● Красный провод – измерение напряжения;
● Синий провод - измерение тока.
Для тех, кто не совсем понял: черный толстый провод подключается на минус источника, красный на плюс (начнет показывать вольтметр), синий толстый провод подключается к нагрузке, а со второго конца нагрузки уходит на плюс источника (показывает амперметр).
По поводу шунта. В приборах до 10 Ампер шунт встроенный (впаян непосредственно в плату), свыше 10 Ампер, как правило, в комплекте должен быть внешний шунт, смотри снимки ниже:
Наш вариант прибора со встроенным шунтом:
Внешний шунт выглядит следующим образом:
Даже после правильного подключения нет гарантии того, что показания вольтметра и амперметра будут правильными, поэтому стоит проверить их с помощью, например, внешнего мультиметра. При необходимости можно подкорректировать показания с помощью подстроечных резисторов, расположенных на плате прибора WR-005.
Микросхема, на которой собран прибор, не имеет никаких опознавательных знаков, ну а принципиальная схема вот такая:
В заключение хочется сказать, что после подключения и опробования прибора, он показал себя с положительной стороны, качество сборки не плохое, погрешности показаний соответствуют заявленным поставщиком, то есть, погрешность по напряжению 0,1 Вольта, по току – 0,01 Ампера, ток потребления измерительной схемы не превышает 20 мА. Любая электроника с течением времени подвержена выходить из строя, поэтому на сколько долго будет нам служить данный вольтметр-амперметр - время покажет. Но, в принципе, за такие деньги, мы считаем, что WR-005 – достойное приобретение с быстрой установкой и подключением в устройствах, нуждающихся в выводе цифровой индикации показаний параметров тока и напряжения.
Если кому известна марка используемой в схеме прибора микросхемы, большая просьба написать в комментарии.
Самодельщики, конструируя, разрабатывая и осуществляя самые разные схемы зарядных устройств или блоков питания, постоянно сталкиваются с немаловажным фактором - визуальным контролем за выходным напряжением и потребляемым током. Здесь весьма часто протягивает руку помощи Алиэкспресс, оперативно поставляя китайские цифровые измерительные приборы. В частности: цифровой ампервольтметр - прибор очень простой, доступный по цене и отображает вполне точные информационные данные.
Но новичкам ввод в эксплуатацию (подключение в схему ампервольтметра) может оказаться задачей проблематичной, т. к. измерительный приборчик приходит без документации и подключить быстро обозначенные цветом провода не каждому по плечу.
Изображение одного из популярнейших среди самодельщиков вольтамперметра выложено ниже,
это ампервольтметр на 100 вольт/10 ампер, он поставляется уже со встроенным шунтом. Многие радиолюбители такие измерительные приборы довольно часто приобретают для своих самоделок . Цифровой прибор может запитываться как от отдельных источников,
так и от одного эксплуатируемого и измеряемого источника напряжения. Но тут скрыт небольшой нюанс, необходимо соблюдать условие - напряжение используемого источника питания находилось в рамках 4,5-30 В.
Самодельщикам, которым еще не совсем понятно: толстый проводок черного цвета подключаем на минус блока питания, толстый проводок красного цвета - на плюс блока питания (засветятся показания шкалы вольтметра),
толстый проводок синего цвета подключаем к нагрузке, второй конец от нагрузки приходит на плюс блока питания (засветятся показания шкалы амперметра).
Для многих целей часто нужно применять вольтамперметр. Будь то лабораторный блок питания или зарядное устройство. В этой статье речь пойдет о довольно дешевом, но очень распространенном китайском вольтамперметре с маркировкой dsn-vc288. Этот довольно миниатюрный прибор может измерять напряжение от 0 до 100 Вольт и ток в диапазоне от 0 до 10 Ампер. Разрешение (шаг) по напряжению составляет 0.1 Вольт по току — 0.01 Ампер.
Подключается прибор просто: трех контактный разъем — это подача питания и подача измеряемого напряжения. Питание в диапазоне от 5 до 36 Вольт, а измеряемое напряжение собственно это то, которое будем замерять. Второй двух контактный разъем — предназначен для измерения тока включается в разрыв измеряемой цепи. Также на плате находятся два переменных резистора с обозначениями I_ADJ и V_ADJ. Это калибровка тока и напряжения соответственно.
Первое включение вольтамперметра dsn-vc288 выявило некоторые проблемы. Напряжение он измеряет отлично, а вот ток не очень. Измерения нестабильны цифры постоянно скачут, и что самое плохое нелинейность (калибруем при токе 100 мА, а при токе 1 А показания уплывают и чем дальше тем больше). Первым делом подозрения упали на шунт. Вместо него я взял несколько резисторов типоразмера 2512 и сопротивлением 0.02 Ом, и начал поочередно параллельно их впаивать, для подбора нужного сопротивления (кстати этим способом можно уменьшить верхний предел измерения по току, но увеличить точность на малых токах).
Но такая замена шунта не дала нужного эффекта — нелинейность сохранялась. И тогда на просторах интернета я обнаружил еще одну доработку этого вольтамперметра, которая заключалась в установке дополнительной перемычки (на фото видно куда и откуда она идет). Делать ее нужно проводом потолще.
У меня это провод сечением 0.75 мм, сложенный вдвое и обтянут термоусадкой. После этого показания тока вольтамперметра стали стабильны и линейны. С помощью подстроечного резистора я откалибровал ток, затем измерил получившееся его сопротивление и заменил его на сборку из двух постоянных резисторов. Это было сделано для того чтобы в будущем не приходилось снова калибровать прибор если настройка поплывет.
После таких доработок собрал вольтамперметр dsn-vc288. Теперь прибор готов к применению.
Для своего очередного проекта (переделка ATX БП 580W в лабораторный), купил вышеназванный индикатор . Не сразу и не вовремя выяснилось, что вход питания у него гальванически связан с минусовым входом шунта. Это вносит ощутимую погрешность при питании индикатора от того-же источника, с которого измеряется ток (погрешность вплоть до ампера с моим шунтом на 50А!). Можно было, конечно, нагородить ещё одну дежурку и от неё запитать индикатор, но мне показалось это слишком жирным и я решил колупнуть сам индикатор.
Поиском в интернете нашёл его брата близнеца YB27VA и его типовую схему. Сразу скажу, что схема моего прибора немного отличается. Суть переделки заключается в отвязывании дифференциального входа операционного усилителя ad8605 (маркирован как B3A) от общего провода питания. Для переделки потребуются начальные навыки реверс инженеринга (чтобы убедиться, что схема та самая), пайки мелких деталей и знание закона Ома:)
Схема до переделки:
Схема после:
Красным обозначены перерезанные дорожки. От резистора R6 решил отказаться, поскольку, похоже, он нужен только для того, чтобы амперметр показывал «0» при отключенном шунте. Так же перенос питания ad8605 (2 ножка) не является необходимым (судя по испытаниям в симуляторе).
Вторая переделка решает проблему, связанную с тем, что индикатор не «видит» первые ~180мА тока, то есть при подаче на шунт 1А прибор показывает 0,8А, если подать 0,2, то ноль и тд. Это связано со смещением входа ОУ и АЦП. Его можно посчитать, зная сопротивление шунта и величину, на которую прибор «врёт». У меня вышло 270мкВ на входе ОУ. Это смещение легко создать искусственно, добавив один резистор в схему, в результате прибор начнёт измерять от нуля.
В моём случае потребовалось добавить резистор 1140кОм от интегрального стабилизатора на 3В до "+" входа ОУ. Этот резистор, совместно с R7 и шунтом образовывает делитель, задающий начальное смещение.
Составной резистор получился ровно столько, сколько нужно, за счёт погрешности одного из них:)
В результате он теперь измеряет, начиная с 50мА, до 50А с минимальным шагом примерно 20мА (0 тоже показывает). Линейность тоже не подкачала, но, иногда, пропускает единицу, например с 0,12 сразу на 0,14 перескакивает.
Достигнутая точность приятно меня удивила, получился настоящий измерительный прибор, который можно использовать в лабораторном БП в качестве основного индикатора. Которому даже можно верить:) (это касается, по крайней мере, тока). Непонятно, почему китайцы решили сэкономили на паре копеечных деталей. Их стоимость явно на порядок ниже остальных комплектующих, того же ad8605, например. Пользуйтесь хорошими приборами:)
Ещё фотки с результатами измерений:
P.S. Уже хотел было опубликовать статью, но решил проверить - а как там с напряжением дела обстоят? Оказалось, что тоже не хорошо обстоят - на 0,1В прибор врёт, и элегантно это не пофиксить, потому что нижний резистор подстроечный. Но я всё равно запаял туда резистор на 20МОм и результат меня устроил)
Получил с AliExpress парочку электронных встраиваемых вольтметров модели V20D-2P-1.1 (измерение постоянного напряжения), цена вопроса 91 цент штука. В принципе можно сейчас и дешевле найти (если хорошо поискать), но не факт что это не будет в ущерб качеству сборки прибора. Вот его характеристики:
- рабочий диапазон 2,5 В — 30 В
- цвет свечения красный
- габаритный размер 23 * 15 * 10 мм
- дополнительного питания не требует (двухпроводной вариант)
- есть возможность подстройки
- частота обновления: около 500 мс/время
- обещанная точность измерения: 1% (+/-1 разряд)
И всё было бы хорошо, поставил по месту и пользовался, да попалась на глаза информация о возможности их доработки – добавление функции измерения тока.
Цифровой китайский вольтметр
Приготовил всё необходимое: двухполюсной тумблер, выводные резисторы – один МЛТ-1 на 130 кОм и второй проволочный на 0,08 Ом (изготовил из нихромовой спирали диаметром 0,7 мм). И целый вечер согласно найденной схемы и руководства по её реализации соединял это хозяйство проводами с вольтметром. Безрезультатно. То-ли догадливости в понимании недосказанного и недочерченного в найденном материале не хватило, то ли имели место отличия в схемах. Вольтметр не работал никак вообще.
Подключаем модуль цифровой вольтметр
Пришлось выпаивать индикатор и изучать схему. Тут уже требовался не маленький паяльник, а махонький, так, что повозился изрядно. Зато в течении следующих пяти минут, когда вся схема стала доступна обзору, всё–всё понял. В принципе знал, что с этого и нужно начинать, но уж очень хотелось решить вопрос «по лёгкому».
Схема доработки V-метра
Схема доработки: амперметр в вольтметр
Так родилась эта схема соединения дополнительных электронных компонентов с уже существующими в схеме вольтметра. Отмеченный синим цветом штатный резистор схемы подлежит обязательному удалению. Скажу сразу отличия от других схем приведённых в интернете нашёл, например соединение подстроечного резистора. Всю схему вольтметра перерисовывать не стал (повторять не собираюсь), начертил только ту часть, которая необходима для доработки. То, что питание вольтметра нужно делать отдельным считаю очевидным, всё-таки начало отсчёта в показаниях должно начинаться с нуля. В дальнейшем выяснилось, что питание от батарейки или аккумулятора не подойдет, ибо токопотребление вольтметра при напряжении в 5 вольт составляет 30 мА.
Плата — модуль китайский вольтметр
После сборки вольтметра взялся за суть действа. Мудрствовать не буду, просто покажу и расскажу, что с чем соединить, чтобы всё получилось.
Пошаговая инструкция
Итак , действие первое – из схемы выпаивается СМД резистор сопротивлением 130 кОм стоящий на входе плюсового провода питания, между диодом и подстроечным резистором 20 кОм.
Подключаем резистор в вольтметр-амперметр
Второе . На освободившейся контакт, со стороны подстроечника припаивается провод желаемой длины (для пробы удобно 150 мм и лучше красного цвета)
Выпаять СМД резистор
Третье . На дорожку соединяющую резистор 12 кОм и конденсатор, с «земляной» стороны припаивается второй провод (например синий).
Испытание новой схемы
Теперь согласно схемы и этого фото «вешаем» на вольтметр дополнение: тумблер, предохранитель и два резистора. Тут главное правильно подпаять вновь установленные красный и синий провода, впрочем, не только их.
Блок вольтметр переделываем в А-метр
А вот тут проводов побольше, хотя всё и просто:
» — парой соединительных проводов подсоединён э/двигатель«отдельное питание вольтметра » — аккумулятор с ещё двумя проводами
«выход блока питания » — ещё парочка проводов
После подачи питания на вольтметр сразу высветилось «0,01», после подачи питания на электродвигатель измеритель в режиме вольтметра показал напряжение на выходе блока питания равное 7 вольтам, затем переключил в режим амперметра. Переключение производил при отключении подачи питания на нагрузку. В дальнейшем вместо тумблера поставлю кнопку без фиксации, так безопасней для схемы и удобней для эксплуатации. Порадовало то, что всё заработало с первой попытки. Однако показания амперметра были отличные от показаний на мультиметре больше чем в 7 раз.
Китайский вольтметр — амперметр после переделки
Тут и выяснилось, что проволочный резистор вместо рекомендованного сопротивления 0,08 Ом имеет 0,8 Ом. Ошибся в измерении при его изготовлении в подсчёте нулей. Вышел из положения так: крокодил с минусовым проводом с нагрузки (оба чёрные) подвинул по распрямлённой нихромовой спирали в сторону входа с блока питании, тот момент, когда показания мультиметра и доработанного теперь уже ампервольтметра совпали и стали моментом истины. Сопротивление задействованного участка нихромовой проволоки составило 0,21 Ом (мерил приставкой к мультиметру на пределе «2 Ом»). Так что это даже и не плохо получилось, что вместо 0,08 резистор получился 0,8 Ом. Тут как не считай, по формулам, всё равно придётся подгонять. Для наглядности результат своих хлопот записал на видеоролик.
Видео
Приобретение данных вольтметров считаю удачным, вот только жаль, что их нынешняя цена в том магазине сильно выросла, без малого 3 доллара за штуку. Автор Babay iz Barnaula.
