Встраиваемый цифровой вольтметр — амперметр из Китая. Работает точно, но конструкция не безупречна
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 — о т $ 2.75 до $3.45.
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).
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 — о т $ 2.75 до $ 3.45 .
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.
Порекомендуйте эту страницу друзьям и одноклассникам
Как подключить вольтметр амперметр
Очень часто начинающие радиолюбители задают один и тот же вопрос: — Как подключить универсальный китайский вольтметр амперметр к самодельному зарядному устройству или регулируемому блоку питания? В последнее время меня буквально заваливают вопросами, как подключить, куда подключить. Поэтому я решил написать специально отдельную статью, в которой подробно расскажу, как и каким образом подключить китайский вольтметр амперметр к зарядному устройству или самодельному регулируемому блоку питания.
На сегодняшний день существует две популярные китайские, универсальные модели вольтметров амперметров со встроенным шунтом, которые так любят покупать в Китае на АлиЭкспресс все без исключения начинающие и профессиональные радиолюбители.
Давайте детально рассмотрим две модели самых популярных вольтметров амперметров китайского производства.
Оба прибора имеют пять проводов для подключения к блоку питания. У первого слева три толстых провода (черный, синий, красный) и два тонких (черный, красный). Тонкие провода предназначены для питания прибора: красный плюс, черный минус. Толстые провода: Черный минус амперметра, синий выход амперметра, красный вход вольтметра.
Второй прибор также имеет пять проводов три тонких (черный, красный, желтый) и два толстых провода (черный, красный). Тонкие провода предназначены для питания прибора: красный плюс, черный минус, желтый вход вольтметра. Толстые провода: черный минус амперметра, красный выход амперметра.
В каждый китайский универсальный измерительный прибор (КУИП) встроен измерительный шунт для амперметра, а это большой плюс, потому, что не надо ничего «колхозить», сделано по принципу «поставил и забыл». В некоторых КУИПах шунт изогнутый буквой «М» и блестящий, мне достались экземпляры с медным «П» образным шунтом. Как я понял, на качество измерений форма и цвет шунта никак не влияет.
У приборов на плате имеются подстроечные SMD резисторы с помощью которых, есть возможность подкорректировать показания вольтметра и амперметра.
На этом рисунке изображена схема подключения вольтметра амперметра первой модели к зарядному устройству из компьютерного блока питания.
Схема подключения вольтметра амперметра и вентилятора к зарядному устройству из компьютерного блока питания
Питание прибора осуществляется от отдельного источника питания в данном случае это пяти вольтовая зарядка от телефона, которую легко разместить в корпусе блока питания. Дело в том, что если подключить вольтметр амперметр к регулируемому выходу блока питания, то при понижении напряжения менее 4.5В прибор просто перестанет работать. Скорость вентилятора то же будет снижаться, но при низком напряжении радиаторы блока питания будут немного теплыми и ничего страшного не произойдет.
При выходном напряжении более 12В стабилизатор напряжения L7812CV включается в работу и тем самым поддерживает постоянное напряжение на вентиляторе не более 12В.
На этом рисунке изображена схема подключения вольтметра амперметра второй модели к зарядному устройству из компьютерного блока питания.
Схема подключения вольтметра амперметра и вентилятора к зарядному устройству из компьютерного блока питания
С зарядным устройством из компьютерного блока питания все понятно. Давайте рассмотрим схему подключения китайского вольтметра амперметра первой модели к регулируемому блоку питания. В верхней части схемы изображен регулируемый блок питания с защитой от короткого замыкания, состоящий из диодного моста, конденсатора, стабилизатора напряжения LM317, транзистора MJE13009, переменного резистора и трех постоянных резисторов.
Схема подключения вольтметра амперметра к регулируемому блоку питания
В нижней части схемы вентилятор и китайский вольтметр амперметр подключаются через стабилизатор напряжения L7812CV к выходу диодного моста параллельно конденсатору С1. Стабилизированное напряжение на вентиляторе и КУИПе не более 12В.
На этом рисунке изображена схема подключения китайского вольтметра амперметра второй модели к регулируемому блоку питания.
Схема подключения вольтметра амперметра к регулируемому блоку питания
Многие радиолюбители предпочитают устанавливать в зарядные устройства и регулируемые блоки питания аналоговые китайские измерительные приборы (КИП) за многие годы не утратившие своей популярности. Поэтому предлагаю рассмотреть схему подключения классического стрелочного вольтметра и амперметра.
На этом рисунке изображена схема подключения вольтметра и амперметра со встроенным токоизмерительным шунтом.
Схема подключения вольтметра и амперметра со встроенным шунтом к блоку питания
Вольтметр подключается параллельно к источнику питания с соблюдением полярности. На приборе должны быть отметки плюс и минус. Амперметр обычно подключают в разрыв минусового провода после вольтметра. Так же можно подключить в разрыв плюсового провода на точность измерений способ подключения прибора никак не влияет. Главное условие, соблюдение полярности.
Иногда бывают амперметры без встроенного токоизмерительного шунта. Тогда шунт приходится покупать отдельно. Чтобы у вас не было дополнительных расходов, перед покупкой амперметра всегда уточняйте у продавца наличие шунта внутри прибора. Иногда стоимость отдельного шунта больше стоимости прибора со встроенным шунтом.
На этом рисунке изображена схема подключения вольтметра и амперметра с отдельным токоизмерительным шунтом к блоку питания.
Схема подключения вольтметра и амперметра с отдельным шунтом к блоку питания
Шунт всегда подключается параллельно амперметру. Без него прибор просто сгорит. Как подобрать шунт? Если прибор рассчитан на 10А, значит и шунт должен быть на 10А. На каждом шунте имеется маркировка указывающая на какую силу тока он рассчитан.
Ну вот и все, моя статья подошла к концу, у вас теперь есть новая пища для размышлений.
Друзья, желаю вам удачи и хорошего настроения! До встречи в новых статьях!
Рекомендую посмотреть видеоролик о том, как подключить вольтметр амперметр
