Вольтметр/амперметр постоянного тока 0-100В и 0-100А с шунтом.
Добрый день. Несколько слов про вольтметр, который вы видите на фото.
Честно говоря, до сих пор не пойму, почему не купил мультиметр… Наверное, понравился компактный размер и цветное табло, хороший диапазон измерений (от 0 до 100В и от 0 до 100А), однако, как показала практика, следовало посоветоваться с электриком).
Сам-то я с электроникой на «пошел ты на фиг», хотя ток иногда померить где-нибудь, скажем, на тестах тех же китайских блоков питания, было бы интересно…
В общем заказал. Вольтметр пришел в ПЭ пакетике с шунтом.
Инструкции не было, поэтому полез искать схему подключения. Нашел.
Решил померить ток в блоке питания своего телефона, для чего разобрал хаб, разрезал проводки и на скрутках (не паять же)) по-быстрому собрал.
Цифры зажглись.) Вольтаж еще, если и похож на правду, то вместо силы тока вольтметр показал какую-то ересь.
При подключении нагрузки — шнура телефона к USB хабу, тот вообще отказался заряжаться.
В общем, после нескольких дней колдований, я все-таки решил занести его на работу и отдать человеку с нехилыми радиотехническими знаниями.
Эксперт исследовал его, и даже нашел типовую схему в интернете.
Типовая схема. (сопротиления нет, встроенного шунта нет)
Оказалось, что данные вольтметры являются с одной стороны универсальными, а с другой — могут сильно отличаться друг от друга. Например, данная модель вольтметра вообще не может мерить силу тока без подключения шунта.
В описании на сайте написано, что можно подключать вольтметр напрямую при измерении токов до 10А, неправда, в этом вольтметре нет встроенного шунта, значит подключать придется по-любому через внешний шунт. Схема которую я нашел не подходит, электронщик нарисовал мне свою, как следует подключать этот вольтметр.
Как только я подключил по его схеме, телефон начал заряжаться, а вольтметр стал показывать вольтаж точно, но силу тока опять показывал в районе 50А.
Без нагрузки
С нагрузкой
Причем реагировал на касание к корпусу и проводам на шунте.
Кстати, позже оказалось, что прибор чувствителен к собственному питанию. Хоть и написано, что его можно питать от 4,5В до 30В, на обычном китайском блоке питания 5В для телефона, показывал странные показания, при подключении 12В блока питания стал работать стабильно.
Электрик высказал мнение, что, вероятнее всего, данная модель не подходит для измерения маленьких токов. Также имеет значение сечение проводов, провода в моей «схеме» тонкие и неплотно прикручены к шунту.
В общем, эти вольтметры в какой-то мере универсальные, как я понял, их можно встроить в любой прибор или панель, скажем, в зарядное для авто аккумулятора, или даже в саму машину, чтобы отслеживать ток и напряжение на аккумуляторе, но для моих целей (измерять малые токи) эта модель не подходит.
Следовало прикупить подешевле и попроще, с диапазоном измерений до нескольких Ампер, например такой.
У таких вольтметров и чувствительность была бы побольше и показания точнее для малых токов…
Электрик прибор похвалил, в нем есть калибровка показаний вольтажа и силы тока, но, поскольку машины у меня нет, вероятнее всего продам я его, и куплю попроще. А может и правда — лучше мультметр).
Всем спасибо за внимание, удачи в покупках.
Доработка китайского вольтамперметра WR-005 / Хабр
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.
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)
» Ссылка на девайс на али
» Обзоры его брата-близнеца
Блок питания Hesai 30 В ~ 3 А проверенный комплект
(Опубликовано 05.03.2021)
Менее чем за пять евро вы можете купить полный комплект электроники для регулируемого стабилизированного источника питания до 30 В и 3 А. С трансформатором, радиатором и двумя дополнительными счетчиками вы можете собрать полный лабораторный источник питания по низкой цене. .
|
Знакомство с блоком питания Hesai 30 В ~ 3 А
Готовое изделие и сумма, которую вы за него платите
Чтобы перейти к делу, на рисунке ниже показан результат сборки этого комплекта. Печатная плата размером 85 мм на 85 мм, на которой можно припаять всю управляющую электронику для регулируемого и стабилизированного лабораторного источника питания. Этот источник питания может, в соответствии со спецификациями, обеспечивать выходное напряжение от 0 до 30 В постоянного тока при регулируемом постоянном токе до 3 А.
- Печатная плата с электроникой продается на AliExpress менее чем за пять евро и на Banggood за 6,31 евро.
- Радиатор с вентилятором, предлагаемый Banggood за 4,50 евро.
Конечно, вам нужно будет купить еще хотя бы один трансформатор, к этому мы еще вернемся в ходе этого рассказа.
| Результат часовой работы стоит менее одиннадцати евро. (© 2021 Йос Верстратен) |
Сборочный комплект этого блока питания
Как и большинство китайских поставок мелких вещей, этот комплект поставляется небрежно упакованным в конверт на воздушной подушке. В результате в нашем примере контакты обоих потенциометров были полностью согнуты, и их можно было снова согнуть прямо только с особой осторожностью, не сломав корпус потенциометра. Вы можете заказать этот комплект на Banggood:
Ссылка для заказа ➡ Комплект печатной платы блока питания Hesai
| Так поставляется комплект платы питания. (© 2021 Jos Verstraten) |
Качество поставляемых комплектующих
Отличное, придраться не к чему.
| Компоненты в упаковке. (© 2021 Jos Verstraten) |
Качество печатной платы
Не на что жаловаться. Разумеется, печатная плата двусторонняя и снабжена паяльной маской и шелкографией компонентов. Площадки настолько большие, что спаять эту плату не составит труда даже для не очень опытного любителя.
Две стороны печатной платы. (© Hesai) |
Технические характеристики
Согласно данным производителя, этот регулируемый источник питания соответствует следующим спецификациям:
— Входное напряжение: 24 В перем. — Входной ток: 3 А макс.
— Выходное напряжение: 0–30 В пост. тока
— Пульсации и шум: 0,01 % макс.
— Постоянный ток: 2 мА ~ 3,0 А
— Светодиодная индикация в режиме CC
Схема блока питания
На рисунке ниже воспроизведена схема, опубликованная Hesai. В оригинале мы нашли одну ошибку, положение R5, но мы ее исправили. Схема не очень похожа на известную незамысловатую схему линейного стабилизированного источника питания. Поэтому некоторые пояснения приветствуются. Цвета обозначают компоненты различных блоков.
Напряжение трансформатора 24 В выпрямляется четырьмя диодами моста VDS1 и сглаживается большим конденсатором С1 емкостью 3300 мкФ.
Резистор R1 быстро разряжает этот электролит при отключении питания.
Чтобы можно было управлять при выходном напряжении 0 В, системе необходимо отрицательное напряжение питания. Была выбрана простая схема накачки, состоящая из диодов VD4 и VD5 и двух электролитических конденсаторов С6 и С7. Отрицательное напряжение на C6 стабилизируется на уровне около -5,1 В через R16 и VD3. Это напряжение используется для питания двух ОУ ОР1 и ОР2, а также необходимо для работы схемы на транзисторе VT3.
Через стабилизатор VR1 из положительного напряжения питания формируется стабилизированное напряжение 24 В для питания вентилятора радиатора.
Внутреннее опорное напряжение генерируется операционным усилителем OP3. Это очень странная и редко используемая схема! Стабилитрон VD6 на 5,1 В использован из-за его малого температурного дрейфа. Когда устройство включено, обратная связь вокруг этого операционного усилителя приводит к тому, что выход этой ИС становится положительным.
В какой-то момент выходное напряжение выросло настолько, что стабилитрон встал в свою стабилитронную область. В этот момент цепь вокруг ОР3 успокоится и на резисторе R22 появится стабильное напряжение около 10,2 В. Одинаковые резисторы R24 и R25 обеспечивают двукратное усиление ОУ напряжения стабилитрона. Это напряжение около 10,2 В используется как опорное для потенциометров тока и напряжения R21 и R13.
| Полная принципиальная схема цепи управления. (© Hesai) |
Цепь (зеленая) вокруг операционного усилителя OP1 регулирует и стабилизирует выходное напряжение источника питания. Через делитель напряжения R9/R10 часть выходного напряжения подается на инвертирующий вход ОУ. Неинвертирующий вход подключен к напряжению на ползунке R13 через резисторы R11 и R12. Как всегда, операционный усилитель будет стремиться к одинаковым напряжениям на обоих входах.
ОУ через резистор R3 будет управлять дарлингтонскими транзисторами VT2/VT1 до тех пор, пока не будет достигнуто это равенство напряжений на обоих его входах.
Фиолетовая цепь ограничивает ток до регулируемого максимального значения. Резистор R6 используется как датчик тока. Инвертирующий вход ОУ ОР2 через резистор R17 устанавливается на ноль вольт отрицательного выхода источника питания. Неинвертирующий вход устанавливается на небольшое положительное напряжение, обеспечиваемое ползунком потенциометра R21. Таким образом, когда от источника питания не поступает ток, неинвертирующий вход OP2 находится под более положительным напряжением, чем инвертирующий. Выход ОУ максимально положителен, а диод VD2 находится в непроводящем состоянии.
Теперь предположим, что источник питания нагружен увеличивающимся током. Этот ток создает возрастающее напряжение на резисторе датчика R6. В результате на инвертирующем входе ОР2 будет возрастающее положительное напряжение. В какой-то момент ток, подаваемый источником питания, становится настолько большим, что падение напряжения на R6 превышает напряжение, установленное на неинвертирующем входе OP2 через R21.
Выход операционного усилителя становится отрицательным. Диод VD2 начнет проводить, что приведет к значительному уменьшению напряжения на неинвертирующем входе OP1.
OP1 теперь будет подавать на Дарлингтон меньший ток, уменьшая выходное напряжение источника питания. Таким образом, система обратной связи вокруг OP2/OP1 гарантирует, что падение напряжения на датчике тока R6 остается равным напряжению, подаваемому на неинвертирующий вход операционного усилителя OP2 потенциометром R21. Другими словами, источник питания обеспечивает постоянный ток.
При переходе системы в режим постоянного тока (СС) база транзистора VT4 подтягивается к отрицательному напряжению через резистор R15. Этот полупроводник начинает проводить, и светодиод HL1 загорается, указывая на переход из режима CV в режим CC.
Наконец, транзистор VT3 присутствует в качестве защиты от нежелательных всплесков напряжения на выходе при включении или выключении блока питания. При включении источника питания база этого транзистора подключается к отрицательному напряжению питания через резистор R5.
Транзистор роли не играет. При отключении питания отрицательное питание почти сразу исчезает. Это связано с тем, что в этой схеме всего два маленьких электролитических конденсатора по 47 мкФ и они разряжаются почти сразу. В результате база транзистора VT3 через резистор R4 подключается к плюсу и начинает проводить. Управление Дарлингтоном подключено к земле. VT1 сразу переходит в непроводящее состояние и выходное напряжение блока питания уходит в ноль без каких-либо странных переходных явлений. Теперь большой конденсатор C1 разряжается через резистор R1.
Охлаждение силового транзистора
Как уже писали, в базовую комплектацию не входит охлаждение для VT1. Вы можете сделать что-то для него самостоятельно, а также можете заказать специальную упаковку, изготовленную специально для этой печатной платы. Этот комплект стоит всего 4,50 евро и может быть заказан по адресу:
Ссылка для заказа ➡ комплект охлаждения
В комплект входит алюминиевый радиатор размером 45 мм на 50 мм, толщиной 18 мм и небольшой вентилятор на 24 В постоянного тока.
Прикрепить вентилятор к радиатору четырьмя винтами из комплекта поставки можно довольно странным образом. Затягивая эти четыре самореза, вы зажимаете саморезы между ламелями профиля. Это кажется довольно неуклюжим способом крепления, но на практике работает очень хорошо. Вентилятор действительно застрял на профиле. Убедитесь, что сторона вентилятора с заводской табличкой прилегает к профилю. Затем воздух продувается между ламелями радиатора и максимально охлаждается.
В середине радиатора имеется отверстие с резьбой М3 для установки транзистора VT1.
| Детали для охлаждения силового транзистора. (© Banggood) |
Сетевой трансформатор
Вы должны питать печатную плату напряжением 24 В переменного тока. Китайские компании, занимающиеся доставкой по почте, рекомендуют трансформатор, который может выдавать 3 А, но это стоит 40,50 евро:
Ссылка для заказа ➡ Китайский трансформатор, 3 А
Мы считаем, что это большие деньги для такого простого блока питания, поэтому мы отправились на поиски альтернативы.
Мы нашли TMB50/002M/1 от Indel в различных европейских компаниях, занимающихся доставкой по почте. Он может выдавать максимальный ток 2 А, но стоит всего 18,65 евро. Двух ампер более чем достаточно для простого лабораторного блока питания, поэтому мы выбрали этот трансформатор:
Ссылка для заказа ➡ Трансформатор TMB50/002M/1, 2 А
Однако читайте также наш комментарий далее рассказ о значении вторичного напряжения трансформатора!
| Два действующих сетевых трансформатора, справа изд. (© 2021 Jos Verstraten) |
Дополнительно: десятиоборотные потенциометры
Вы можете начать работу с описанными компонентами и собрать дешевый регулируемый лабораторный источник питания. Тем не менее, есть ряд полезных дополнений, которые мы можем порекомендовать. Два миниатюрных потенциометра работают, конечно, но нет возможности точно установить напряжение и ток.
Лучше использовать десятиоборотные потенциометры. Они доступны в китайских компаниях, занимающихся доставкой по почте, очень дешево, по 2,83 евро за штуку.
Ссылка для заказа ➡ Десятооборотный потенциометр
| Десятиоборотный потенциометр упрощает работу с блоком питания. (© Banggood) |
Абсолютно необходимые дополнительные устройства: измерители напряжения и тока
Ни один блок питания не обходится без измерителей напряжения и тока. Сейчас все используют для этой цели цифровые щитовые счетчики. Однако мы не считаем это обязательным для источника питания, так как нет необходимости знать значения подаваемого напряжения и тока с большой точностью. Кроме того, цифровые щитовые счетчики должны быть запитаны, что обычно является проблемой при их установке в устройство. Вот почему мы рекомендуем два аналоговых панельных счетчика типа 85C1 ниже.
Эти измерители на 30 В и 3 А с точностью ±2,5 % и размерами 65 мм на 56 мм стоят всего около 4,50 евро каждый и достаточно точны, чтобы их можно было встроить в блок питания для хобби-лаборатории.
Ссылка для заказа ➡ Вольтметр 85С1
Ссылка для заказа ➡ Амперметр 85С1
| Два недорогих аналоговые счетчики для вашего источника питания. (© Banggood) |
Простой расчет стоимости
Если мы добавим 10,00 евро на кнопки, сетевой кабель, сетевой выключатель, держатель предохранителя и 4-миллиметровые детали шасси, мы получим в общей сложности приблизительно € 55,00 для этого блока питания. Конечно, вам придется строить жилье самостоятельно!
Сборка блока питания Hesai
Инструкции по сборке
Как обычно для китайских товаров, этот комплект поставляется без инструкции по сборке.
Вы можете, конечно, спаять этот комплект без какой-либо документации, основываясь на этикетках компонентов на печатной плате. Однако мы нашли в Интернете сайт, с которого можно скачать очень подробное описание конструкции (33 страницы!) этого блока питания.
Ссылка для скачивания ➡ инструкция по сборке
Нам нечего добавить, кроме этой фотографии, на которой хорошо видно, как установить вентилятор на радиатор и как потом прикрутить его к плате.
(© Hesai) 
Это означает, что общее напряжение между выводами питания этих ИС составляет 39,73 В! Однако в паспорте TL081CP показано, что абсолютное максимальное напряжение питания этого операционного усилителя должно составлять всего 36,0 В. Конечно, трудно исследовать, что означает это перенапряжение для долговременной работоспособности схемы. В любом случае то, как дизайнеры обращаются с этими операционными усилителями, не заслуживает награды за красоту! 
Чтобы исследовать это, мы установили источник питания на напряжение 12 В, ток 1 А и подключили его к резистору 22 Ом. Затем мы включали и выключали источник питания и наблюдали за выходным напряжением на нашем осциллографе. На картинке ниже мы объединили оба наблюдения в одну фотографию. Это ясно показывает, что блок питания действительно ведет себя хорошо. Обратите внимание на разницу в скорости отсчета времени при включении и выключении! Что поразительно, так это то, что напряжение нарастает очень быстро, намного быстрее, чем может зарядить большой резервуар-элко С1. Схема на транзисторе VT3, по-видимому, включает выходное напряжение только в момент заряда резервуара-элко. 
Мы измеряли пульсации аналоговым милливольтметром Philips PM2454. Чтобы представить результаты в перспективе: между холостым ходом и полной нагрузкой выходное напряжение падает всего на 47 мВ. Это эквивалентно внутреннему сопротивлению 0,023 Ом. 
ведет себя очень хорошо. При токе нагрузки до 1,0 А выходное напряжение остается постоянным с точностью до милливольт. Общее падение напряжения 21 мВ соответствует внутреннему сопротивлению всего 0,01 Ом. Осциллограмму публиковать нет смысла, т. к. она равна таковой при выходном напряжении 5,0 В. 
К нашему удивлению, это действительно так, см. таблицу ниже. Через пятнадцать минут температура радиатора стабилизировалась на отметке 62 °C. По-видимому, влияние такого маленького вентилятора сильно влияет на отвод выделяемого тепла. 
Затем мы отслеживали тенденцию этого тока и температуру радиатора. Результаты суммированы в таблице ниже и снова превосходны. Ток изменяется всего на 23 мА или 1,1 %. 
. Что ж, это разочаровывает! Милливольтметром измеряем переменное напряжение не менее 48 мВ на выходе. Изображение ниже появляется на экране осциллографа. Таким образом, в режиме CC наблюдаются очень большие пульсации выходного напряжения странной формы. Если потенциометр тока будет включен до тех пор, пока светодиод не погаснет, а источник питания не вернется в режим CV, эта большая пульсация исчезнет, как снег на солнце. 
