Mehrkanal-Voltmeter-Modul

Heute stelle ich ein etwas ungewöhnliches Gerät vor. Genau genommen weiß ich nicht einmal, wie ich diesen Testbericht passend betiteln soll, denn das Gerät ist nicht nur ein Voltmeter – aber für mich steht diese Funktion hier wohl doch im Vordergrund.
Der Bericht wird nicht besonders lang, teils wegen der speziellen Eigenschaften des Geräts, teils weil es einfach nicht viel darüber zu schreiben gibt.


Vor nicht allzu langer Zeit habe ich die Platine eines regelbaren 80-V-Netzteils und eine elektronische Last vorgestellt. Auch das Voltmeter soll zusammen mit ihnen als Teil eines Mehrkanal-Testers für Akkus zum Einsatz kommen.

Tatsächlich habe ich bereits ein Produkt nicht nur von diesem Verkäufer bzw. Hersteller getestet, sondern sogar von derselben Produktseite. Damals ging es um den Sousim-Controller für elektronische Lasten. Er funktioniert einwandfrei und kommt bei mir gelegentlich zum Einsatz. Diesmal brauchte ich ein Mehrkanal-Voltmeter und erinnerte mich deshalb an dieses Angebot.

Seltsamerweise kam es vom Versanddienstleister ohne die übliche Tüte an.


Aber diese Verpackung ist wirklich eine Premiere für mich. Natürlich vielen Dank an den Versanddienstleister, dass er sich um die Unversehrtheit der Ware gekümmert hat. Aber ein Karton im Karton ist schon etwas ... originell, vor allem wenn man bedenkt, dass der Versand nach Gewicht berechnet wird.
Ich habe sogar ein Unboxing-Video aufgenommen. Da es aber nur am Rande mit dem Testbericht zu tun hat, steckt es im Spoiler.


Neben der Messplatine selbst brauchte ich noch vier weitere Dinge:
1. Gehäuse
2. Temperatursensor
3. Strommess-Shunt
4. Bluetooth-Modul

Die letzten beiden Punkte habe ich nicht bei Tao gekauft, weil der Shunt bei uns günstiger ist und ich ein Bluetooth-Modul hatte – sogar mehr als eins.
Wegen der Besonderheiten bei Bestellungen über eine einzige Seite musste ich beim verwendeten Vermittler allerdings Bestellungen auf verschiedenen Produktseiten aufgeben. Manchmal kann man mehrere Lose nicht über eine Seite bestellen, die Berechnung stimmt dann nicht – eine Eigenheit von yoybue.

Letztendlich hat der Verkäufer ganz ohne Rückfragen selbst verstanden, dass ich die Teile zusammen verwenden wollte, und ich bekam das Messgerät im Gehäuse und mit angelötetem Temperatursensor :)


Ganz ohne Schwierigkeiten ging es aber nicht: Wie sich herausstellte, waren die Anschlusskabel für die Akkus entweder nicht im Lieferumfang enthalten oder man hatte vergessen, sie beizulegen. :(


Ein paar Worte zum Lieferumfang und den einzelnen Teilen.
Zuerst das Gehäuse. Es kostet etwa 2.2 Dollar – Link.
Die Platine sitzt sehr fest. Nachdem ich die vier Schrauben herausgedreht hatte, bekam ich sie nur mit Mühe heraus.


Das Gehäuse ist für den Schalttafeleinbau gedacht, also zur Montage an der Gerätefront. Beim letzten Mal hatte ich mich gegen so ein Gehäuse entschieden, aber diesmal brauche ich genau so eines. Außerdem ist die Montage damit deutlich einfacher.
Die Einbaumaße des Gehäuses betragen 92kh64mm


Vorn sitzt ein recht großes, hintergrundbeleuchtetes Matrix-LCD.


Rechts befinden sich wie beim letzten Mal drei Bedientasten. Eine LED gibt es diesmal allerdings nicht, obwohl im Gehäuse Platz dafür vorgesehen ist.
Das Display ist gerade eingebaut, aber die Befestigungslöcher scheinen falsch positioniert zu sein: Die Stifte stehen irgendwie schräg.


Als zweite Ergänzung gibt es einen Temperatursensor. Er kostet 1.76 Dollar – Link
Der Temperatursensor gefällt mir: Er ist ziemlich groß, hat ein Metallgehäuse und ein flexibles Kabel. Die Länge beträgt zwei Meter.


Beim letzten Mal hatte ich mich darüber beklagt, dass die Platine so leer war. Diesmal sind deutlich mehr Bauteile drauf. Da ich die 24-Kanal-Version des Messgeräts bestellt hatte, sind drei achtpolige Steckverbinder, drei Multiplexer und drei DACs bestückt.


Der Verkäufer bietet zwei Varianten für die Versorgung an: 35-200V und 6-35V. Diesmal sollte das Messgerät vom selben Netzteil wie der regelbare DC-DC-Wandler versorgt werden, also mit etwa 90-95 V. Entsprechend habe ich die Variante 35-200V gewählt.
Wie schon beim letzten Mal möchte ich den großen Vorteil erwähnen, dass die Versorgung des Geräts galvanisch getrennt ist. Dadurch lässt es sich einfacher an den Shunt anschließen.


Die 24 Kanäle sind in drei Gruppen zu je 8 aufgeteilt. Jede Achtergruppe wird von einem Multiplexer 74HC4051 und einem 18-Bit-ADC – MCP3421 – bedient. Vermutlich soll das den Messvorgang beschleunigen, da der ADC nicht besonders schnell arbeitet.


1. Neben dem Anschluss für die Versorgung sitzt ein weiterer ADC. Dort sind auch die Anschlüsse für den Strommess-Shunt herausgeführt; außerdem befindet sich hier ein EEPROM-Chip.
2. Offenbar wird eine universelle Platine verwendet, die für den Anschluss verschiedener Peripheriegeräte ausgelegt ist, darunter zwei Temperatursensoren, GPS, ein TFT-Display usw.
3. An einer Stirnseite befinden sich Lötpads für zusätzliche Eingänge, einen Computer und eine externe Tastatur.
4. Da ich ein Bluetooth-Modul anschließen wollte, habe ich vor dem Einbau der Platine ins Gehäuse eine vierpolige Stiftleiste eingelötet.


Außerdem musste ich noch Folgendes dazukaufen:
1. Einen Meter Flachbandkabel mit 10 Adern. 8 wären natürlich passender gewesen, aber so eines gab es nicht. – Link
2. Einige Steckverbinder und passende Kontakte – Link
3. Einen Shunt für 10 A und 75 mV. – Link


1, 2. Wie ich schon geschrieben habe, kann man den Shunt beim selben Verkäufer auf Tao kaufen. Es stellte sich aber heraus, dass er vor Ort sogar günstiger ist.
An der Qualität gab es nichts auszusetzen, der Widerstand ist allerdings etwas zu hoch. Für 75 mV bei einem Strom von 10 A müsste der Shunt einen Widerstand von 7.5 mΩ haben. Tatsächlich liegt er deutlich höher, bei 7.72 mΩ. Das sind 2.9 % Abweichung, obwohl die Klasse 0.5 eigentlich 0.5 % erwarten lässt.
3, 4. Auch beim Flachbandkabel habe ich danebengegriffen: Statt des gewohnten mehradrigen Kabels mit Litzen habe ich eine Ausführung mit massiven Adern gekauft. Sie hat zwar einen etwas größeren Querschnitt (26 AWG statt 28) und ist ziemlich steif. Aber zum Teil habe ich mich auch davon überzeugen lassen, dass der Rasterabstand 2,54 mm beträgt und sich das Kabel theoretisch bequem für einen 2,5-mm-Stecker abisolieren lässt.


Kommen wir aber zum Messgerät selbst.
1. Beim Einschalten begrüßt euch für kurze Zeit dieser hübsche Startbildschirm, auf dem auch das Entwicklungsdatum dieser Version angegeben ist.
2. Anschließend wechselt das Gerät in den Messmodus.
3. Eine alternative Bildschirmansicht, dazu später mehr. Die mittlere Taste steuert die Hintergrundbeleuchtung. Bei längerem Drücken wird der Ah-Zähler zurückgesetzt.
4. Im Menü gibt es eine Umschaltung auf Englisch. Deshalb folgt die weitere Beschreibung mit der englischsprachigen Anzeige.


Zuerst das Einstellungsmenü und eine kurze Beschreibung einiger Punkte, die ich verstanden habe. Ins Menü gelangt man, indem man die obere Taste etwa 8–10 Sekunden gedrückt hält. Nach dem Loslassen wird der Einstellmodus aktiviert.
1. Minimale Schwellenspannung. Soweit ich das verstehe, wird damit einfach eine LED eingeschaltet, die gar nicht vorhanden ist.
2. Wie Punkt 1, aber für die maximale Schwellenspannung.
3. Datenübertragungsrate bei der Verbindung mit dem Computer, mindestens 2400, höchstens 115200.
4, 5. Auswahl des Shunt-Typs. Leider ist die Einstellung bei diesem Gerät grob und erfolgt in 1-A-Schritten. Außerdem gibt es keine genaue Kalibrierung wie beim Lastcontroller.
6. Einstellung der Abschaltzeit (?) für irgendetwas; wird hier nicht verwendet.
7, 8. Auswahl des maximalen Spannungsmessbereichs.
9. Noch eine Zeiteinstellung, deren Zweck mir ebenfalls unklar ist.


1, 2. Eine seltsame Einstellung für die Ausgabe zum Computer: 485 oder TXT. Das eine passt für mich irgendwie nicht zum anderen.
3. Auswahl der Portnummer für die 485-Schnittstelle.
4. Festlegen der Kapazität des angeschlossenen Akkus für die Anzeige des Ladezustands. Auf keinen Fall ändern! Ich habe es ausprobiert und kann jetzt nicht mehr auf 0 Ah zurückstellen. Die Werte springen folgendermaßen: 13,1, 13,0, 12,9, 7,2, 7,1, 7,0, 6,9, 6,8, #6722Ah.
5, 6. Auswahl der Anzahl der Messeingänge: 1/8/16/24/32. Das deutet darauf hin, dass sich die Anzahl der Eingänge möglicherweise selbst erweitern lässt.


Für die weiteren Experimente brauche ich einen meiner Testakkus. In diesem Fall ist es ein Samsung 10S2P.


Da der Akku außen nur zwei Anschlussleitungen hat, entfernen wir den Schrumpfschlauch.


Im Inneren befindet sich eine Schutzplatine mit Schraubklemme. Ich plane, einen Universaladapter für verschiedene Akkutypen zu bauen, damit sich alles bequemer anschließen lässt.


Der Stecker hat 11 Kontakte. Der erste ist das schwarze Kabel, also Masse. Danach folgen Plus des ersten Akkus, Plus des zweiten und so weiter bis zum zehnten, dessen Pluspol mit einem roten Kabel markiert ist. Sehr übersichtlich und praktisch.


Vor den Tests noch ein paar Worte zur Anzeige. Es gibt vier Anzeigemodi:
1. Spannung „aufsteigend“: Dieser Modus ist standardmäßig aktiv. Zuerst wird die Spannung des ersten Akkus angezeigt, dann 1+2, 1+2+3 usw.
2. Spannung jedes Akkus einzeln. Wird durch Drücken der unteren Taste aktiviert.
3. Mit der oberen Taste wechselt das Anzeigeformat. Hier sieht man die Gesamtspannung des Akkupacks, den Strom, die Temperatur und die Kapazität.
4. Drückt man in diesem Modus die untere Taste, zeigt die untere Zeile die minimale und maximale Spannung des Akkupacks an.


Wenn man die Anzahl der Eingänge ändert, ändert sich auch die Anzeige in der ersten Bildschirmansicht.
1. – 8 Akkus
2. – 16 Akkus. In diesem Modus sind die Spannungswerte klein, dafür werden die Informationen aus dem zweiten Bildschirm angezeigt: Spannung, Strom, Kapazität und Leistung. Den letzten Punkt habe ich in den anderen Anzeigevarianten nicht gefunden.
3. – 32 Akkus. Hier wird alles ziemlich klein, leider.
4. Hier habe ich die Akkukapazität auf einen Wert über null eingestellt. Das Batteriesymbol zeigt nun den Kapazitätsprozentsatz und den Ladezustand als Füllstand des Symbols an. Und jetzt kann ich dieses Symbol nicht mehr ausschalten.


Das Schwierigste bei so einem Anschluss ist, keinen versehentlichen Kurzschluss zu verursachen: Der Kurzschlussstrom wäre beträchtlich, und es gibt keinerlei Schutz, da der Anschluss vor der Schutzschaltung erfolgt. Ich habe die ganze Konstruktion mit meinem regelbaren Netzteil versorgt.


Der Anschluss erfolgte gemäß dem Schaltplan auf der Produktseite. Dort gibt es auch eine Variante mit 32 Eingängen; der Unterschied besteht in einem zusätzlichen Anschluss.


Angeschlossen – und nicht einmal etwas abgefackelt. Mehr noch: Alles funktioniert :)


Das Messgerät startet bei einer Spannung von über 33-34 V und nimmt dabei etwa 15 mA auf. Mit steigender Spannung sinkt der Strom; bei 60 V beträgt er nur noch 5 mA.


Das Strommessgerät funktioniert bei beiden Anschlussrichtungen. Zunächst habe ich es gemäß dem Schaltplan auf der Produktseite angeschlossen. Als ich dann versuchte, einen Akku zu laden, wurde der Strom negativ angezeigt. Ich habe einfach die Leitungen am Shunt vertauscht, und schon war der Strom positiv.
Entsprechend kann die Kapazität in Ah ebenfalls positive und negative Werte annehmen.


1. Im Leerlauf wird ein Strom von - 10-20 mA angezeigt, wenn das Netzteil angeschlossen ist. Liegt seine Spannung jedoch unter der Akkuspannung, sind es etwa -30 mA.
2. Erhöhe ich die Ausgangsspannung des Netzteils, beginnt der Ladevorgang und der Strom wird entsprechend positiv – allerdings höher als der tatsächliche Wert.
3, 4. Der angezeigte Strom liegt um mehr als 1 % zu hoch: Statt 1.01 und 2.02 habe ich 1.03 und 2.07 erhalten. Ein Teil der Abweichung geht auf den Shunt zurück, dessen Widerstand höher ist; ein weiterer Teil auf die ziemlich grobe Einstellung und die fehlende Kalibrierung. Zumindest habe ich keinen Modus gefunden, in dem sich das Strommessgerät kalibrieren lässt. Das geht also nur, indem man den Shunt selbst beeinflusst.


Bei der Spannung sieht dagegen alles bestens aus.
1, 2. Bei der Spannungsmessung an den einzelnen Akkus schwankte die Abweichung ungefähr zwischen + 1 und 2 Stellen der letzten Ziffer. Links das beste, rechts das schlechteste Ergebnis.
3, 4. Bei der Messung der Gesamtspannung sieht es ähnlich aus: Die Abweichung lag mindestens bei +4 Stellen, maximal bei +7 Stellen.


Abgesehen von einigen Software-Macken lief alles recht gut, bis ich den Anschluss an den Computer ausprobieren wollte. Oben habe ich geschrieben, dass der Verkäufer eine Variante mit Bluetooth-Adapter anbietet. Auf der Produktseite kann man außerdem einen Adapter für die 485-Schnittstelle auswählen, aber ich hatte vor, die Verbindung selbst herzustellen.
Eigentlich sollte sich dann dieses Programmfenster öffnen. Herunterladen kann man es hier.


Im Programm lassen sich die Daten auch nach Excel exportieren, sodass man den Spannungsverlauf jedes Akkus im Pack darstellen kann.


Ich habe den Anschluss über einen RS232-TTL-USB-Adapter hergestellt, bekam aber nur dieses Fenster zu sehen.
Angeblich wurde eine Verbindung hergestellt, aber es wurden keine Daten übertragen. Außerdem hing sich die Software auf, wenn man zweimal auf eine der fünf rechten Schaltflächen klickte (die ersten beiden dienen zum Verbinden und Trennen). Bei einem einzelnen Klick und anschließendem Verbinden oder Trennen passierte einfach nichts.
Wegen Problemen mit der Darstellung chinesischer Schriftzeichen sah das Fenster außerdem etwas seltsam aus.


Nach dem erfolglosen Versuch mit der Kabelverbindung habe ich den Bluetooth-Adapter genommen und es damit probiert. Außerdem habe ich die APK von der entsprechenden Herstellerseite heruntergeladen.
Auf der Seite wird gezeigt, wie die Verbindung aussehen sollte. Bei mir sah es im Grunde genauso aus, nur der Name des Adapters war anders.
Wir klicken auf eine der Schaltflächen, und es erscheint eine Liste der Bluetooth-Geräte.


Danach wird die Verbindung hergestellt, und die Gerätedaten sollten sofort angezeigt werden.


Bei mir erschien ebenfalls ein ähnliches Fenster, allerdings wurden statt 24 Akkus 32 angezeigt, und die Werte hatten nichts mit der Realität zu tun. Es wirkte, als hätte ich irgendeinen „Platzhalter“ vor mir.
Ich habe verschiedene Einstellungen ausprobiert: den 485- und den TXT-Modus, die Baudraten 115200, 9600, 4800 und 2400, und auch RX und TX vertauscht (man weiß ja nie, wie das Ganze verdrahtet ist). Sogar zwei verschiedene Adapter habe ich getestet. Einer wollte nicht richtig funktionieren, aber der zweite zeigte beim Verbinden über die Software eindeutig an, dass die Verbindung hergestellt war.


Aber leider ohne Erfolg, obwohl die Software meldet, dass alles in Ordnung und eine Verbindung vorhanden sei. Gemeint ist offenbar die Verbindung zum Bluetooth-Adapter und nicht zum eigentlichen Gerät.


Videoversion des Tests


Damit kann ich es fürs Erste wohl bewenden lassen. Was mich betrifft: Die Hardware des Geräts gefällt mir. Die Schaltung ist einfach und liefert eine ordentliche Genauigkeit bei der Spannungsmessung – genau das, was ich gebraucht habe. Mit dem Strom gibt es gewisse Schwierigkeiten, aber durch eine Anpassung des Shunts lässt sich das ein wenig korrigieren.

Softwareseitig sieht es dagegen längst nicht so rosig aus. Zunächst gibt es Probleme bei der Einstellung des Geräts: Manchmal ist es schwierig, den gewünschten Wert auszuwählen. Als ich zum Beispiel die Abschaltspannung des Akkus ändern wollte, konnte ich 3,71, 3,72 und 3,73 V einstellen, der nächste Schritt war dann aber 4,56, 4,57 usw. Und als wäre das nicht genug, konnte ich erst wieder auf die ursprünglichen 3,7 V zurückgehen, nachdem ich die Spannung deutlich unter den gewünschten Wert gesenkt und anschließend wieder erhöht hatte. Andernfalls bekam ich nach 4,56 V nur 3,65 V.

Kurz gesagt: An der Software muss noch einiges getan werden. Aber im Grunde ist selbst das für mich nicht so wichtig. Viel schlimmer ist, dass ich keine Verbindung zum Computer herstellen konnte. Dass die Software nur auf Chinesisch ist, wäre noch zu verschmerzen: Es gibt nicht viele Menüpunkte. Aber sie funktioniert überhaupt nicht. Ich werde versuchen, den Verkäufer anzuschreiben. Vielleicht kann er mir helfen oder erklären, wie man die Verbindung herstellt. Mehr dazu aber in einem der nächsten Berichte über den Zusammenbau des Akkutesters.


Dieser Testbericht wurde von unserem Vermittler yoybuy.com gesponsert, der die Versandkosten übernommen hat.
Der Gesamtpreis des Sets einschließlich der Lieferung zum Vermittler betrug 34,22 USD. Das Set wiegt 159 g. Die Versandkosten ab dem Vermittler hängen von verschiedenen Faktoren ab, zum Beispiel von der Menge und davon, ob sich noch weitere Waren in der Bestellung befinden.