Давненько я не брал в руки шашку паяльник. И вот как раз некоторое время назад получил весьма полезную вещицу, которую сегодня не только планирую показать, а и применить во вполне реальном деле.
Внимание, много фото, может быть критично для пользователей с дорогим трафиком.



У меня уже был как-то обзор подобного устройства, но с гораздо более скромными характеристиками и возможностями, всего до 30 Вольт и 3 Ампер.
В этот раз я хочу рассказать о небольшом приборе, который согласно заявлениям разработчика позволяет измерять ток до 100 Ампер при напряжении до 120 Вольт. Понадобился он мне для другого устройства, но не буду забегать вперед, всему свое время.

Поставляется ампервольтметр в аккуратной картонной коробочке довольно большого размера. К упаковке претензий нет, как к магазинной, так и самого товара, повредить что либо весьма проблематично.


В комплект поставки входит:
1. Измерительный модуль
2. Модуль индикации и управления.
3. Кабель питания
4. Интерфейсный кабель.
5. Инструкция.


1. Инструкцию показывать не вижу смысла, проще скачать ее более полный вариант в формате PDF.
2. Кабели также ничем интересным не выделяются, мелкий проводок с двухконтактным разъемом и стандартный USB удлинитель.


Судя по описанию, существует три версии измерителя, 100, 200 и 300 Ампер. В моем случае хватило бы и 50 Ампер, даже было бы лучше, но увы, такой версии нет.
Ниже показано описание со страницы товара в магазине, там же указаны технические характеристики, часть из которых я проверю в ходе обзора, а другую часть объясню более понятным языком в ходе описания.


Начну с измерительного модуля.
Как уже понятно, измеритель состоит из двух отдельных устройств. Измерительный модуль отвечает за измерение тока, напряжения, подсчет мощности, емкости в Ач и Втч, а также сервисом по управлению нагрузкой.


1. На верхней плате расположен разъем для подключения к измеряемым цепям, подаче питания и управления внешним реле, правее виден светодиод, индицирующий подачу питания на реле.
2. Модуль может питаться как от внешнего источника, так и от измеряемой цепи. В первом случае диапазон составляет 10-30 Вольт, во втором до 120 Вольт.
3. Также на плате установлен шунт, рассчитанный на ток до 200 Ампер и имеющий стандартное калиброванное падение напряжения в 75 мВ при заявленном токе.
4. Подключение силовых проводом производится при помощи больших, брутальных гаек. Правда есть небольшой недостаток, они прокручиваются, потому лучше их немного придерживать снизу ключом или плоскогубцами.
Подключение измерительной цепи выполнено корректно, при помощи пары отдельных проводов.


Для соединения наружной платы использовано три разъема, на мой взгляд очень аккуратно. Сам измерительный модуль спрятан в пластмассовой коробочке, что также понравилось.


Выкручиваем еще четыре винта и добираемся к внутренностям.


Сама по себе плата удерживается теми же винтами, что соединяют половинки корпуса, потому после снятия крышки ее можно легко вынуть, довольно продуманно.
На плате присутствует светодиод индикации наличия питания.


Печатная плата измерителя без радиомодуля.


Высоковольтный стабилизатор напряжения организован на отдельном транзисторе, который установлен на радиаторе. В данном случае это предстабилизатор, "срезающий" большую часть входного напряжения.
Рядом находится еще один транзистор, насколько я понял, но его назначение осталось непонятным.


1. Как вы заметили, на плате установлен радиомодуль. Пара измеритель-блок индикации может "общаться друг с другом как по кабелю, так и по радиоканалу. Связь нормально работает в условиях квартиры на расстоянии 8-10м, но наличие преград сильно снижает дальность.
2. Микроконтроллер, который и занимается всем управлением и измерениями.
3. Приемопередатчик RS485 интерфейса. Да, проводное общение идет не по USB, как можно было бы подумать сначала, глядя на тип примененного кабеля и разъемов. Производитель просто использовал удобные разъемы, не более.
4. Операционный усилитель, который усиливает сигнал с шунта.
5. Входные, защитные супрессоры и транзистор управления реле.
6. Импульсный стабилизатор напряжения, именно его питает предварительный стабилизатор на транзисторе.


Снизу ничего интересного нет, пожалуй кроме того, что вся нижняя часть платы представляет собой один большой экранирующий проводник, но разделенный на две части, соединенные только в одном месте.


Блок индикации и управления.
Да, данный узел отвечает только за указанные функции. Вы после запуска можете спокойно его отключить, подсчет емкости будет продолжаться и без него.


Сзади присутствует крышечка, через которую выведен разъем для подключения к модулю измерения. К самому интерфейсу RS485 у меня нет никаких нареканий, довольно надежная вещь, но вот импровизированный разъем сводит все на нет, контакт очень ненадежный.
Кстати, снизу на наклейке виден логотип и название фирмы производителя. Я уже делал несколько обзоров его устройств, это Бп на базе платы 6005, а также более мощной версии 6020, и наоборот, совсем простой платы с током в 8 Ампер. Весьма неплохой производитель, хотя и своими "нюансами".


Под крышкой небольшая платка с радиомодулем.


Плата удерживается в корпусе при помощи защелок, передняя панель - оргстекло, но снаружи присутствует фальшпанель из тонкого пластика.


К сожалению радиомодуль здесь запаян, выпаивать его я не стал.


Впрочем выпаивать его и не имеет смысла, под ним ничего нет :)


1. Микроконтроллер
2. Приемопередатчик RS485
3. Предварительный стабилизатор напряжения, он обеспечивает диапазон до 30 Вольт.
4. Дополнительный стабилизатор 3.3 Вольта.


Для понимания габаритных размеров можно использовать картинку со страницы товара.
От себя скажу, что на мой взгляд весьма компактно, если учитывать рабочие токи данного устройства и то, что здесь по сути два устройства.


В режиме работы через кабель, слева вверху отображается соответствующая пиктограмма, соответственно при работе по радиоканалу отображается пиктограмма антенны (если есть связь) или перечеркнутый красный прямоугольник (если связь потеряна).
Разницы в скорости работы с кабелем и по радиоканалу я не заметил, показания обновляются также быстро.


В электронной версии инструкции есть картинка с обозначением режимов работы и параметров отображения на экране, что любопытно, в бумажной версии этого нет.
На экран выводится:
1. состояние связи
2. режим блокировки (долгое удержание кнопки ОК)
3. Режим выхода (вкл/выкл), сюда же выводится информация о срабатывании защиты.
4. Адрес в системе
5. Пиктограмма батарейки и процент заряда
6. Входное напряжение.
7. Ток
8. Мощность
9. Емкость Ач
10. Емкость Втч
11. Время работы модуля измерения
12. Пункты режимов работы


Но я попробую рассказать все своими словами, так как
а. инструкция на английском и весьма запутанная
б. в инструкции не все есть.

И так.
1, 2. Так как прибор умеет измерять ток в обоих полярностях, то соответственно может считать как отданную, так и полученную емкости. При этом на экране отображается аббревиатура DIS для разряда и CHG (красным) для заряда.
Теперь по пунктам меню.
3. NCP, порог защиты по отрицательному току, выдается команда на выход реле при превышении порогового значения, при выборе 0, ничего не делает.
4. OCP То же самое для положительного тока. Удобно использовать как защиту от перегрузки.
5. LVP, защита от снижения напряжение ниже определенного уровня, все срабатывания выдаются на выход реле. Данную функцию удобно использовать при измерении емкости аккумуляторов.
6. OVP, то же самое что и LVP, только от превышения напряжения. во всех случаях 0 - защита отключена.
7. OUT - меняет состояние выхода реле на противоположное, выполняя функцию включения.
8. CLR - обнуление счетчиков времени и емкости.
9 BAT. Так как прибор умеет считать отданную и полученную емкость, то можно задать емкость батареи, при этом будет корректно считаться процент заряда батареи.
10. В этом же режиме задается процент максимальной емкости батареи, этот пункт я не совсем понял.
11. SET. Режим при подаче питания, включено или выключено.
12. Задержка времени. Изначально я думал что это время, в течении которого прибор не будет реагировать на превышение порога. На самом деле оказалось несколько иначе, это время "перезагрузки", т.е. попытки повторного включения. При 0 - защита работает в триггерном режиме, т.е. до команды пользователя.


1. SET, режим работы выхода, активный низкий или высокий, необходимо для реле с разной конфигурацией контактов.
2. Время гашения дисплея, при 0 дисплей не гаснет.
3, 4. ADR - адрес устройства в системе, диапазон от 1 до 99, при выборе другого адреса связь пропадает.
5. расширенное меню, включается долгим удержанием кнопки "вниз". - Язык, выраинты только английский и китайский.
6. канал связи, необходимо для исключения помех от близко расположенных подобных устройств.
7, 8. Яркость экрана, 15 уровней.

А вот меню калибровки нигде не было описано, пришлось разбираться самому. Дело в том, что изначально у прибора был смещен ноль. Без нагрузки иногда отображался ток в 0.2 Ампера, при измерении тока положительный всегда был завышен на 0.3 Ампера, а отрицательный занижен на все те же 0.3 Ампера. Именно эта проблема и заставила меня найти эту информацию.
Кстати, прибор хоть и отображает один знак после запятой, разрешение же составляет не ожидаемые 0.1 Ампера, а примерно 0.15, потому он может выводить к примеру 0.2, 0.3, но не вывести 0.4, а сразу перейти к 0.5 Ампера.

И так, чтобы перейти в меню калибровок надо подняться по меню режимов в самый верх и зажать кнопку "вверх", после этого откроется доступ к настройкам.
9. Меню калибровки напряжения, подаем на вход точно известное напряжение и подбором константы добиваемся тех же показания на дисплее прибора.
10. Калибровка нуля. Сначала идет режим автоматической установки нуля, для этого надо нажать кнопку "вверх" или "вниз".
11. Если еще раз нажать на кнопку ОК, то перейдем в режим калибровки по току, процедура такая же как при калибровке напряжения.
12. Сброс всех настроек в исходное состояние.


Прибор поддерживает несколько вариантов подключения.
Питание от измеряемой цепи, в такой режиме напряжение контролируется только от 8-10 Вольт.


Питание от отдельного источника, по сути все то же самое, но диапазон измеряемого напряжения будет от нуля.


То же самое, но с возможностью управления реле. В данном случае реле разрывает силовую цепь при срабатывании заданных ограничений параметров.


Конечно немного тестов.
В плане измерения напряжения вопросов у меня не возникло. Ну почти не возникло, так как есть небольшой нюанс, даже при отключенном и закороченном входе на экране отображается 0.05-0.09 Вольта. Лично для меня не критично, но "осадочек остался".


В режиме измерения тока ситуация немного хуже, сначала был смещен ноль, но эту проблему я быстро устранил.


Дальнейшие результаты проще посмотреть в виде таблицы, где я отметил результаты до установки нуля и после.
С другой стороны, прибор поддерживает и калибровку, потому при необходимости можно настроить. Также отмечу, что формально в указанную погрешность он и так вписывается.



Ну а теперь о том, зачем мне он собственно понадобился.
Я уже использую три электронные нагрузки, две постоянно и одну эпизодически и вот решил добавить к ним еще одну, для этого я собрал некоторое количество разных железок и мне по сути не хватало только ампервольтметра.


В качестве силового модуля, собственно электронной нагрузки, использовался уже показанный мной вариант 300 Ватт нагрузки.
Блок питания я также обозревал 12 Вольт 0.5 Ампера. По задумке его как раз хватает для питания электроники и двух вентиляторов.

Пожалуй здесь стоит сделать важную оговорку. Хоть я и использовал готовый модуль, никто не мешает применить и полностью самодельный вариант, типа такого, только мощнее, разницы особо не будет. Показанный модуль разве что имеет сервис в виде регулировки оборотов вентиляторов, защиты и режима CV.


Чтобы не утомлять читателя, дальше я постараюсь кратко, в основном в виде фото.

Первая проблема, с которой я столкнулся, в выбранный мною корпус Z2A все не очень влазило, но мне этот корпус нравится, потому потом пришлось пилить.


Разъем для подключения кабеля питания нашел дома, защитные решетки купил в магазине.


Клеммники в этот раз решил взять получше. Понравился механизм защиты от проворачивания прижимаемого провода в виде дополнительной независимой части.


Так как меня не устраивала грубая установки при помощи комплектного переменного резистора, то был куплен многооборотный переменный резистор и специальная ручка к нему.


1, 2. Резистор взял не на 5 кОм, а на 2, так как посчитал что меньше будут влиять наводки на провода.
Резистор "миллионник", т.е. декларируется миллион оборотов ручки, правда и стоит он прилично, примерно 3.5 доллара, но хотелось хорошо - ссылка. Кроме того заявлена линейность в 0.25%.
3, 4. Ручка имеет дополнительный лимб для более удобной регулировки, а также фиксатор для блокировки от случайного поворота.
Покупал там же, стоило около 1.3 доллара.


Ручка имеет такой же диаметр как резистор, 22мм, устанавливается легко.
Прикручиваем к резистору пластмассовую накладку, надеваем ручку так, чтобы штифт попал в паз накладки, затягиваем шестигранником фиксатор, все.


1. Выключатель питания с подсветкой.
2. Реле для управления силовой частью.
3, 4. Плата управления и индикации режима работы самой нагрузки. Так как она простая, то я просто прорезал фрезой прорези, а не травил плату.

Насчет реле скажу отдельно. По хорошему лучше было применить мощное реле, которое коммутировало бы силовую цепь, но так как реле на гарантированные 40 Ампер:
1. Имеет большой размер, а места мало.
2. Стоит очень дорого
3. Найти очень тяжело (максимум нашел только на 30 Ампер).

То решил применить электронную коммутацию, о чем расскажу позже.


Ну и конечно провода, крепеж и всякие подручные материалы.


Для начала закрыл нижнюю часть радиатора, использовал ДВП от задней стенки мебели. Когда-то делал домой мебель, вот и остались кусочки, причем пара из них четко подошла по ширине, понадобилось резать только в длину.


Кроме того сделал дополнительные проставки чтобы радиатор был поднят немного выше.


Вырезал лишние стойки из корпуса, попутно пришлось пожертвовать и одной крепежной стойкой, которая держит верхнюю крышку.
но на самом деле все нормально держится и без нее.


На плате измерителя перепаял провода к шунту так, чтобы они шли по верху платы, привинтил крепежные уголки к обоим платам.
Попутно выпаял USB разъем, так как он упирался в верхнюю крышку корпуса, модуль нагрузки также стоит впритирку, от шунтов до крышки около 1мм.


Отмерил и заранее установил провода к шунту.


Для улучшения охлаждения расширил нижние вентиляционные щели с 3 мм до 4.5мм. Вид немного ухудшился, но так как это будет снизу, то забил.


Устанавливаем плату измерительного модуля и платы с шунтом.


А вот дальше очередь передней панели. Здесь я не стал изобретать велосипед, а применил проверенный способ.
Чертим панель, печатаем в "чистовом" и "черновом" варианте. Второй вариант отличается тем, что в нем присутствуют дополнительные линии с габаритами элементов передней панели, а также разметка для центров отверстий и угловых мест окон.


Переносим все на переднюю панель.


При помощи тонкой дисковой фрезы режем окна, а при помощи сверла проделываем отверстия. После этого канцелярским ножом снимаем лишнее и облагораживаем все что сделали.


Примеряем основные элементы, т.е. те, что могут не влезть.


Кладем "чистовой" листик и сверху наклеиваем аккуратно самый обычный широкий скотч, затем прорезаем отверстия. Самый кропотливый момент работы. Лучше начать с мелких отверстий.
В качестве основы лучше использовать что-то гладкое. Я по ошибке приклеил к обратной стороне ДВП, в итоге бумага немного осталась на скотче.


Перед тем, как перейти к сборке передней панели, сначала надо подготовить все то, что на нее будет устанавливаться.
1. Методом "научного тыка" выяснил, что внутри кнопки просто светодиод, а не светодиод+резистор. Кстати, кнопка у меня коммутирует не сетевое напряжение, а 12 Вольт. Сделано это по соображениям безопасности.
2. К переменному резистору припаял разъем с платы, которая шла в комплекте с нагрузкой, просто не захотел резать кабель :)
3, 4. Собрал плату управления, ничего необычного, два светодиода, две кнопки и четыре резистора по 680 Ом. Провода свил в жгуты.


Вот теперь устанавливаем все на переднюю панель.


Кому нибудь может показаться, что органы управления сгруппированы очень плотно. Это вынужденная мера, так как при довольно большой наружной ширине передней панели, изнутри ее ограничивают крепежные стойки, пришлось компоновать максимально компактно.


В начале я показывал, что поднимал модуль с радиаторами, сделано это было для того, чтобы у заднего окна снизу осталась достаточная часть пластмассы. Но самая неудобная часть работы с задней панелью - выпиливание окна под сетевой разъем.


Но в общих чертах все прошло нормально, за исключением случайной царапины, чтобы их не было, все работы проводите с задней стороны панели.


А вот с блоком питания возникла проблема. Его банально не получалось закрепить. Крепежных отверстий не предусмотрено, клеить не хотел, пришлось просто припаять его ко входному разъему, тем более что расстояние между входными контактными площадками точно совпало с расстоянием между клеммами разъема.


На всякий случай сделал ему изоляцию при помощи специального скотча. Понимаю, колхоз еще тот вышел, но это вынужденная мера.


А вот тут я вспомнил известный мем - "это фиаско, братан". Я случайно купил решетки не 50мм, а 60. :(
Пришлось использовать те решетки, которые шли в комплекте с модулем нагрузки.


К сожалению они хромированные, а не черные, потому смотрятся грустно. Ничего, буду в магазине, куплю подходящие, благо заменить их несложно.


Вот теперь припаиваем все провода к элементам передней панели, благо их мало.
1. Черный провод от шунта к минусовой клемме
2. Красный провод к плюсовой.
3. Провод измерения напряжения также к плюсовой клемме.
4. Провод от блока питания питания к выключателю.
5. От выключателя провода питания идут к электронной нагрузке и модулю управления и индикации.



У меня было три варианта взаимного соединения силового модуля и ампервольтметра.
1. Один БП, шунт включен так, что через него попутно идет питание измерителя (по земляному проводнику).
2. Измеритель питается не через шунт, но измеряет напряжение с учетом падения на шунте.
3. Два БП, все корректно, но лишний БП ставить некуда.

Я выбрал первый вариант по нескольким причинам:
1. Потребление модуля измерения всего около 30мА (индикация питается отдельно, потребляя 50мА).
2. Нужен всего 1 БП.
3. Потребление модуля можно вычесть одним нажатием кнопки калибровки нуля.


Не удержался, первое включение еще "на живую нитку".


Немного о подключении к плате нагрузки.
С индикацией и кнопкой все предельно просто. Здесь использовано по четыре провода к каждой половинке:
1. Общий
2. Кнопка
3. Зеленый светодиод
4. Красный светодиод

Было решено не выпаивать ни родную кнопку ни светодиод, а подключится прямо к выходам микроконтроллера. Слева зеленый, справа - красный светодиод, с кнопкой разобраться вообще не сложно.


Общий вид распайки. Чтобы проще было различить жгуты, я в качестве провода от кнопки использовал провода разных цветов для разных плат.
Слева - Черный, белый, зеленый, красный.
Справа - Черный, желтый, зеленый, красный.


К родным силовым клеммам у меня как-то не было доверия, что они могут выдержать ток в 40 Ампер, потому подключил провода "сквозным" способом без разрыва. Надрезал изоляцию и снял часть. Для подобных вещей я еще давно купил специальный провод повышенной мягкости, куда удобнее обычного ПВ-3, ШВВП или ПВС. Но цена....


За подключением проводов случайно забыл про узел блокировки работы модуля электронной нагрузки.
На плате была обнаружена кучка компонентов, пять транзисторов (три полевых и два биполярных), а также два ОУ.
Выяснилось, что это узел выбора режима работы CC/CV и собственно включения силового узла.


Принцип предельно прост, по команде от микроконтроллера включается один или другой усилитель. Но на схеме обнаружился транзистор, подающий питания на оба узла. Причем этот транзистор ничем не управляется. В итоге подключил контакты реле к нему.

На схеме использованы НЗ контакты реле. Можно было использовать и НО контакты изменив логику выхода в настройках ампервольтметра, но я хотел сделать так, чтобы при подаче питания реле гарантировано блокировало нагрузку, а во втором случае в любом случае была бы задержка на время старта ампервольтметра и срабатывания реле.


Так как реле мелкое и легкое, то просто приклеил его к плате.


Вот что получилось в итоге. Все провода уложены так, чтобы не попасть к вентиляторам, при этом желательно около вентиляторов оставить как можно больше свободного места для захвата воздуха.




Чтобы корпус не скользил по столу и не царапал его возможно выступающим крепежом, приклеиваем ножки.


Последняя, пожалуй самая сложная часть работы, снимаем защитную пленку с дисплея, вот пожалуй и все.


В верхней крышке корпуса дополнительно просверлил вентиляционные отверстия, чтобы не образовывались воздушные "карманы", где нет продувки вентиляторами.


Выше я упоминал плату преобразователя и давал ссылку на то, как я делал БП на ее базе. Было это примерно 4.5 года назад, но этим БП я пользуюсь и до сих пор, кроме того они вполне неплохо смотрятся и работают вместе :)


Вообще корпус Z2A нравится мне больше всего. Раньше они были производства Kradex, но насколько я понял, сейчас их производят у нас, потому стоимость его всего около 2.5 доллара.


Еще немного о точности измерения тока. Выше я тестировал при токе до 5.1 Ампера, но для прибора с диапазоном до 100 Ампер это совсем мало.
В итоге я взял мощный блок питания на 5 Вольт и нагрузил его током около 35 Ампер.
Первая мысль - совсем плохо с точностью, но дело в том, что токоизмерительные клещи по постоянному току изначально имеют низкую точность измерения, в отличии от измерения при помощи шунта.


Потому я решил сравнить их показания с более точным прибором.
Выставил ток нагрузки около 10 Ампер, клещи при токе 10.1 Ампера показали 10.5.


Видимо пока переключал провода, что-то сдвинул, в итоге ток нагрузки стал 10.2 Ампера. Но главное не это, а то, что показания совпадают с более точным прибором. Предположу, что клещи сами по себе немного завышают показания. Обнуление делал.


Видео.
Часть 1, осмотр ампервольтметра, тесты.


Часть 2, описание электронных нагрузок и принципа их работы, а также демонстрация ампервольтметра в работе.



Что можно сказать в итоге.
Для начала положительное, ампервольтметр понравился, в основном тем, что имеет удобную конструкцию, измерение тока обеих полярностей, большое количество сервисных режимов, качественный экран, относительно неплохую точность измерения и что немаловажно, возможность калибровки, а также варианты как проводного, так и беспроводного подключения панели управления и индикации.

Не обошлось и без недостатков. Весьма "грубое" измерение тока, отображение напряжения в 0.05-0.09 Вольта даже без подключения входа, а также очень тугие кнопки. Как ни странно, больше всего раздражает именно последнее, так как остальное для меня куда менее критично.


На этом все, как всегда жду вопросов и комментариев, надеюсь обзор был полезен.