VAC1100A ампервольтметр із діапазоном вимірювання до 120V 100A і трохи

Давненько я не брав до рук шаблю паяльник. І ось нещодавно отримав дуже корисну річ, яку сьогодні не лише планую показати, а й застосувати у цілком реальній справі.
Увага: багато фото, це може бути критично для користувачів із дорогим трафіком.



У мене вже був огляд подібного пристрою, але зі значно скромнішими характеристиками й можливостями — лише до 30 Вольт і 3 Ампер.
Цього разу хочу розповісти про невеликий прилад, який, за заявами розробника, дає змогу вимірювати струм до 100 Ампер за напруги до 120 Вольт. Він знадобився мені для іншого пристрою, але не забігатиму наперед — усьому свій час.

Ампервольтметр постачається в охайній картонній коробці доволі великого розміру. До пакування претензій немає — ані як до магазинного, ані як до пакування самого товару: пошкодити щось дуже складно.


До комплекту постачання входять:
1. Вимірювальний модуль
2. Модуль індикації та керування.
3. Кабель живлення
4. Інтерфейсний кабель.
5. Інструкція.


1. Не бачу сенсу показувати інструкцію — простіше завантажити її повнішу версію у форматі PDF.
2. Кабелі також нічим цікавим не вирізняються: тоненький дріт із двоконтактним роз'ємом і стандартний USB-подовжувач.


Судячи з опису, є три версії вимірювача: на 100, 200 і 300 Ампер. У моєму випадку вистачило б і 50 Ампер, навіть було б краще, але, на жаль, такої версії немає.
Нижче наведено опис зі сторінки товару в магазині, там же вказані технічні характеристики. Частину з них я перевірю під час огляду, а решту поясню зрозумілішою мовою.


Почну з вимірювального модуля.
Як уже зрозуміло, вимірювач складається з двох окремих пристроїв. Вимірювальний модуль відповідає за вимірювання струму й напруги, підрахунок потужності та ємності в А·год і Вт·год, а також має функцію керування навантаженням.


1. На верхній платі розташований роз'єм для підключення до вимірюваних кіл, подавання живлення та керування зовнішнім реле; праворуч видно світлодіод, що сигналізує про подавання живлення на реле.
2. Модуль може живитися як від зовнішнього джерела, так і від вимірюваного кола. У першому випадку діапазон становить 10–30 Вольт, у другому — до 120 Вольт.
3. Також на платі встановлено шунт, розрахований на струм до 200 Ампер і зі стандартним каліброваним падінням напруги 75 мВ за заявленого струму.
4. Силові дроти під'єднуються за допомогою великих брутальних гайок. Щоправда, є невеликий недолік: вони прокручуються, тому краще трохи притримувати їх знизу ключем або плоскогубцями.
Вимірювальне коло під'єднано правильно — за допомогою пари окремих дротів.


Для з'єднання зовнішньої плати використано три роз'єми — на мій погляд, дуже охайно. Сам вимірювальний модуль схований у пластиковій коробочці, що мені теж сподобалося.


Викручуємо ще чотири гвинти й дістаємося до нутрощів.


Сама плата тримається на тих самих гвинтах, якими з'єднані половинки корпусу, тому після зняття кришки її легко вийняти — доволі продумано.
На платі є світлодіод, що сигналізує про наявність живлення.


Друкована плата вимірювача без радіомодуля.


Високовольтний стабілізатор напруги побудований на окремому транзисторі, встановленому на радіаторі. У цьому випадку це передстабілізатор, який «зрізає» більшу частину вхідної напруги.
Поруч є ще один транзистор, але, наскільки я зрозумів, його призначення залишилося незрозумілим.


1. Як ви помітили, на платі встановлено радіомодуль. Пара «вимірювач — блок індикації» може спілкуватися між собою як кабелем, так і радіоканалом. Зв'язок нормально працює в умовах квартири на відстані 8-10м, але перешкоди значно зменшують дальність.
2. Мікроконтролер, який і відповідає за все керування та вимірювання.
3. Приймач-передавач інтерфейсу RS485. Так, дротовий зв'язок відбувається не через USB, як можна було б спершу подумати, побачивши тип використаного кабелю та роз'ємів. Виробник просто використав зручні роз'єми, не більше.
4. Операційний підсилювач, який підсилює сигнал із шунта.
5. Вхідні захисні супресори та транзистор керування реле.
6. Імпульсний стабілізатор напруги — саме від нього живиться попередній стабілізатор на транзисторі.


Знизу нічого цікавого немає, хіба що вся нижня частина плати є одним великим екранувальним провідником, розділеним на дві частини, з’єднані лише в одному місці.


Блок індикації та керування.
Так, цей вузол відповідає лише за зазначені функції. Після запуску його можна спокійно від’єднати — підрахунок ємності триватиме й без нього.


Ззаду є кришечка, крізь яку виведено роз’єм для підключення до модуля вимірювання. До самого інтерфейсу RS485 у мене жодних претензій немає — річ досить надійна, але імпровізований роз’єм зводить усе нанівець: контакт дуже ненадійний.
До речі, знизу на наклейці видно логотип і назву виробника. Я вже робив кілька оглядів його пристроїв: це БЖ на базі плати 6005, а також потужнішої версії 6020 і, навпаки, зовсім простої плати зі струмом 8 Ампер. Досить непоганий виробник, хоча й зі своїми «нюансами».


Під кришкою — невелика платка з радіомодулем.


Плата тримається в корпусі за допомогою засувок, передня панель — оргскло, але зовні є фальшпанель із тонкого пластику.


На жаль, радіомодуль тут припаяний, випаювати його я не став.


Утім, випаювати його й немає сенсу — під ним нічого немає :)


1. Мікроконтролер
2. Приймач-передавач RS485
3. Попередній стабілізатор напруги, він забезпечує діапазон до 30 Вольт.
4. Додатковий стабілізатор 3.3 Вольта.


Щоб зрозуміти габаритні розміри, можна скористатися зображенням зі сторінки товару.
Від себе скажу, що, на мій погляд, пристрій досить компактний, якщо врахувати робочі струми та те, що тут, по суті, два пристрої.


Під час роботи через кабель ліворуч угорі відображається відповідна піктограма, а під час роботи радіоканалом — піктограма антени (якщо є зв’язок) або перекреслений червоний прямокутник (якщо зв’язок втрачено).
Різниці у швидкості роботи через кабель і радіоканал я не помітив, показання оновлюються так само швидко.


В електронній версії інструкції є зображення з позначеннями режимів роботи та параметрів, що відображаються на екрані. Цікаво, що в паперовій версії цього немає.
На екран виводяться:
1. стан зв’язку
2. режим блокування (тривале утримання кнопки ОК)
3. режим виходу (увімк./вимк.), тут же відображається інформація про спрацювання захисту.
4. адреса в системі
5. піктограма батареї та відсоток заряду
6. вхідна напруга.
7. струм
8. потужність
9. ємність, А·год
10. ємність, Вт·год
11. час роботи модуля вимірювання
12. пункти режимів роботи


Але я спробую розповісти все своїми словами, оскільки
а. інструкція англійською і досить заплутана
б. в інструкції є не все.

Отже.
1, 2. Оскільки прилад уміє вимірювати струм обох полярностей, він може рахувати як віддану, так і отриману ємність. При цьому на екрані відображається абревіатура DIS для розряджання та CHG (червоним) для заряджання.
Тепер про пункти меню.
3. NCP — поріг захисту від від’ємного струму. Якщо порогове значення перевищено, на вихід реле подається команда; якщо вибрати 0, нічого не відбувається.
4. OCP — те саме для додатного струму. Зручно використовувати як захист від перевантаження.
5. LVP — захист від зниження напруги нижче певного рівня; усі спрацювання передаються на вихід реле. Цю функцію зручно використовувати під час вимірювання ємності акумуляторів.
6. OVP — те саме, що й LVP, тільки від перевищення напруги. У всіх випадках 0 означає, що захист вимкнено.
7. OUT — змінює стан виходу реле на протилежний, виконуючи функцію ввімкнення.
8. CLR — обнулення лічильників часу та ємності.
9 BAT. Оскільки прилад уміє рахувати віддану й отриману ємність, можна задати ємність батареї — тоді відсоток її заряду рахуватиметься коректно.
10. У цьому ж режимі задається відсоток максимальної ємності батареї; цей пункт я не зовсім зрозумів.
11. SET. Режим під час подавання живлення: увімкнено чи вимкнено.
12. Затримка часу. Спочатку я думав, що це час, протягом якого прилад не реагуватиме на перевищення порога. Насправді все виявилося трохи інакше: це час «перезавантаження», тобто спроби повторного ввімкнення. За значення 0 захист працює в тригерному режимі, тобто до команди користувача.


1. SET — режим роботи виходу, активний низький або високий рівень; потрібен для реле з різною конфігурацією контактів.
2. Час вимкнення дисплея; за значення 0 дисплей не гасне.
3, 4. ADR — адреса пристрою в системі, діапазон від 1 до 99; після вибору іншої адреси зв’язок зникає.
5. Розширене меню вмикається тривалим утриманням кнопки «вниз». Мова — доступні лише англійська та китайська.
6. Канал зв’язку, потрібен, щоб уникнути перешкод від подібних пристроїв, розташованих поруч.
7, 8. Яскравість екрана, 15 рівнів.

А от меню калібрування ніде не було описано, тож довелося розбиратися самому. Річ у тім, що спочатку в приладу був зміщений нуль. Без навантаження іноді відображався струм 0.2 Ампера, під час вимірювання струму додатне значення завжди було завищене на 0.3 Ампера, а від’ємне занижене на ті самі 0.3 Ампера. Саме ця проблема й змусила мене шукати цю інформацію.
До речі, прилад хоч і відображає один знак після коми, роздільна здатність у нього не очікувані 0.1 Ампера, а приблизно 0.15, тому він може показати, наприклад, 0.2, 0.3, але не показати 0.4, а відразу перейти до 0.5 Ампера.

Отже, щоб перейти до меню калібрування, треба піднятися в меню режимів до самого верху й затиснути кнопку «вгору» — після цього відкриється доступ до налаштувань.
9. Меню калібрування напруги: подаємо на вхід точно відому напругу й добором константи домагаємося таких самих показів на дисплеї приладу.
10. Калібрування нуля. Спочатку запускається режим автоматичного встановлення нуля; для цього треба натиснути кнопку «вгору» або «вниз».
11. Якщо ще раз натиснути кнопку OK, перейдемо в режим калібрування за струмом; процедура така сама, як під час калібрування напруги.
12. Скидання всіх налаштувань до початкового стану.


Прилад підтримує кілька варіантів підключення.
Живлення від вимірюваного кола; у такому режимі напруга контролюється лише від 8-10 Вольт.


Живлення від окремого джерела — по суті, усе те саме, але діапазон вимірюваної напруги починається від нуля.


Те саме, але з можливістю керування реле. У цьому випадку реле розриває силове коло, коли спрацьовують задані обмеження параметрів.


Звісно, трохи тестів.
Щодо вимірювання напруги запитань у мене не виникло. Ну, майже не виникло, адже є невеликий нюанс: навіть із вимкненим і закороченим входом на екрані відображається 0.05-0.09 Вольта. Особисто для мене це не критично, але «осад залишився».


У режимі вимірювання струму ситуація трохи гірша: спочатку був зміщений нуль, але цю проблему я швидко усунув.


Подальші результати простіше переглянути в таблиці, де я позначив результати до встановлення нуля й після.
З іншого боку, прилад підтримує калібрування, тож за потреби його можна налаштувати. Також зазначу, що формально він і так вкладається в заявлену похибку.



Ну а тепер про те, навіщо він мені, власне, знадобився.
Я вже використовую три електронні навантаження: два постійно, а одне час від часу. І ось вирішив додати до них ще одне. Для цього я зібрав кілька різних залізяк, і, по суті, мені бракувало лише ампервольтметра.


Як силовий модуль, власне електронне навантаження, використовувався вже показаний мною варіант навантаження на 300 Ватт.
Блок живлення я також оглядав — 12 Вольт 0.5 Ампера. За задумом його якраз вистачає для живлення електроніки й двох вентиляторів.

Мабуть, тут варто зробити важливе зауваження. Хоч я й використав готовий модуль, ніщо не заважає застосувати й повністю саморобний варіант, на кшталт цього, тільки потужніший — особливої різниці не буде. Показаний модуль хіба що має сервісні функції: регулювання обертів вентиляторів, захист і режим CV.


Щоб не втомлювати читача, далі я постараюся писати коротко, переважно у вигляді фото.

Перша проблема, з якою я зіткнувся: у вибраний мною корпус Z2A усе не дуже вміщалося, але цей корпус мені подобається, тому довелося пиляти.


Роз'єм для підключення кабелю живлення знайшов удома, захисні решітки купив у магазині.


Клемники цього разу вирішив узяти кращі. Сподобався механізм захисту від провертання затиснутого дроту — у вигляді додаткової незалежної частини.


Оскільки мене не влаштовувало грубе регулювання за допомогою комплектного змінного резистора, я купив багатообертовий змінний резистор і спеціальну ручку до нього.


1, 2. Резистор узяв не на 5 кОм, а на 2, бо вирішив, що наводки на дроти впливатимуть менше.
Резистор «мільйонник», тобто заявлено мільйон обертів ручки. Щоправда, коштує він чимало — приблизно 3.5 долара, але хотілося зробити добре — посилання. Крім того, заявлена лінійність 0.25%.
3, 4. Ручка має додаткову шкалу для зручнішого регулювання, а також фіксатор, який запобігає випадковому повороту.
Купував там само, коштувала близько 1.3 долара.


Ручка має такий самий діаметр, як і резистор, — 22 мм, установлюється легко.
Прикручуємо до резистора пластикову накладку, надягаємо ручку так, щоб штифт потрапив у паз накладки, затягуємо фіксатор шестигранником — і все.


1. Вимикач живлення з підсвічуванням.
2. Реле для керування силовою частиною.
3, 4. Плата керування та індикації режиму роботи самого навантаження. Оскільки вона проста, я просто прорізав фрезою щілини, а не травив плату.

Окремо скажу про реле. Правильніше було б використати потужне реле, яке комутувало б силове коло, але реле, розраховане на гарантовані 40 А:
1. Має великі розміри, а місця мало.
2. Коштує дуже дорого.
3. Його дуже важко знайти (максимум знайшов лише на 30 А).

Тож вирішив застосувати електронну комутацію, про що розповім пізніше.


Ну і, звісно, дроти, кріплення та різні підручні матеріали.


Спочатку закрив нижню частину радіатора, використав ДВП із задньої стінки меблів. Колись робив меблі для дому, тож залишилися шматочки, причому пара з них точно підійшла за шириною — треба було обрізати лише за довжиною.


Крім того, зробив додаткові проставки, щоб радіатор був трохи вище.


Вирізав зайві стійки з корпусу, заодно довелося пожертвувати й однією кріпильною стійкою, яка тримає верхню кришку.
Але насправді все нормально тримається і без неї.


На платі вимірювача перепаяв дроти до шунта так, щоб вони проходили над платою, прикрутив кріпильні кутики до обох плат.
Заодно випаяв USB-роз'єм, бо він упирався у верхню кришку корпусу. Модуль навантаження також стоїть впритул, від шунтів до кришки близько 1 мм.


Відміряв і заздалегідь під'єднав дроти до шунта.


Для кращого охолодження розширив нижні вентиляційні щілини з 3 мм до 4.5 мм. Вигляд трохи погіршився, але оскільки це буде знизу, то байдуже.


Установлюємо плату вимірювального модуля та плату із шунтом.


А далі черга передньої панелі. Тут я не став винаходити велосипед, а скористався перевіреним способом.
Креслимо панель, друкуємо у «чистовому» та «чернетковому» варіантах. Другий варіант відрізняється тим, що в ньому є додаткові лінії з габаритами елементів передньої панелі, а також розмітка центрів отворів і кутів віконець.


Переносимо все на передню панель.


За допомогою тонкої дискової фрези вирізаємо віконця, а свердлом робимо отвори. Після цього канцелярським ножем знімаємо зайве й упорядковуємо все, що зробили.


Приміряємо основні елементи, тобто ті, що можуть не вміститися.


Кладемо «чистовий» листок і зверху акуратно наклеюємо звичайний широкий скотч, а потім прорізаємо отвори. Це найкропіткіший етап роботи. Краще почати з дрібних отворів.
За основу краще взяти щось гладке. Я помилково приклеїв до зворотного боку ДВП, і в результаті трохи паперу залишилося на скотчі.


Перш ніж перейти до складання передньої панелі, спочатку треба підготувати все, що на ній буде встановлено.
1. Методом «наукового тику» з’ясував, що всередині кнопки просто світлодіод, а не світлодіод із резистором. До речі, кнопка в мене комутує не мережеву напругу, а 12 Вольт. Так зроблено з міркувань безпеки.
2. До змінного резистора припаяв роз’єм із плати, яка йшла в комплекті з навантаженням, просто не захотів різати кабель :)
3, 4. Зібрав плату керування, нічого незвичайного: два світлодіоди, дві кнопки й чотири резистори по 680 Ом. Проводи скрутив у джгути.


Тепер установлюємо все на передню панель.


Комусь може здатися, що органи керування розташовані надто щільно. Це вимушений захід: хоча передня панель досить широка зовні, зсередини її обмежують кріпильні стійки, тож довелося компонувати все якомога компактніше.


На початку я показував, що піднімав модуль із радіаторами. Зроблено це було для того, щоб унизу заднього вікна залишилося достатньо пластику. Але найнеприємніша частина роботи із задньою панеллю — випилювання вікна під мережевий роз’єм.


Але загалом усе пройшло нормально, за винятком випадкової подряпини. Щоб їх не було, усі роботи виконуйте зі зворотного боку панелі.


А от із блоком живлення виникла проблема. Його просто не вдавалося закріпити. Кріпильних отворів не передбачено, клеїти не хотів, тож довелося просто припаяти його до вхідного роз’єму. Тим паче відстань між вхідними контактними майданчиками точно збіглася з відстанню між клемами роз’єму.


Про всяк випадок ізолював його спеціальним скотчем. Розумію, вийшло ще те колгоспне рішення, але це вимушений захід.


А тут я згадав відомий мем — «це фіаско, братане». Я випадково купив решітки не 50 мм, а 60. :(
Довелося використати решітки, які йшли в комплекті з модулем навантаження.


На жаль, вони хромовані, а не чорні, тому мають сумний вигляд. Нічого, буду в магазині — куплю відповідні, тим паче замінити їх нескладно.


Тепер припаюємо всі проводи до елементів передньої панелі, на щастя, їх небагато.
1. Чорний провід від шунта до мінусової клеми
2. Червоний провід до плюсової.
3. Провід вимірювання напруги також до плюсової клеми.
4. Провід від блока живлення до вимикача.
5. Від вимикача проводи живлення йдуть до електронного навантаження та модуля керування й індикації.



У мене було три варіанти з’єднання силового модуля й ампервольтметра.
1. Один БЖ, шунт увімкнений так, що через нього заодно живиться вимірювач (земляним провідником).
2. Вимірювач живиться не через шунт, але вимірює напругу з урахуванням падіння на шунті.
3. Два БЖ: усе правильно, але додатковий БЖ нікуди поставити.

Я вибрав перший варіант із кількох причин:
1. Споживання модуля вимірювання — лише близько 30 мА (індикація живиться окремо, споживаючи 50 мА).
2. Потрібен лише 1 БЖ.
3. Споживання модуля можна відняти одним натисканням кнопки калібрування нуля.


Не втримався — перше ввімкнення ще «на живу нитку».


Трохи про підключення до плати навантаження.
З індикацією та кнопкою все дуже просто. Тут використано по чотири проводи до кожної половинки:
1. Спільний
2. Кнопка
3. Зелений світлодіод
4. Червоний світлодіод

Вирішив не випаювати ні штатну кнопку, ні світлодіод, а під’єднатися безпосередньо до виходів мікроконтролера. Ліворуч зелений, праворуч — червоний світлодіод, із кнопкою розібратися взагалі нескладно.


Загальний вигляд розпаювання. Щоб було простіше розрізняти джгути, для проводів від кнопки я використав дроти різних кольорів для різних плат.
Ліворуч — чорний, білий, зелений, червоний.
Праворуч — чорний, жовтий, зелений, червоний.


Рідним силовим клемам я якось не дуже довіряв: чи витримають вони струм у 40 Ампер. Тому під'єднав дроти «наскрізним» способом, без розриву. Надрізав ізоляцію та зняв її частину. Для таких речей я ще давно купив спеціальний надзвичайно гнучкий провід — набагато зручніший за звичайний ПВ-3, ШВВП чи ПВС. Але ціна....


Під час під'єднання проводів я випадково забув про вузол блокування роботи модуля електронного навантаження.
На платі виявилася купка компонентів: п'ять транзисторів (три польові та два біполярні), а також два ОП.
З'ясувалося, що це вузол вибору режиму роботи CC/CV і власне ввімкнення силового вузла.


Принцип гранично простий: за командою від мікроконтролера вмикається один або інший підсилювач. Але на схемі виявився транзистор, який подає живлення на обидва вузли. Причому цей транзистор нічим не керується. Зрештою я під'єднав до нього контакти реле.

На схемі використано НЗ контакти реле. Можна було використати й НО контакти, змінивши логіку виходу в налаштуваннях ампервольтметра, але я хотів зробити так, щоб під час подавання живлення реле гарантовано блокувало навантаження. А в другому випадку все одно була б затримка на час запуску ампервольтметра та спрацьовування реле.


Оскільки реле маленьке й легке, я просто приклеїв його до плати.


Ось що вийшло в результаті. Усі дроти прокладені так, щоб не потрапити у вентилятори; водночас біля вентиляторів бажано залишити якомога більше вільного місця для забору повітря.




Щоб корпус не ковзав по столу й не дряпав його кріпленнями, які можуть виступати, приклеюємо ніжки.


Остання, мабуть, найскладніша частина роботи — знімаємо захисну плівку з дисплея, і, мабуть, на цьому все.


У верхній кришці корпусу додатково просвердлив вентиляційні отвори, щоб не утворювалися повітряні «кишені», куди не надходить повітря від вентиляторів.


Вище я згадував плату перетворювача й давав посилання на те, як робив блок живлення на її основі. Було це приблизно 4.5 роки тому, але цим блоком живлення я користуюся й досі. До того ж вони цілком непогано виглядають і працюють разом :)


Загалом корпус Z2A подобається мені найбільше. Раніше їх виробляла Kradex, але, наскільки я зрозумів, зараз їх виробляють у нас, тому коштує він лише близько 2.5 долара.


Ще трохи про точність вимірювання струму. Вище я тестував за струму до 5.1 Ампера, але для приладу з діапазоном до 100 Ампер це зовсім мало.
Зрештою я взяв потужний блок живлення на 5 Вольт і навантажив його струмом близько 35 Ампер.
Перша думка — з точністю все зовсім погано, але річ у тім, що струмовимірювальні кліщі для постійного струму від початку мають низьку точність вимірювання, на відміну від вимірювання за допомогою шунта.


Тому я вирішив порівняти їхні покази з точнішим приладом.
Встановив струм навантаження близько 10 Ампер; кліщі за струму 10.1 Ампера показали 10.5.


Мабуть, поки перемикав дроти, щось зсунув, і зрештою струм навантаження став 10.2 Ампера. Але головне не це, а те, що покази збігаються з показами точнішого приладу. Припускаю, що самі кліщі трохи завищують покази. Обнулення робив.


Відео.
Частина 1: огляд ампер-вольтметра, тести.


Частина 2: опис електронних навантажень і принципу їхньої роботи, а також демонстрація ампер-вольтметра в роботі.



Що можна сказати в підсумку.
Спочатку про хороше: ампер-вольтметр сподобався, насамперед завдяки зручній конструкції, вимірюванню струму обох полярностей, великій кількості сервісних режимів, якісному екрану, відносно непоганій точності вимірювання і, що важливо, можливості калібрування, а також варіантам як дротового, так і бездротового підключення панелі керування та індикації.

Не обійшлося й без недоліків. Досить «грубе» вимірювання струму, відображення напруги в межах 0.05-0.09 В навіть без підключення входу, а також дуже тугі кнопки. Як не дивно, найбільше дратує саме останнє, адже решта для мене значно менш критична.


На цьому все, як завжди, чекаю на запитання й коментарі, сподіваюся, огляд був корисним.