Новинка від Fnirsi — USB-тестер FNB48

Деякий час тому з’явилася інформація про нову модель USB-тестера FNB48 від молодої, але компанії, що активно розвивається, Fnirsi. Ця модель здалася мені цікавою, тож я вирішив замовити її для огляду. Крім того, було цікаво порівняти її з іншими тестерами, наприклад, доволі недешевим ZY1276 від YZXstudio.


У заголовку вказана ціна 30 доларів, але на старті продажів його віддавали за 21.6, тож цілком можливо, що така ціна буде під час різноманітних розпродажів. Забігаючи наперед, можу сказати, що, на мій погляд, ціна цілком адекватна, але перейдемо до огляду.

Паковання у стилі RuiDeng — невелика коробочка з пінопласту, усередині якої антистатичний пакет із самим тестером. Загальна вага — 106гр. На звороті паковання є QR-код із посиланням на сторінку завантаження ПЗ.


Тестер має й окрему бляшану коробочку з віконцем. Під час огляду помітив дивну річ: якщо на коробці старішої версії був логотип виробника, то на новій його немає. У будь-якому разі така коробочка зручна й підвищує безпеку, адже корпус самого тестера — лише умовний.


Виконаний акуратно і, на мій погляд, помітно краще за попередню модель, яка побувала в мене в руках.


Технічні характеристики. Повна інструкція з описом усіх режимів доступна за посиланням


Зверху розташований великий екран, який займає майже всю верхню частину. Унизу є маркування входів/виходів і органів керування. Верхня частина — акрилова, нижня — зі склотекстоліту.
Спереду — штекер USB-A, на нижньому торці — входи USB-C і mircoUSB, вихід USB-C та перемикач керування PD.
Ззаду, відповідно, гніздо USB-A, а на верхньому торці — кнопка "back", перемикач режимів «джойстик», який також має кнопку, що натискається, місце для перемикача Bluetooth (якого немає) і microUSB для підключення до комп’ютера.


На фото позначення органів керування вийшли не дуже добре, на рендері виробника їх видно краще.


На сторінці товару є порівняльна таблиця, з якої можна зрозуміти, що наразі модель FNB48 — найбільш оснащена в лінійці тестерів Fnirsi.

Логіка нумерації моделей не зовсім зрозуміла: з FNB-FNC усе ясно — B = «звичайний» USB, С = USB-C, а от перша цифра в моделі FNC якось зовсім не туди...


Тестер справді великий, для порівняння — інші моделі:
Ліворуч — ZY1276 від YZXstudio і FL001T виробництва Power-Z
Праворуч — Fnirsi FNC88 і TC66 від RuiDeng.

З власного досвіду можу сказати, що найчастіше використовую і вважаю найзручнішими ZY1276 і TC66. FL001T хоч і точний, але надто заморочений, а FNC88 помітно менш міцний механічно й просто не такий зручний.


Розміри тестера.


Розбирається тестер дуже просто: чотири гвинтики зверху і чотири знизу, причому зверху довгі, а знизу короткі. Приємно здивувало, що виробник кладе в комплект по одному запасному гвинтику. Також зазначу, що різьбові стійки, у які вкручуються гвинтики, затягнуті дуже слабо.

Корпус, як і в більшості таких тестерів, відкритий з боків, що не дуже добре. Але, справедливості заради, варто сказати, що повністю закриті корпуси мені траплялися лише в тестерах авторського виконання від 100MHz.


Друге, що справді здивувало, — подвійна верхня частина, що складається з двох акрилових пластинок: тонкої верхньої та товстої нижньої. Але ще дивніше те, що маркування є на обох частинах. Загалом можна було б використати лише одну, але довжина гвинтів не дасть нормально її прикрутити.
Довжина тестера мінімальна для такого екрана — видно, що роз’єми стоять буквально впритул до нього.
Нижня частина водночас є платою адаптера Bluetooth, але сам модуль не розпаяний.


Таке рішення не нове, і точно в такому самому вигляді я зустрічав його в тестері ZY1276, причому там модуль також спочатку не був розпаяний. Але, крім Bluetooth, плата давала змогу додати й живлення тестера від акумулятора — на ній були елементи зарядного пристрою.


Коли відкривав, чомусь очікував побачити більше компонентів. Монтаж відносно вільний, якість паяння середня, місцями на трієчку, але останнє стосується радше акуратності.


1. Мікроконтролер, вимірювальний шунт (увімкнений у ланцюг живлення) і спеціальний АЦП INA226, стабілізатор живлення.
2. Флешпам’ять W25Q128JVSQ обсягом 16МБ, пара навантажувальних резисторів (імовірно) опором по 18 Ом і чип Power Delivery.

Заявлений струм — до 6.5А, опір шунта — 10мОм, відповідно, у максимальному режимі на ньому розсіюватиметься 0.422Вт — цілком прийнятно.
Примітно, що на платі є дві контактні площадки Vout і GND, які, ймовірно, можна використовувати для підключення навантаження в обхід USB-роз’єму.




Опис функцій.
Перш ніж перейти до режимів роботи та їх опису, скажу кілька слів про нюанси керування.
Тестер має повзунковий перемикач ліворуч/праворуч, суміщений із кнопкою, і окрему кнопку. Є такі варіанти перемикання:
1. Кнопка Back — скасування або перехід «назад» у меню; тривале утримання вимикає підсвічування.
2. Кнопка повзункового перемикача: коротке й тривале натискання. Коротке активує вибраний режим або запускає/призупиняє роботу в режимі осцилографа, тривале перемикає режими, наприклад режим того самого осцилографа.
3. Перемикання ліворуч/праворуч. Тут також підтримуються коротке й тривале натискання: коротке перемикає режими відображення або навігацію меню, тривале викликає додаткові функції в межах одного режиму роботи.


1. Після ввімкнення з’являється логотип виробника.
2, 3. Перший режим — звичайний вольт-ампер-ватметр, у якому можна вибрати кількість розрядів.
4. Тривале натискання «ліворуч» відкриває меню налаштувань.
5-9. Налаштувань багато, але більшість із них — це просто ввімкнення/вимкнення, хоча є й регулювання, наприклад яскравості екрана, часу вимкнення підсвічування, порогових значень струму, режимів запису.


Другий екран. Вимірювання напруги й струму, розрахунок потужності; також вимірюється температура всередині тестера, мінімальні/максимальні значення струму, напруги й потужності, ємність в А·год і Вт·год.
Коротке натискання перемикача виводить повідомлення про обнулення лічильників мін./макс.
Утримання ліворуч — комірка пам’яті (усього 10), ємність в А·год і енергія у Вт·год.

Утримання праворуч — доволі цікавий, хоча й дещо ускладнений режим. Наскільки я зрозумів, він дає змогу виміряти ємність акумулятора в повербанку: для цього задаються напруга акумулятора та ККД перетворювача. Але, на мій погляд, функція надто складна, до того ж вимагає знати ККД, а це далеко не завжди можливо.
Покази лічильників А·год і Вт·год залежатимуть від вихідної напруги (3.7-5, 3.7-12 тощо), а також від ККД.


З цікавості перевірив роботу режиму вимірювання ємності повербанка.
1. Було під’єднано навантаження близько 0.5А, час запису — 30 хвилин. Він задається в налаштуваннях як Energy REC time
2. Через 30 хвилин отримав 0.255А·год на виході за напруги живлення 5 вольт і 0.311А·год розрахункового значення.

Тут я трохи не зрозумів процес: за розрахунками має бути 0.255х1.35 (перетворення 3.7-5.0)х1.1 (ККД 90%) = 0.378А·год.
Чому вийшло 0.311 замість 0.378, зрозуміти не можу: різниця в 1.22 раза між 0.311 і 0.255 не схожа ані на перетворення 3.7-5, ані на ККД 90%. Розбиратимуся, бо режим і справді цікавий.

Пізніше спробував виставити ККД 100% і отримав правильний перерахунок 3.7-5. Отже, ККД обчислюється неправильно, точніше, не в той бік. Зараз 5/3.7=1.35, потім 1.35х0.9=1.22, а треба 1.35/0.9.



Третій екран. Ті самі основні вимірювання, що й раніше, але тут уже робота з протоколами швидкого заряджання, відображення поточного режиму та напруги на лініях даних.
Утримання праворуч — режим автоматичного визначення підтримуваних протоколів, а також безпосереднього керування ними.

Реалізація зручна, працює швидко, але, як іноді буває, не з усіма блоками живлення поводиться належним чином. Причина в тому, що блок живлення іноді може надто сильно знизити напругу, і тестер просто вимкнеться. У такому разі краще живити його через роз’єм РС. Але я помітив, що тут таке траплялося рідше, ніж з іншими тестерами.


Утримання праворуч — визначення можливостей кабелю PD, перевірка кабелів Dash, а також програмна емуляція DASH і Apple 2.4А.

У режимі PD listener чомусь надходила команда вимкнути PD блока живлення, через що напруга падала до нуля. Щоб зробити фото, довелося живити тестер від окремого БЖ.
PD E-marker працює: правильно визначив максимальний струм і швидкісні можливості кабелю, а також його довжину.


У повному варіанті й із кабелем gen2 це має виглядати приблизно так. Цікаво, що мій кабель показав верхню межу в 50 вольт. Раніше не замислювався, що обмежуватися може не лише максимальний струм, а й напруга.


Кабелю Dash у мене немає, але, за задумом розробника, він має ідентифікуватися, як на цій картинці.


1. приклад автоматичного визначення підтримки протоколів швидкого заряджання.
2. Спроба програмної емуляції DASH, але або він не емулює, або я щось роблю не так: мій основний тестер вважає, що підтримки немає.


Четвертий екран.
Один із найцікавіших режимів — по суті, емуляція осцилографа. Є чотири варіанти, перемикання — довгим натисканням перемикача.

1–4. Вимірювання струму й напруги, швидкість розгортки — від 0.1 до 5 сек на поділку.
5–6. Вимірювання напруги на лініях даних, швидкість також від 0.1 до 5 сек на поділку.

Коротке натискання перемикача ставить графік на паузу — зручно фотографувати.


А це вже можна назвати режимом осцилографа: вимірювання розмаху пульсацій на виходах блоків живлення.
1, 2. Частота розгортки змінюється від 3.1 до 200мкс на поділку. Для прикладу: під час вимірювання пульсацій я зазвичай використовую режим 5мкс/под.
3. Режим синхронізації автоматичний, загалом працює нормально, хоча іноді може бути нестабільним. Угорі відображається частота імпульсів, але часом там може бути або 0, або якась нісенітниця, тож на точність я б не розраховував.
4–6. Приклад осцилограми з виходу мого USB-хаба за розгортки 3.1, 10 і 20мкс. У правому нижньому куті для зручності вказано виміряний розмах пульсацій.

На мій погляд, дуже непогано. Вимірювання струму/напруги та стан ліній даних були в моєму тестері й раніше, а от такого осцилографа не було. Для швидкої діагностики цілком достатньо.


Найдивніший режим — офлайн-реєстратор. Я зрозумів задум так: підключаємо тестер до блока живлення, до тестера — навантаження, і він записує в пам’ять значення струму й напруги, а потім будує розтягнуту осцилограму.

1. Спочатку режим запису вимкнений, угорі позначка Mem no.
2. Коротке натискання перемикача пропонує обнулити запис.
3. Щоб активувати запис, треба зайти в налаштування й увімкнути режим Curve REC time, а точніше — задати час запису.
4. При цьому можна вибрати від 30 хвилин до 9 годин, інтервал між відліками — відповідно від 1 разу на секунду до 3 разів на секунду. У першому випадку виходить 1800 записів, а в максимальному — до 10800 записів. Думаю, він просто не може записувати частіше, ніж раз на секунду.
5. Поруч можна ввімкнути запис вимірювань енергії, але до осцилографа це не має стосунку.
6. Після активації функції запису вгорі засвітилося Mem 0.5H, але більше нічого не відбувалося. Я пробував від’єднувати й під’єднувати навантаження, перезавантажувати тестер, але все одно бачив лише екран у клітинку...


В описі наведено фото цього режиму, але як цього досягти — загадка.


Пізніше й цілком випадково я з’ясував, як здійснюється запис і де його вмикати.
1, 2. У вікні вимірювання струму, напруги й ємності внизу є два індикатори; на фото в обох значення 0.5. Верхній показує запис графіка, нижній — запис енергії, що пройшла через тестер. Запис графіків вмикається коротким натисканням перемикача.
3. Також угорі є індикатор виконання, який поступово зменшується. Коли він досягне 0%, унизу згасне верхній індикатор часу запису графіка.
4. Якщо після цього перейти в режим перегляду записаних графіків, побачимо, що відбувалося за пів години запису. Тут, мабуть, передбачено можливість «розтягнути» графік, за аналогією з перемиканням часу розгортки, але дія не спрацьовує: по краях з’являється повідомлення про перевищення ліміту, проте на екрані нічого не змінюється.
5. За бажання запис можна перервати будь-коли — звісно, отримаємо лише частину графіка.
6. Якщо в налаштуваннях змінити ліміт часу з пів години на годину, то праворуч унизу у відповідному віконці відобразиться 1.0.


Під час тестів згадав, що хотів оновити ПЗ. Виявилося, що є версія 0.6, а в мене стояла 0.5. Судячи з опису, додали режими визначення PE+1.1 і РЕ+2.0.
Перевіряємо. Спочатку показує підтримку МТК-РЕ.

Процес перепрошивання простий: завантажуємо звідси архів із програмою-прошивачем і власне прошивкою.
Розпаковуємо. Рекомендую замінити можливі «кракозябри» на щось зрозуміле, щоб не було проблем.
Запускаємо програму
Затискаємо кнопку перемикача на тестері й підключаємо його до USB-порту комп’ютера. Якщо щось іде не так, спробуйте спочатку просто під’єднати тестер, щоб комп’ютер його розпізнав і встановив драйвер.
Після цього на екрані тестера з’явиться версія завантажувача.
У програмі вибираємо завантажену прошивку й натискаємо — старт.
На екрані тестера відображається процес завантаження прошивки. Зрозуміло, що краще його не переривати.
Прошивку успішно оновлено, версія 0.6.


Перевірив із парою блоків живлення та парою перетворювачів. Результати, звісно, різні, але видно, що PE+ не лише з’явився, а й відображається на відповідних перетворювачах.


П’ятий екран.
Вимірювання опору кабелю. Тут нічого нового, принцип також гранично простий: спочатку під’єднуємо тестер із навантаженням безпосередньо до виходу БЖ і натискаємо перемикач — тестер записує значення як еталонне.
Вимикаємо тестер і під’єднуємо його через кабель, відповідно бачимо виміряне падіння напруги й опір кабелю.


Одна з «фішок» тестера — наявність гіроскопа, завдяки якому орієнтація зображення на екрані залежить від положення тестера.
1, 2. У режимі вимірювання лише напруги, струму й потужності зображення повертається на 90, 180 і 270 градусів.
3, 4. Оскільки екран прямокутний, в інших режимах зображення можна повернути лише на 180 градусів.

Загалом працює непогано, хоча іноді за незвички може заважати, але за потреби функцію можна вимкнути в меню.


Також знайшлася по-своєму незвична, але, можливо, зручна функція емуляції режиму Power Delivery.
1, 2. Тут можна вибрати максимальну потужність від 2 до 60Вт, а також список вихідних напруг і перераховані для них значення струму.
3. Під’єдную тестер до блока живлення QC з напругою до 12 вольт, а до виходу тестера, відповідно, під’єднаний тестер у режимі керування блоками живлення PD. Задано напругу 9 вольт, БЖ у режимі QC видає 9 вольт, але тестер на виході вважає, що під’єднаний до джерела PD.
4. Даю команду з другого тестера підвищити напругу до 12 вольт — також усе чудово.
5. Під час спроби задати 20 вольт, які блок живлення не може видати, режим скинувся до початкових 5 вольт, але на другому тестері режим 20 вольт залишився підсвіченим, а на екрані першого режим 20 вольт зник.
6. Пробую знову підвищити напругу до 12 вольт — і знову все нормально.

Загалом функція працює, її практична користь під питанням, але думаю, що вона цілком може стати в пригоді. Головне — не забути встановити обмеження вихідної потужності. По суті, можна живити пристрій PD від блока живлення QC.


Оскільки це все-таки вимірювальний прилад, хоч і не внесений до реєстру, варто перевірити точність вимірювання основних величин — напруги та струму.

До напруги питань немає: заявлена похибка 0.2% +2 молодші розряди, і тестер вкладається в неї із запасом. Причому тестер починає працювати від 3.8 вольта й одразу показує коректні значення, тобто, на мою думку, змусити його «брехати» неможливо.


Зі струмом аналогічно: заявлено 0.5% +2 розряди, прилад також вклався в цю похибку, хоча у верхній частині діапазону вона помітно зросла.


Немає проблем і під час роботи з дуже малим струмом. Для прикладу, як навантаження використано резистори опором 680 Ом і 1.2кОм, струм — близько 4 і 7мА.


На додачу перевірив зі струмом близько 1мА: як навантаження використано резистор номіналом 4.7кОм. На мій погляд, отримати за такого струму 0.83мА замість 1.092 — усе одно непогано. Крім того, слід враховувати, що вимірювання виконується з використанням одного шунта номіналом 10мОм, відповідно, за струму 1мА з нього на АЦП надходить 10мкВ, або 0.00001 вольта.


Загалом варто сказати, що припуститися помилки під час вимірювання напруги чи струму дуже складно, адже використано спеціалізований чип, який об’єднує в собі всю вимірювальну частину, за винятком шунта для вимірювання струму. Точно такий самий чип використано в перелічених вище моделях тестерів, тож миттєва точність залежить лише від калібрування, а довготривала — ще й від якості шунта, точніше, від його ТКС.


Споживання.
1. За максимальної яскравості підсвічування тестер споживає близько 34-35мА
2. Споживання майже не залежить від режиму роботи: у режимі осцилографа, який, на мою думку, найбільш ресурсомісткий, різниця з іншими становила 1мА
3. За мінімальної яскравості підсвічування струм падає до 23мА
4. Якщо підсвічування повністю вимкнути, споживання становить 22 мА.

Крім того, споживаний струм залежить від вхідної напруги: за 3.8 вольта він становить 45 мА, а за 24 вольти — лише 9 мА.
У попередніх моделях був лінійний стабілізатор. Чи стало краще після заміни його на імпульсний — сказати складно. Скажу лише, що поріг у 3.8 вольта не такий уже й низький.

З тестів видно, що особливого сенсу вимикати підсвічування немає, хіба що воно просто може заважати.



Висновки.
Пристрій вийшов непоганим: точність вимірювання напруги та струму хороша, але, як я вже писав, це радше заслуга спеціалізованої мікросхеми від Texas.
До функціональності також особливих претензій немає. Особливо сподобалися офлайновий реєстратор, емуляція блоків живлення PD і, звісно, осцилограф. Звичайно, він не замінить повноцінний прилад, але навіть у такому вигляді може дуже допомогти. Підтримується багато протоколів, а також виходять оновлення: наприклад, в останньому додали роботу з PE+1.1 і PE+2.0.
Є режим вимірювання ємності павербанків (із ним ще треба розібратися) з урахуванням перетворення напруги та ККД. Але саме останній і є каменем спотикання: він не лише залежить від вихідної напруги, а й зазвичай ніде не вказаний, хоча задум хороший.
І не варто забувати, що версія прошивки лише 0.6, тобто, по суті, це ще не остаточний варіант, а радше налагоджена бета-версія.

Насправді коректніше було б порівнювати цей тестер із ZY1280M, адже програмно й апаратно він ближчий до нього. Водночас відомий WEB U2P поступається їм обом, оскільки має менш потужний мікроконтролер і значно повільніший «осцилограф». Мабуть, єдина перевага U2P — він уміє працювати з кабелями та пристроями Apple.
Для порівняння — характеристики мікроконтролерів:
U2p — мікроконтролер STM32F072CBT6 на ядрі Cortex-M0, 48 MHz
Fnirsi — STM32F411 із ядром Cortex®-M4, 100 MHz
ZY1280M — 32F330F8P6, Cortex®-M4 Core, 108 MHz

При цьому мінімальна розгортка осцилографа у Fnirsi — 3.1 мкс, у ZY1280M — 5 мкс, а в U2p аж 200 мкс, що зовсім не підходить для оцінювання розмаху пульсацій.

Що потребує доопрацювання:
Режим масштабування записаного сигналу. Уже написав виробнику — відповіли, що це програмне обмеження, а під час перегляду на ПК усе працюватиме.
Перегляд записаних даних на ПК. Сказали, що приблизно за півтора місяця буде готове ПЗ, яке це дасть змогу робити. Чекаємо.
Модуль Bluetooth. На момент відправлення мені тестера цього модуля ще не було, але пробну партію вже виготовили, і один із них уже їде до мене.
Не завадив би повноцінний корпус.
Режим тестування ємності павербанка. Уже написав виробнику про проблему.

На цьому поки все. Сподіваюся, після того як надійде модуль Bluetooth і вийде ПЗ для комп’ютера, можна буде продовжити.