Перероблення кола живлення RTC мультиметра UT181A

У мультиметра Unit UT181A є одна корисна особливість — вбудований годинник реального часу. Але з’ясувалося, що в нього є глюк, а точніше, глюк є в моєму екземплярі мультиметра. Можливо, хтось іще зіткнеться з цією проблемою, тож сьогодні я розповім про один зі способів її розв’язання.


Взагалі я не знав, як правильно назвати те, що мені довелося робити: на доопрацювання начебто не тягне, адже схема залишилася без змін, а ремонтом це теж не назвеш — мультиметр, по суті, працює.

Нагадаю: кілька років тому я купив собі новий мультиметр і навіть написав його огляд із тестами. Тоді в огляді я писав, що він прийшов із розрядженою батарейкою. Пам’ятаю, що написав продавцеві, і зрештою навіть отримав невелике відшкодування, замінив батарейку й на цьому заспокоївся.


Але ж як я помилявся! Виявилося, що через відносно невеликий час — може, пів року, може, менше чи більше — батарейка знову розрядилася. У результаті в деяких моїх оглядах ви час від часу могли бачити якісь дикі дати, причому вони могли бути різними.


У якийсь момент мені це добряче набридло, і я вирішив розібратися, у чому проблема. Вузол RTC побудований на чипі SD2068.


Поліз в інтернет і знайшов даташит, з якого випливає, що спочатку було задумано живлення через два входи: вивід 3 — від резервної батарейки, а вивід 8 — від основного кола живлення.
Продзвонивши виводи чипа, з’ясував, що насправді вивід 3 під’єднаний до землі, а до виводу 8 через два діоди під’єднані батарейка й основне живлення, яке з’являється, коли мультиметр увімкнений.


Повного даташита не знайшов, зате з’ясувалося, що в цього чипа є брат-близнюк під назвою BQ32000, і в його даташиті зазначено, що від основного кола живлення він споживає аж цілих 100мкА.
Взагалі 100мкА — це справді багато. Наприклад, типова ємність елемента 2032 становить 210-240 мА·год, тож за такого струму він розрядиться за 100 днів.


Рішення саме напрошувалося: від’єднати плюс батарейки, підняти вивід 3 і під’єднати до нього резервне живлення. Зробив, але не вийшло: отримав ситуацію, коли навіть не міг виставити час, тобто заходжу в налаштування, виставляю, натискаю ОК, а час не змінюється. Довелося повернути все, як було.


Далі довелося просити «допомоги залу»: я звернувся з питанням про годинник до двох користувачів цього приладу й поставив їм одне й те саме запитання: а як у вас іде годинник?
Обидва дуже швидко відгукнулися й відповіли, що в них усе гаразд.

Отже, виходить, що проблема саме в мене. Далі в розмові так склалося, що один із користувачів виміряв у себе струм споживання й дав посилання на даташити BQ3200 і SD2068, а другий надав ту інформацію про SD2068, якої в мене не було.

З’ясувалося, що повна схема з даташита SD2068 набагато цікавіша: є варіант під’єднання, як у мультиметрі, тобто живлення лише через основний вхід і з діодною розв’язкою. У моєму даташиті цієї схеми не було.


Крім того, виявилося, що струм споживання через основний вхід має бути в діапазоні 1.2-1.5мкА, коли працює лише годинник, і 40-120мкА під час передавання даних. І знову ж таки, у тому даташиті, який знайшов я, цієї таблиці не було..



Спочатку я подумав, що мені трапився чип із великим споживанням, і навіть збирався купити новий. Знайшов на Ali цей RTC, коштує відносно недорого, але продається партіями по 5 або 10 штук. Я вже навіть збирався купити, але потім згадав, що один із користувачів виміряв у себе струм від батарейки — 1,33мкА.
Виміряв у своєму:
Тестер вимкнений, струм 25мкА
Тестер увімкнений, струм -15мкА

Так, вам не здалося: струм тече в бік батарейки, але ж він так само може текти в бік мультиметра через другий діод.

1, 2. Випаюю чип і отримую струм приблизно 30-32мкА навіть без нього, причому він поступово падає.
3. З цікавості трохи підігріваю місце встановлення чипа паяльником, не торкаючись самої плати, — струм знову зростає.
4. Чекаю, поки плата охолоне: струм без чипа — близько 26мкА. Раніше в мене було 25мкА з чипом, тож з урахуванням різної температури чи ще чогось виходить, що основне споживання спричиняють витоки в діодній розв’язці.


Діоди розташовані з іншого боку плати, під дисплеєм. Той, що ближче, відповідає за живлення від основних кіл, а той, що далі, — за живлення від батарейки.
Спочатку замінив той, що відповідає за живлення від основного кола. Це можна зробити, навіть не знімаючи дисплей.


У результаті мій 61E взагалі не реєструє жодного струму, а після встановлення чипа струм споживання становить 1.22мкА!
Як було видно на фото вище, стояли діоди з маркуванням SD. Я знайшов лише діоди Vishay S1D, але вони більші за розміром, на 200 вольт і 1 ампер — явно не те.
Перевірка тестером показала падіння напруги на них близько 0.12 вольта, що схоже на діоди Шотткі. І ось тут, можливо, криється проблема: діоди Шотткі дуже хороші, але часто мають один недолік — великий зворотний струм, тому для цього застосування вони не підходять.



Є й друга проблема. Я міг би залишити старий діод у колі батарейки, але тоді мікросхема постійно живилася б від неї, адже падіння напруги на діоді основного кола було б явно більшим, ніж на резервному.
Відповідно, треба замінити й другий діод. Обидва діоди — 1N4148, як і зазначено в даташиті.

На мікросхемі маємо 2.717 вольта, а на батарейці — 2.991; вона вже досить стара.


За живлення від основного кола до діода маємо 3.283 вольта. Ще під час заміни діодів я придивився до зручної точки для вимірювання на платі — ліворуч і нижче від батарейки.
На мікросхемі RTC при цьому 2.988 вольта, струм у колі резервної батарейки дорівнює нулю.


Але дослідницька сверблячка погнала мене далі: у найближчому магазині я купив нову батарейку типорозміру 2032. Виявилося, що напруга на ній майже така сама, як від основного кола, — 3.225 вольта, різниця лише 60мВ.
Відповідно, можлива ситуація, коли за більшого навантаження падіння напруги на діоді основного кола збільшиться, і пристрій почне живитися також від резервної батарейки. Саме це й сталося в цьому випадку, але струм виявився лише 0.3мкА. Думаю, це не критично, хоча й на межі.


На цьому доопрацювання можна вважати завершеним: годинник працює, струм від батарейки зменшився з 25мкА до 1.2мкА, тобто у 20 разів.


Висновки.
Думаю, спочатку виробник установив діоди Шотткі, щоб зменшити падіння напруги в цьому колі, хоча насправді звичайних 4148 там більш ніж достатньо. Почали надходити скарги — стали ставити 4148, і все нормалізувалося. А мені просто не пощастило купити прилад саме з цієї партії. Можливо, у когось теж така проблема, тому й вирішив опублікувати її опис — раптом стане в пригоді.

Наступним кроком хочу замінити вбудований акумулятор на щось сучасніше, можливо, типорозміру 18650.
До речі, посилання в заголовку веде на найдешевшу пропозицію UT181A на AliExpress.

І, звісно, величезне спасибі користувачам infino та electronus, адже без їхньої допомоги полагодити прилад було б складніше.