Подключение китайского амперметра с шунтом. Схема подключения цифрового вольтамперметра. Какие цифровые вольтметры самые надежные

При конструировании зарядных устройств для аккумуляторных батарей, и различных блоков питания, многие радиолюбители используют готовые вольтметры-амперметры китайского производства, которые без особого труда можно купить в интернете, например, на сайте Алиэкспресс. Причем стоимость таких готовых приборов очень даже привлекательна, и многие поставщики, вдобавок ко всему, осуществляют бесплатную доставку товара покупателю. Найдя наиболее выгодное предложение, мы заказали на пробу пару приборов марки WR-005, рассчитанных на измерение напряжения до 100 Вольт, и тока до 10 Ампер. Заказ пришел, с блоками все в порядке, механических повреждений нет, но ни паспорта, ни инструкции, описывающей подключение устройства, в комплекте не было. Это и послужило поводом для написания данной статьи, ведь, скорее всего, мы не одни, которые столкнулись с вопросами подключения WR-005 к цепям измерения.

Подобные измерительные приборы могут быть рассчитаны на иные параметры измерения, но в любом случае на плате вы будете иметь два разъема:

● Первый разъем имеет два тонких провода, обычно это красный и черный. Служат они для подачи питающего напряжения на измерительную схему. Напряжение питания имеет очень широкий диапазон, вы можете подать от 4 до 30 Вольт, красный провод – плюсовой, черный – минус. Подав питание на схему, индикатор начнет светиться.
● Второй разъем трехпроводный, провода толстые, предназначены для подключения прибора к измерительным цепям. А вот с цветами проводов давайте разбираться.

Видать раньше выпускались индикаторы, в которых толстые провода имели цвет черный, красный и желтый, поэтому в интернете можно найти вот такую картинку:

В нашем случае данный разъем имеет синий, черный и красный провода, и черный провод находится в разъеме посередине, поэтому мы решили еще раз их перепроверить.

Как оказалось, глобально ничего не поменялось:

● Черный провод, как и в предыдущем варианте, это общий провод (COM);
● Красный провод – измерение напряжения;
● Синий провод - измерение тока.

Для тех, кто не совсем понял: черный толстый провод подключается на минус источника, красный на плюс (начнет показывать вольтметр), синий толстый провод подключается к нагрузке, а со второго конца нагрузки уходит на плюс источника (показывает амперметр).

По поводу шунта. В приборах до 10 Ампер шунт встроенный (впаян непосредственно в плату), свыше 10 Ампер, как правило, в комплекте должен быть внешний шунт, смотри снимки ниже:

Наш вариант прибора со встроенным шунтом:

Внешний шунт выглядит следующим образом:

Даже после правильного подключения нет гарантии того, что показания вольтметра и амперметра будут правильными, поэтому стоит проверить их с помощью, например, внешнего мультиметра. При необходимости можно подкорректировать показания с помощью подстроечных резисторов, расположенных на плате прибора WR-005.

Микросхема, на которой собран прибор, не имеет никаких опознавательных знаков, ну а принципиальная схема вот такая:

В заключение хочется сказать, что после подключения и опробования прибора, он показал себя с положительной стороны, качество сборки не плохое, погрешности показаний соответствуют заявленным поставщиком, то есть, погрешность по напряжению 0,1 Вольта, по току – 0,01 Ампера, ток потребления измерительной схемы не превышает 20 мА. Любая электроника с течением времени подвержена выходить из строя, поэтому на сколько долго будет нам служить данный вольтметр-амперметр - время покажет. Но, в принципе, за такие деньги, мы считаем, что WR-005 – достойное приобретение с быстрой установкой и подключением в устройствах, нуждающихся в выводе цифровой индикации показаний параметров тока и напряжения.

Если кому известна марка используемой в схеме прибора микросхемы, большая просьба написать в комментарии.

Для своего очередного проекта (переделка ATX БП 580W в лабораторный), купил вышеназванный индикатор . Не сразу и не вовремя выяснилось, что вход питания у него гальванически связан с минусовым входом шунта. Это вносит ощутимую погрешность при питании индикатора от того-же источника, с которого измеряется ток (погрешность вплоть до ампера с моим шунтом на 50А!). Можно было, конечно, нагородить ещё одну дежурку и от неё запитать индикатор, но мне показалось это слишком жирным и я решил колупнуть сам индикатор.

Поиском в интернете нашёл его брата близнеца YB27VA и его типовую схему. Сразу скажу, что схема моего прибора немного отличается. Суть переделки заключается в отвязывании дифференциального входа операционного усилителя ad8605 (маркирован как B3A) от общего провода питания. Для переделки потребуются начальные навыки реверс инженеринга (чтобы убедиться, что схема та самая), пайки мелких деталей и знание закона Ома:)

Схема до переделки:

Красным обозначены перерезанные дорожки. От резистора R6 решил отказаться, поскольку, похоже, он нужен только для того, чтобы амперметр показывал «0» при отключенном шунте. Так же перенос питания ad8605 (2 ножка) не является необходимым (судя по испытаниям в симуляторе).

Вторая переделка решает проблему, связанную с тем, что индикатор не «видит» первые ~180мА тока, то есть при подаче на шунт 1А прибор показывает 0,8А, если подать 0,2, то ноль и тд. Это связано со смещением входа ОУ и АЦП. Его можно посчитать, зная сопротивление шунта и величину, на которую прибор «врёт». У меня вышло 270мкВ на входе ОУ. Это смещение легко создать искусственно, добавив один резистор в схему, в результате прибор начнёт измерять от нуля.

В моём случае потребовалось добавить резистор 1140кОм от интегрального стабилизатора на 3В до "+" входа ОУ. Этот резистор, совместно с R7 и шунтом образовывает делитель, задающий начальное смещение.

Составной резистор получился ровно столько, сколько нужно, за счёт погрешности одного из них:)

В результате он теперь измеряет, начиная с 50мА, до 50А с минимальным шагом примерно 20мА (0 тоже показывает). Линейность тоже не подкачала, но, иногда, пропускает единицу, например с 0,12 сразу на 0,14 перескакивает.

Достигнутая точность приятно меня удивила, получился настоящий измерительный прибор, который можно использовать в лабораторном БП в качестве основного индикатора. Которому даже можно верить:) (это касается, по крайней мере, тока). Непонятно, почему китайцы решили сэкономили на паре копеечных деталей. Их стоимость явно на порядок ниже остальных комплектующих, того же ad8605, например. Пользуйтесь хорошими приборами:)

Ещё фотки с результатами измерений:

P.S. Уже хотел было опубликовать статью, но решил проверить - а как там с напряжением дела обстоят? Оказалось, что тоже не хорошо обстоят - на 0,1В прибор врёт, и элегантно это не пофиксить, потому что нижний резистор подстроечный. Но я всё равно запаял туда резистор на 20МОм и результат меня устроил)

Многие начинающие радиолюбители, собирая себе, сначала, простой , без наворотов, в дальнейшем, думаю, захотят расширения его функциональности. Здесь есть два варианта, можно собрать новый блок питания, идущий сразу с защитой, с регулировкой тока, и возможно какими-либо другими, расширенными возможностями. Либо пойти тем путем, каким пошел я, произведя апгрейд или говоря по другому, усовершенствование существующего, проверенного временем блока питания.

В свое время собрал, для своего простого регулируемого блока питания, плату регулировки тока и плату защиты от КЗ, дополнив, таким образом, его схему. Но при пользовании этим блоком питания, напряжение на выходе, по прежнему, приходилось выставлять ориентируясь по показаниям мультиметра, включенным как вольтметр. Также и ток, при включенной регулировке выходного тока, приходилось выставлять по показаниям миллиамперметра тестера. Это показалось мне неудобным, хотелось, чтобы была цифровая индикация тока и напряжения, и тогда начал уже было подыскивать схему ампер-вольтметра на микроконтроллере AVR Меге 8 и подобную. Как при просмотре одного из видео на Ю-тубе, увидел в блоке питания такой встраиваемый в различные электронные приборы ампер - вольтметр, как на фото ниже:

Под видео была приведена ссылка на китайский интернет магазин Али - экспресс. У меня уже имелся опыт заказа с Али, для тех, кто еще не пользовался их услугами, скажу, что если в лоте указана бесплатная доставка, то доставка действительно бесплатная, без подвоха. Товар приходит в Россию в течении 45 дней.

Причем в случае недоставки или подобных неприятностей, покупатель получает всю уплаченную сумму целиком, возвращают оперативно, был опыт. Стоимость такого ампер-вольт метра всего 3,6 доллара, что составляет даже с учетом роста долларов, небольшую сумму. Поэтому колебался я недолго, и подыскав наиболее выгодное предложение, заказал. Проводки с разъемами для подключения, идут в комплекте с прибором.

Подключается к измеряемому устройству ампер-вольт метр с помощью трех-пинового разъема. С помощью второго двух пинового разъема на ампер - вольтметр подается питание, которое может быть в диапазоне от 4.5 до 30 вольт. Более подробно со всеми характеристиками можно ознакомиться, посмотрев рисунок, находящийся выше. Поначалу вызвало затруднение подключение разъема 3 Pin, на странице заказа была лишь путаная схема. Впоследствии, на странице другого продавца, аналогичного товара, нашел следующий рисунок - схему подключения:

На практике все выглядит проще, плюс питания у нас идет на красный провод и на нагрузку. Минус питания идет на черный провод, а оставшийся синий провод (на рисунке желтый) идет на минус нагрузки. Таким образом, у нас амперметр включается в разрыв цепи минуса. Если нам амперметр не нужен при пользовании, мы подключаем только черный и красный провода, синий (желтый) провод просто никуда не подключаем, возможно, это не совсем правильно, но все работает. Мой ампер-вольт метр работал немного неточно, как по току, так и по напряжению, и был мной откалиброван сверяясь с показаниями двух мультиметров, на случай если на одном из них подсела батарея, и он начал врать.

В устройстве предусмотрена калибровка по току и напряжению, путем вращения двух головок под крестовую отвертку. Крепится ампер - вольтметр с помощью четырех пластмассовых распорок находящихся попарно сверху и снизу. Аналогично крепятся малогабаритные клавишные выключатели. Единственный недостаток, выявленный при пользовании ампер-вольт метром это то, что он, несмотря на заявленное разрешение 0.01 А. показывает ток не от нуля, а примерно от 30 - 50 миллиампер, поэтому выставлять по нему небольшие токи может быть проблематично.

В целом прибором остался доволен, если бы стал собирать ампер-вольт метр сам, на МК, наверняка и размеры были бы больше, и по стоимости выше. Разумеется, сфера применения этого прибора не ограничивается одними регулируемыми блоками питания, его можно встроить в любое устройство, где важен контроль тока и напряжения. А/В-метр идет со встроенным шунтом и позволяет измерять токи до 10 Ампер, при напряжении до 100 Вольт. Если необходимо самому собрать подобное устройство - принципиальная схема и прошивка есть в .

Прелюдия

Не совсем он мне подходил в блок питания (показания не от нуля - но это расплата за питание от измеряемой цепи), зато недорого.
Решил взять и разбираться на месте.

Схема модуля вольтметра

Обработать напильником по месту...

2. После доработки по п.1 диапазон измеряемого напряжения увеличивается до 99.9В (ранее он был ограничен максимальным входным напряжением стабилизатора DA1 - 30В). Коэффициент деления входного делителя около 33, что дает нам максимально 3 вольта на входе DD1 при 99,9В на входе делителя. Я подавал максимум 56В - больше у меня нету, ничего не сгорело:-), но и погрешность возросла.

4. Чтобы переместить или совсем выключить точку, нужно выпаять ЧИП-резистор R13 10кОм, который находится рядом с транзистором и вместо него запаять обычный резистор 10кОм 0.125Вт между дальней от подстроечного ЧИП-резистора контактной площадкой и соответствующим управляющим сегментным выводом DD1 - 8, 9 или 10.
Штатно точка засвечивается на средней цифре и база транзистора VT1 соответственно через ЧИП 10кОм подключена к выв. 9 DD1.

Ток, потребляемый вольтметром, составил около 15мА и менялся в зависимости от количества засвеченных сегментов.
После описанной переделки весь этот ток будет потребляться от внешнего источника питания, не нагружая измеряемую цепь.

Итого

Заводское состояние

С выпаяным индикатором, вид спереди

С выпаяным индикатором, вид сзади