Как подключить к блоку питания вольтметр. Самодельный блок питания из китайского вольтамперметра

Ампервольтметр из Поднебесной. Лабораторная работа.

В Интернет-магазинах Китая доступны недорогие цифровые вольтметры с использованием трехразрядных цифровых светодиодных индикаторов.

Вольтметры попадались двух типоразмеров: 48 x 30 x 22мм и 36.6 х 14.8 х12мм.

Более крупный выполнен в черном пластмассовом корпусе и просто устанавливается в окно, вырезанное в передней панели блока питания. Маленький вольтметр бескорпусной и крепится за «ушки» печатной платы.

Питаются приборы постоянным током при напряжении от 4 до 30 В (через встроенный интегральный стабилизатор) и измеряют постоянное напряжение до 30 или 99,9 В.

Подробные характеристики вольтметров выложены на сайтах продавцов. На одном из сайтов приводится принципиальная схема одного из таких вольтметров.

Вольтметр собран на микроконтроллере STM8. В приведенной схеме входной делитель напряжения состоит из последовательно соединённых резисторов R1 и R2 (390 кОм и 10 кОм). Нетрудно посчитать, что при подаче 1 В на вход делителя на измерительный вход процессора подается напряжение 0,025 В. (Ток делителя I=U:R = 1: (390k+10k)=0,0025 mA; падение напряжения на R2=I*R=0,0025 mA * 10k= 0,025B).

Если в блоке питания в цепь выходного тока поставить измерительный резистор величиной 0,025 Ома, то при протекании по нему тока в 1А, на измерительном резисторе упадет напряжение 0,025 В. И если это напряжение подать на R2, то индикатор вольтметра покажет единицу (1 Ампер). Таким образом, вольтметр превратился в амперметр.

Можно установить тумблер и переключать измеритель в режим вольтметра или амперметра по приводимой ниже схеме. Коммутировать приходится три цепи:

Штатный вход вольтметра;

Дополнительный вход измерителя (измерительный вход процессора);

Общий провод вольтметра.

Для того, чтобы использовать в качестве переключателя двухполюсный тумблер, пришлось пойти на некоторое ухищрение - добавить «свой» резистор Rдоб 330кОм в цепи входного делителя напряжения. Штатный вход вольтметра при этом не используется и не коммутируется.

На схеме показано включение в «минусовую» цепь источника питания. Так Rизмер включается в импульсных (компьютерных) блоках питания (при их переделке в различные блоки питания, используемые для радиолюбительских целей), где этот измерительный резистор одновременно используется как датчик тока в схеме регулировки выходного тока.

Вывод «-Uпит», показанный на схеме, никуда не подключается, «минус» питания прибор получает через переключатель измерительной цепи. Поскольку при этом коммутируется «минусовой» провод питания вольтметра, то в момент переключения индикаторы прибора кратковременно гаснут.

Следует учесть, что при встраивании измерителя в лабораторный блок питания, прибор начнет работать только при достижении минимального напряжения на его выходе около 4 Вольт. Для зарядного аккумуляторного устройства это несущественно. Для лабораторного блока питания измеритель придется запитать от автономного источника питания, гальванически не связанного с блоком питания.

Решения могут быть различные - выпрямители на отдельной обмотке на трансформаторе, на отдельном маленьком трансформаторе от, так называемых, «адаптеров» питания, плата из телефонной зарядки или просто подходящая батарейка.

В принципе, измерительный резистор Rизмер можно включить и в «плюсовую» цепь блока питания с учетом того, что при этом вольметр-амперметр также придется «запитать» от автономного источника питания, гальванически не связанного с блоком питания (иначе на измерительный вход процессора в режиме измерения тока подается весь потенциал выходного напряжения и процессор выйдет из строя).

При коротком замыкании выходных клемм источника питания, при «переполюсовке» подключения аккумуляторной батареи к зарядному устройству (если выпрямитель собран по мостовой схеме) через измерительный резистор до сгорания защитного предохранителя протекает большой ток короткого замыкания и на резисторе выделяется импульс напряжения, который может повредить процессор.

На первый взгляд, видны два решения по защите процессора.

Первый («организационный» и наиболее простой) - вместо тумблера, переключающего измеритель в режимы «вольтметр» - «амперметр» установить не фиксируемую кнопку и ток измерять при нажатом состоянии кнопки. Так как «переполюсовка» и короткое замыкание происходят чаще всего при подключении-отключении нагрузки и руки оператора заняты этим процессом, то кнопка переключения измерителя будет в отжатом состоянии «вольтметр» и прибор не пострадает.

Второй - схемотехнический. Установить параллельно измерительному резистору (входу измерителя) быстродействующее электронное устройство, защищающее от превышения допустимого напряжения на входе измерительного входа процессора, например, супрессор или стабилитрон.

Мне попадались вольтметры с делителем 330 кОм и 10 кОм. Поскольку в качестве измерительного резистора в схеме переделанного компьютерного блока питания у меня уже использовался стандартный 5-тиВаттный резистор 0,1 Ома в керамическом корпусе, то падение напряжения на нем было слишком большим для подачи на процессор. Пришлось параллельно измерительному резистору подключить многооборотный малогабаритный потенциометр («под руку подвернулся» на 100 Ом) и по «образцовому» тестеру выставить показания на индикаторе.

Этот способ можно использовать и в случае применения самодельного некалиброванного измерительного резистора.

В продаже имеются вольтметры, позиционируемые изготовителем как «вольтметры для встраивания на панель автомобиля для измерения напряжения бортовой сети» с верхним измеряемым пределом 24В. У них всего два вывода (черный «минус» и красный «плюс»). В этих вольтметрах вход делителя соединен с «плюсом» питания печатным проводником, который легко перерезать. В таком вольтметре делитель стоит 91 кОм и 10 кОм. То есть в качестве измерительного резистора хорошо подходит 5-Ваттный резистор в керамическом корпусе номиналом 0,1 Ом.

Вольтметры различных изготовителей отличаются принципиальными схемами и применяемыми процессорами, но принцип их использования в качестве амперметра остается прежним.

Ниже по тексту приведены фотоснимки плат вольтметров, попавших в руки автора. На них указано расположение резисторов входного делителя и место входа измерителя.

Получил с AliExpress парочку электронных встраиваемых вольтметров модели V20D-2P-1.1 (измерение постоянного напряжения), цена вопроса 91 цент штука. Вот его характеристики:

• рабочий диапазон 2,5 В — 30 В
• цвет свечения красный
• габаритный размер 23 * 15 * 10 мм
• дополнительного питания не требует (двухпроводной вариант)
• есть возможность подстройки
• частота обновления: около 500 мс/время
• обещанная точность измерения: 1% (+/-1 разряд)

И всё было бы хорошо, поставил по месту и пользовался, да попалась на глаза информация о возможности их доработки – добавление функции измерения тока.

Приготовил всё необходимое: двухполюсной тумблер, выводные резисторы – один МЛТ-1 на 130 кОм и второй проволочный на 0,08 Ом (изготовил из нихромовой спирали диаметром 0,7 мм). И целый вечер согласно найденной схемы и руководства по её реализации соединял это хозяйство проводами с вольтметром. Безрезультатно. То-ли догадливости в понимании недосказанного и недочерченного в найденном материале не хватило, то ли имели место отличия в схемах. Вольтметр не работал никак вообще.

Пришлось выпаивать индикатор и изучать схему. Тут уже требовался не маленький паяльник, а махонький, так, что повозился изрядно. Зато в течении следующих пяти минут, когда вся схема стала доступна обзору, всё–всё понял. В принципе знал, что с этого и нужно начинать, но уж очень хотелось решить вопрос «по лёгкому».

Схема доработки V-метра

Так родилась эта схема соединения дополнительных электронных компонентов с уже существующими в схеме вольтметра. Отмеченный синим цветом штатный резистор схемы подлежит обязательному удалению. Скажу сразу отличия от других схем приведённых в интернете нашёл, например соединение подстроечного резистора. Всю схему вольтметра перерисовывать не стал (повторять не собираюсь), начертил только ту часть, которая необходима для доработки. То, что питание вольтметра нужно делать отдельным считаю очевидным, всё-таки начало отсчёта в показаниях должно начинаться с нуля. В дальнейшем выяснилось, что питание от батарейки или аккумулятора не подойдет, ибо токопотребление вольтметра при напряжении в 5 вольт составляет 30 мА.

После сборки вольтметра взялся за суть действа. Мудрствовать не буду, просто покажу и расскажу, что с чем соединить, чтобы всё получилось.

Пошаговая инструкция

Итак , действие первое – из схемы выпаивается СМД резистор сопротивлением 130 кОм стоящий на входе плюсового провода питания, между диодом и подстроечным резистором 20 кОм.

Второе . На освободившейся контакт, со стороны подстроечника припаивается провод желаемой длины (для пробы удобно 150 мм и лучше красного цвета)

Третье . На дорожку соединяющую резистор 12 кОм и конденсатор, с «земляной» стороны припаивается второй провод (например синий).

Испытание новой схемы

Теперь согласно схемы и этого фото «вешаем» на вольтметр дополнение: тумблер, предохранитель и два резистора. Тут главное правильно подпаять вновь установленные красный и синий провода, впрочем, не только их.

А вот тут проводов побольше, хотя всё и просто:

После подачи питания на вольтметр сразу высветилось «0,01», после подачи питания на электродвигатель измеритель в режиме вольтметра показал напряжение на выходе блока питания равное 7 вольтам, затем переключил в режим амперметра. Переключение производил при отключении подачи питания на нагрузку. В дальнейшем вместо тумблера поставлю кнопку без фиксации, так безопасней для схемы и удобней для эксплуатации. Порадовало то, что всё заработало с первой попытки. Однако показания амперметра были отличные от показаний на мультиметре больше чем в 7 раз.

Тут и выяснилось, что проволочный резистор вместо рекомендованного сопротивления 0,08 Ом имеет 0,8 Ом. Ошибся в измерении при его изготовлении в подсчёте нулей. Вышел из положения так: крокодил с минусовым проводом с нагрузки (оба чёрные) подвинул по распрямлённой нихромовой спирали в сторону входа с блока питании, тот момент, когда показания мультиметра и доработанного теперь уже ампервольтметра совпали и стали моментом истины. Сопротивление задействованного участка нихромовой проволоки составило 0,21 Ом (мерил приставкой к мультиметру на пределе «2 Ом»). Так что это даже и не плохо получилось, что вместо 0,08 резистор получился 0,8 Ом. Тут как не считай, по формулам, всё равно придётся подгонять. Для наглядности результат своих хлопот записал на видеоролик.

Видео

Приобретение данных вольтметров считаю удачным, вот только жаль, что их нынешняя цена в том магазине сильно выросла, без малого 3 доллара за штуку. Автор Babay iz Barnaula.

Тема: как поставить измеритель тока и напряжения на источник питания.

Достаточно удобно, когда на блоке питания установлен индикатор, показывающий постоянное напряжение и ток. При питании нагрузки всегда можно видеть падение напряжения, величину потребляемого тока. Но не все источники питания оснащены амперметрами и вольтметрами. У покупных, более дорогостоящих блоков питания они имеются, а вот у дешевых моделях их нет. Да и в самодельных БП их не всегда ставят. Сегодня имеется возможность приобрести за небольшие деньги цифровой модуль измеритель индикатор постоянного тока и напряжения (Китайский вольтметр амперметр). Стоит этот модуль в пределах 3х баксов. Купить его можно посылкой из Китая, на ближайшем радиорынке, магазине электронных компонентов.

Сам этот Китайский цифровой модуль вольтметра, амперметра измеряет постоянный ток (до 10, 20 ампер, в зависимости от модели) и напряжение (до 100, 200 вольт). Он имеет небольшие, компактные размеры. Легко может монтироваться в любые подходящие корпуса (нужно вырезать соответствующее отверстие и просто его туда вставить). На задней части, на плате имеются два подстроечных резистора, которыми можно производить коррекцию показаний измеряемых величин тока и напряжения. Точность у этого цифрового Китайского модуля вольтметра и амперметра достаточно высока - 99%. Экран имеет трехсимвольное табло красного (для напряжения) и синего (для тока) цвета. Этот блок питается от постоянного напряжения от 4 до 28 вольт. Потребляет мало тока.

Сама установка, электрическое подключение к схеме блока питания достаточно проста. На измерительном модуле тока и напряжения имеются такие провода: три тонких провода (черный минус и красный плюс питания модуля, жёлтый для измерения постоянного напряжения относительно любого черного), два толстых провода (черный минус и красный плюс для измерения силы постоянного тока).

Этот Китайский модуль амперметра, вольтметра можно питать как от самого источника, на котором измеряем электрические величины, так и независимым блоком питания. Итак, после монтажа в корпус измерителя мы спаиваем вместе два чёрных провода (тонкий и толстый), это будет общий минус, который мы и припаиваем к минусу блока питания. Спаиваем вместе тонкие провода красного и желтого цвета, подсоединяем их к выходу (плюса) источника питания. К толстому красному проводу, относительно спаянных чёрных проводов, подключаем саму электрическую нагрузку (это будут провода выхода блока питания).

Важно заметить, что для правильного измерения постоянного тока важна полярность токовых проводов. То есть, именно толстый красный провод должен быть выходом блока питания. В противном случае данный цифровой амперметр будет показывать нули на своем табло. На обычном блоке питания (без функции регулирования напряжения) на индикаторе можно отслеживать только падение напряжения. А вот на регулируемом источнике питания будет хорошо видно, какое напряжение вы сейчас имеете при его выставлении.

Видео по этой теме:

P.S. В целом подключение этого цифрового Китайского модуля вольтметра, амперметра на должно составить труда. При последующем использовании вы оцените его работу, вам она понравится. Наиболее популярным считается трёхсимвольный измерительный блок, хотя немного подороже будет стоит четырехсимвольный, у которого точность измерения уже не 99%, а 99,9%. Данные цифровые модули, измеряющие постоянный ток и напряжение, бывают и отдельного типа, то есть один такой блок является либо амперметром или вольтметром. Экран у них побольше.