Ak potrebujete merať veľmi malú intenzitu zvukového signálu, tak bežnou metódou za použitia vášho digitálneho multimetra toho asi veľa nenameriate. Poväčšine narazíte na problémy keď je citlivosť príliš nízka a šírka pásma nie je dostatočná. Ale jedna dobrá správa - značka Long Wei, ktorý je známy aj svojimi zdrojmi LW-K3010D, predstavuje tentokrát digitálny merač mV_ac LW-322D, ktorý dokáže merať aj dB. Inak, ak si myslíte, že sa jedná o "HiTech" zariadenie ovládané mCU (až na dosku ovládania), alebo niečim podobným - ste na omyle. Prečo? Povieme si v recenzii, takže príjemné čítanie.

Meranie malých striedavých napätí a dB je problém

Pri experimentovaní so audio predzosilňovačmi musíte často merať signály o veľkosti len niekoľko mV. Pri týchto druhoch experimentov navyše meriate aj faktor zosilnenia, ktorý sa zvyčajne vyjadruje v dB. Pri obidvoch typoch meraní vás váš multimetr pravdepodobne sklame a je úplne jedno, či stál 10, alebo 100 eur, nakoľko meranie dB je vyhradené pre veľmi drahé modely. A aj keď má váš multimetr rozsah napríklad 999,9 mV, tak čoskoro zistíte, že merania niekoľkých mV sú nespoľahlivé alebo vôbec nemerateľné. Rovnako pamätajte, že frekvenčný rozsah väčšiny lacných multimetrov je tiež úplne nedostatočný na správne meranie signálov v celom audio rozsahu.

Digitálny merač mV_ac a dB LW-322D

Tento digitálny merač je špeciálne navrhnutý na meranie veľmi malých striedavých napätí. Vďaka najnižšiemu a najvyššiemu  meraciemu rozsahu 3 999 mV môžete presne merať dokonca aj napätie nižšie ako je 1 mV. Keď k tomu pripočítate špecifikovaný frekvenčný rozsah až 2 MHz a presnosť ± 1,5% až do 100 kHz, zdá sa, že tento merač by mal byť ideálny pre každého, kto často experimentuje s audio obvodmi. Čo však robí tento merač užitočným pomocníkom, je jeho schopnosť merať dB. S bodom 0 dB pri 1,00 V môžete podľa špecifikácií merať od -79 dB až do +50 dB.

Značka, model a ceny

LW-322D čínskeho Long Wei (LW) sa tiež ponúka ako TVT-322D. Cena zariadenia sa pohybuje medzi 110,00 až 193,00 €, preto sa oplatí si ho vygoogliť. Konkrétne tento kus bol objednaný od predajcu na stránkach Banggood za 128.24 € (plus poštovné 12.39€) s tým, že ak si vyberiete "EU Priority Line" tak sa vyhnete colným poplatkom, rozumej DPH alebo clo.

Digitálny dvojkanálový milivoltmeter Long Wei LW-322D si môžte kúpiť na tomto odkaze - klikni (Banggood)

Rozsah dodávky

Tento digitálny merač mV_ac / dB je dodávaný zabalený v pevnej krabici s:

• 130 cm sieťový kábel s konektorom IEC C13
• 60 cm BNC ku krokodílemu klipovému káblu
• 60 cm kábel BNC na BNC
• anglický manuál

Rozsah dodávky milivoltmetra.

Vzhľad merača LW-322D mV_ac / dB

Merač je umiestnený v robustnom kovovom puzdre s rozmermi 220 mm x 265 mm x 85 mm a jeho hmotnosť je 3,3 kg nie je práve najľahším prístrojom, čo je však len dobre, nakoľko vám nebude "behať" po stole. Displej pozostáva zo štyroch zelených sedemsegmentových LED displejov s výškou číslic 13 mm. Okrem toho je na prednom panely pätnásť zelených indikačných LED diód na indikáciu:

• funkcia merania (mV, V, dB, dBm)
• jeden zo šiestich meracích rozsahov
• preťaženie meracieho rozsahu
• automatické prepínanie rozsahu
• ručné prepínanie rozsahu
• kanál 1
• kanál 2

Vedľa oranžového sieťového vypínača je päť malých tlačidiel, ktoré sa vďaka hmotnosti prístroja ľahko ovládajú bez toho, aby sa prístroj posúval dozadu:

• Nastaviť rozsah dole
• Nastaviť rozsah hore
• Auto / Manual
• V / dB / dBm
• CH1 / CH2

Vpravo sú dva konektory BNC na pripojenie dvoch meracích signálov.

Detail predného panela s rozmiestnením ovládacích a indikačných prvkov.

Zadná strana okrem pripojenia sieťovej vidlice neobsahuje nič pozoruhodné.

Bočná strana s vetracími prieduchmi a sklopnou nohou.

Rovnako aj spodná strana má dostatok vetracích otvorov a čo ma príjemne prekvapilo sú gumové a nie platové nožičky, takže sa merač nebude šmýkať po stole, čo je len plusom.

Technické špecifikácie

Podľa Long Wei LW-322D spĺňa nasledujúce špecifikácie:

• Meracie rozsahy V: 3,999 mV ~ 39,99 mV ~ 399,9 mV
• Meracie rozsahy V: 3,999 V ~ 39,99 V ~ 399,9 V
• Meranie 0 dB: 1,0 V
• Meranie 0 dB_m: 0,775 V
• Merací rozsah dB: -79 dB ~ +50 dB
• Merací rozsah dB_m: -77 dBm ~ +52 dBm
• Vstupná impedancia: 1 MΩ // 30 pF
• Frekvenčný rozsah: 5 Hz ~ 2 MHz
• Presnosť merania napätia 50 Hz ~ 100 kHz: ± (1,5% + 8 číslic)
• Presnosť merania napätia 20 Hz ~ 500 kHz: ± (1,5% + 10 číslic)
• Presnosť merania napätia 5 Hz ~ 2 MHz: ± (4,0% + 20 číslic)
• Presnosť merania dB: presnosť merania napätia ± 1 číslica

Elektronika v LW-322D

Štyri malé skrutky udržujú skrinku stabilnú

Časti krytu prístroja sú spojené iba štyrmi veľmi malými skrutkami. Napriek tomu je merač mechanicky veľmi stabilný. Celá skrinka je z kovu a jej vonkajšie rozmery sú 270 mm x 255 mm x 90 mm.

Úžasné množstvo elektroniky

Dnes sme si už zvykli, že skrinka meracieho prístroja je z veľkej časti pomerne prázdna. Je to dôsledok miniaturizácie komponentov a ich vysokého stupňa integrácie. Toto však nie je prípad modelu LW-322D, pozri obrázok nižšie. Hlavná doska plošných spojov zaberá takmer celú dĺžku a šírku skrinky - a je jednostranná. Okamžite vyniká niekoľko pozoruhodných bodov:

• Je zrejmé, že tento merač nebol navrhnutý nedávno, plošný spoj je jednostranný, je ručne spájkovaný a používajú sa iba THT komponenty. Obsahuje dokonca niekoľko integrovaných obvodov z rodiny TTL 74xxx!
• Výhodou tak starého dizajnu je, že využíva tradičné lineárne napájanie s 50 Hz transformátorom, sekundárne usmernenie, vyhladenie a stabilizáciu s čipmi 7815 a 7915.
• Vstupný zosilňovač na doske plošných spojov je úplne zabudovaný do medeného štítu, a to na strane komponentov aj na strane spojov.
• Uzemnenie svorky a šasi na konektore IEC C13 smeruje iba k štítu medzi primárnym a sekundárnym vinutím transformátora. Kovové puzdro meradla nie je uzemnené. Samotná zem elektroniky tiež nie je spojená s krytom.
• Zapojenie je spravené precízne a všetky spoje sú izolované pomocou zmršťovacej bužírky na všetkých spájkovaných spojoch. Sieťový spínač je typu Izostat.

Zapojenie milivoltmetra je tvorené THT komponentami a je spravené veľmi precízne. Za povšimnutie stojí určite napájacia časť, ktorá je tvorená klasickým transformátorom, ktorý je prichytený k zadnej strane prístroja dvoma skrutkami.

Na PCB sa nachádza OP07C od Texas Instruments, čo je presný operačný zosilňovač s veľmi nízkym offsetom a dva čipy LF351N (N101, N102). Tieto dva JFET operačné zosilňovače od Fairchild Semiconductor  sú pravdepodobne zapojené ako logaritmický prevodník, ktorý je potrebný na vytvorenie odpočtu v dB. Prítomnosť šiestich tranzistorov (V117, V120, V121, V124, V123, V127) okolo týchto operačných zosilňovačov ukazuje trochu týmto smerom. Táto časť obvodu je tiež v tienenej oblasti na PCB.

Logaritmický prevodník pre merania dB.

Digitálna časť

Na prednom paneli zariadenia je namontovaná druhá doska s plošnými spojmi, na ktorej je digitálna časť obvodu. Rozoznávame mikrokontrolér AT89C52 od spoločnosti Atmel, niekoľko čipov TTL a 12-bitový analógovo-digitálny Dual Slope prevodník TC7109CP. Aj to je už dosť pomerne stará technológia!

Záver

Stručne zhrnuté, LW-322D vyzerá interne ako dobre navrhnuté a starostlivo postavené, ale zastarané zariadenie. To samozrejme nehovorí nič o kvalite zariadenia!

Testovanie LW-322D Long Wei

Úvodná poznámka

Podľa špecifikácií má LW-322D udávanú presnosť ± 1,5% až ± 4,0% v závislosti od frekvenčného rozsahu. Na skutočné otestovanie takéhoto zariadenia by malo byť preto k dispozícii referenčné meradlo s asi desaťkrát lepšou presnosťou. Nemám bohužiaľ žiadne takéto meradlo, ale verte, že po ňom neúnavne pátram. Preto budeme merať tieto hodnoty mV_ac a dB pomocou staršieho, ale zato spoľahlivého analógového AC milivoltmetra Philips PM2454, s rozsahom od 1 mV a s presnosťou v celom rozsahu  ± 1.0%. Vďaka zrkadlovej stupnici je možné nameraný údaj na tomto meradle odčítať bez chyby paralaxy. Budeme testovať LW-322D a porovnávať ho s Philips PM2454 v celom jeho rozsahu, teda 1 mV, 3 mV, 10 mV atď.,  a určitým spôsobom môžeme minimalizovať chybu signálu privádzného do LW-322D. Napriek tomu môžeme porovnávať iba udávanú presnosť LW-322D s presnosťou meradla Philips PM2454. Nasledujúce merania vám teda poskytnú iba dojem o presnosti modelu LW-322D.

Merania presnosti so sínusovými signálmi 1 kHz

Aby som mohol vytvoriť nižšie uvedenú tabuľku, nastavujem výstupné napätie funkčného generátora, až kým nebude ručička merača PM2454 presne na hodnote celej stupnice rôznych meracích rozsahov. Pre každý z ôsmich meracích rozsahov boli potom zaznamenané hodnoty aj z LW-322D.

Meranie frekvenčného rozsahu pri rôznych napätiach

Ako druhý test som na vstup LW-322D priviedol postupne napätie 1 mV, 100 mV a 1 V pri rôznych frekvenciách. Rovnosť týchto napätí bola zaistená ako u Philips PM2454, tak aj pri kurzorových kontrolných meraniach 100 MHz osciloskopom Hantek DSO5072P. V tomto prípade je PM2454 pripojený ako kontrolné meradlo. Merania sú zhrnuté v nasledujúcej tabuľke. Z toho môžeme vyvodiť záver, že špecifikované presnosti sa nedosahujú do 2 MHz. Frekvenčný rozsah nad 1 MHz vykazuje zvláštny pozitívny "nábeh" do približne 4,5 MHz. Potom sa údaj začne opäť znižovať, ako sa dalo očakávať. LW-322D teda funguje dobre až do 1 MHz, ale pri vyšších frekvenciách už nemôžete veriť odpočtu.

Kontrola meraní dB

LW-322D je kalibrovaný s nameranou hodnotou 0 dB pri napätí 1.00 V. Ako je známe, ak znížite napätie z tejto hodnoty na 300 mV, 100 mV atď., tak sa hodnota zníži o 10 dB. Pretože Philips PM2454 má aj takýto  rozsahu, je ľahké skontrolovať presnosť merania dB aj na LW-322D. Každé nové odčítanie v plnom rozsahu na PM2454 by malo znamenať rozdiel o 10 dB. Výsledky sú zhrnuté v nasledujúcej tabuľke a sú veľmi zaujímavé.

Kontrola meraní dB_m

Výkon 1 mW generovaný v rezistore 600 Ω sa považuje za 0 dBm. Z toho môžete ľahko vypočítať, že to zodpovedá napätiu 0,7745 V. Kvôli tejto podivnej hodnote napätia nie je také ľahké skontrolovať presnosť LW-322D pri meraní dBm. Našťastie, Philips PM2454 má aj takúto funkciu, a preto si môžeme pozrieť tabuľku s nameranými hodnotami nižšie. Ako zdroj signálu používam RC generátor, ktorý má tlačidlá -10 dB, -20 dB a -30 dB, ktoré je možné kombinovať na rôzne zoslabenie signálu. Merania sa vykonávajú sínusovým napätím s frekvenciou 1 kHz. Tieto výsledky sú tiež zaujímavé.

Poznámka k automatickému prepínaniu meracieho rozsahu

Táto funkcia funguje perfektne pre väčšinu meraní. Ak však na meradlo privediete napätie, ktoré je len o niečo väčšie ako maximálna hodnota rozsahu, napríklad 405 mV, nastane tak trocha zaujímavá situácia. Zrazu merač nevie, aký má zvoliť rozsah, a motá sa tam a späť medzi rozsahmi 399.9 mV a 3.999 V. Prepnutie na manuálne nastavenie rozsahu je preto jediným možným riešením.

Dávajte pozor na vstupnú impedanciu!

Dôležitým bodom, na ktorý sa v praxi často zabúda, je vplyv paralelnej vstupnej kapacity na merania. Túto kapacitu udáva výrobca ako maximálnu hodnotu 30 pF. Tá je zapojená paralelne so vstupným odporom 10 MΩ. Pri nízkych frekvenciách, ktroré sú v audio pásme, to až tak veľmi neprekáža, no pre vyššie frekvencie hrá impedancia tejto malej kapacity pomerne dôležitú úlohu. Pri frekvencii 100 kHz klesá impedancia kondenzátora 30 pF na 53 kΩ a pri 1 MHz dokonca na 5,3 kΩ, čo v praxi znamená, že s rastúcou frekvenciou sa LW-322D stane čoraz väčšou záťažou pre meraný obvod, v ktorom meriate. Tento fakt preto môže úplne narušiť presnosť meraní! Vždy teda poriadne zvážte bod, v ktorom meriate, a vplyv, ktorý môže mať takáto impedancia práve na tento bod. Toto je bod, ktorý platí pre všetky meracie zariadenia. Pre porovnanie: Philips PM2454 má vstupnú kapacitu maximálne 25 pF, čo teda nie o moc menej.

Zhodnotenie LW-322D

Pre každého, kto nemá analógový dB_V merač mV_ac merač a často potrebuje merať malé striedavé napätia, predzosilňovače a audio zariadenia, môže byť LW-322D užitočnou investíciou, nakoľko použitý analógovo logaritmický prevodník je veľmi presný a poskytuje stabilné výsledky merania pri stabilizovanej teplote okolia. Musím podotknúť, že zariadenie je veľmi starostlivo skonštruované. Dizajn elektroniky sa však javí ako dosť staromódny, čo samozrejme nemusí mať vplyv na kvalitu prístroja samotného.

Digitálny dvojkanálový milivoltmeter Long Wei LW-322D si môžte kúpiť na tomto odkaze - klikni (Banggood)