Existuje veľa lacných jednosmerných digitálnych meradiel, ktoré dokážu zobraziť namerané napätie a prúd v rovnakom čase. Na trhu sú hojne zastúpené najmä u zahraničných predajcov, niečo málo sa síce predáva aj u nás, ale za podstatne vyššie ceny. Takže poďme sa pozrieť na niektoré z obľúbených modelov a pozrieme sa, čo je v nich, aké je ich zapojenie a aké je jednoduché ich použitie a zapojenie. Dnes sa pozrieme konkrétne na asi najviac kupovaný model a to konkrétne DSN-VC288, čo je združené meradlo napätia a prúdu, ktorý máte určite aj vy, a ak nie, tak si ho môžte zakúpiť prostredníctvom odkazu v článku. Mnohé z dnes predávaných meračov sú si navzájom dosť podobné, ale niektoré sú výrazne odlišné. Této séria článkov sa preto zameria na niektoré populárnejšie a užitočnejšie modely.

Merač DSN-VC288

Merač DSN-VC288 - klikni (Aliexpress)

Prvým dnes popisovaným modelom je DSN-VC288 od spoločnosti Geekcreit (predstavíme si viac ich produktov v ďalších článkoch). Je k dispozícii v dvoch variantách: jedna s rozsahom meraného prúdu 0-10A pomocou vnútorného prúdového bočníka a ďalší s rozsahom prúdu 0-50A pomocou externého prúdového bočníka. Obe verzie majú zhodný dizajn a rozsah meraného napätia 0-100V.

Základní verzia s meraním prúdu do 10A sa dodáva v cene okolo 5€ na stránkach Aliexpress.com. Verzia do 50A sa dodáva s ďalšou sadou prípojných vodičov a externým 50A prúdovým bočníkom. DSN-VC288 je rozmerovo pomerne malý zo šírkou 48 mm, výškou 29 mm a 22 mm hĺbkou. Meradlo je určené na zástavbu do panela, čo ho priam predurčuje použiť ho v zapojeniach regulovateľných zdrojov. Niektorí dodávatelia ho opisujú ako s 0,56-palcovým duálnym LED displejom, ale toto tvrdenie je pomerne zavádzajúce. Trojmiestne sedemsegmentové displeje používané pre napätie (červený) a prúd (modrý) sú každý vysoký len 7mm respektíve ich výška je 0,28 palca. Napriek tomu je zobrazenie celkom čitateľné,  "okno" displeja je veľké 35 × 18 mm.

Obe verzie DSN-VC288 môžu byť napájané z napájacieho napätia 4-30V DC, s odberom menším ako 20 mA. Ak teda majú merať napätia v tomto rozsahu môžu byť napájané z rovnakého zdroja napätia. Jediná vec, ktorú treba mať na pamäti, je že DSN-VC288 dokáže merať iba napätia, ktoré sú kladné voči zemy. To isté platí tiež pre merania prúdu. Čiže ho nie je možné použiť napríklad v zdroji symetrického napätia na mínusovej vetve.

Vnútro DSN-VC288

Vnútormé zapojenie merača DSN-VC288 je znázornené na schéme nižšie. Celá elektronika je založená na IC1, čo je 8-bitový mikrokontrolér STMicro STM8S103F3. Jeho činnosť je riadená firmvérom, ktorý má na starosti čítanie napätia a prúdu, ktoré vykonáva každých 300 ms a následne zobrazuje tieto namerané hodnoty na napäťovom displeji DS1 a prúdovom displeji DS2. Trojkolíkový konektor J3 vpravo dolu sa používa pre oba napájacie vstupy merača (V+ a V−) a meranie jeho napätia vstup (V_IN). Napájanie V+ vstup sa pripája k anóde diódy D1 a následne na vstup REG1, a ME6203 LDO (low drop-out) regulátor, ktorý poskytuje napájanie 3,3V pre zvyšok obvodu.

Na zadnej strane je vstup V_IN z J3, ktorý ide na vstup AN4/PD3 (pin 20) IC3 cez odpor 270kΩ / 8,2kΩ, čo je delič napätia, spolu s VR1 (trimer na kalibráciu napätia) a 100nF filtračný kondenzátor. Prúdový vstup merača je vedený cez dvojkolíkový konektor J4, vpravo hore. Tu je kolík 1 (-) pripojený priamo k zápornej vetve merača, zatiaľ čo kolík 2 (+) sa pripája k neinvertujúcemu vstupu IC2b, cez dolnopriepustný filter, ktorý je tvorený 330Ω rezistorom a 100nF kondenzátorom. IC2b je zapojený ako jednosmerný zosilňovač s nastaviteľným ziskom medzi 23 a 25 pomocou trimra VR2 na kalibráciu prúdového rozsahu. Rezistor RS pripojený cez prúdové vstupné kolíky J4. Za konektorom J4 je vnútorný prúdový bočník. Pre verziu DSNVC288 s 10A prúdovým rozsahom, je hodnota rezistora RS 7,5 mΩ (miliohm). Naproti tomu verzia DSN-VC288 s prúdovým rozsahom 50A nemá žiadny vnútorný odpor RS, použitý ako prúdový bočník ale externý, s hodnotou 1,5 mΩ . Jediná ďalšia vec, ktorú treba poznamenať je, že "konektory" J1 a J2 nie sú fyzické konektory, ale v skutočnosti sa jedná o rad testovacích bodov a v prípade J1, smerujúcich k J2. Na programovanie v továrni sa pravdepodobne používa aj J1 pri IC1.

Obr.1: Schéma zapojenia pre digitálny panelový merač DSN-VC288. Vnútorný prúdový bočník RS je osadený len pre verziu s prúdovým rozsahom 0-10A. Model s 50A rozsahom využíva externý bočník.

DSN-VC288 a možné úpravy

Zapojiť DSN-VC288 do obvodu je veľmi ľahké, nakoľko všetky možnosti zapojenia sú na obr.2. Prvé dva diagramy znázorňujú pripojenie pre verziu s interným 10A prúdovým bočníkom, pričom (A) ukazuje pripojenie, keď má modul svoj samostatný zdroj napájania a (B) ukazuje zapojenie, keď zdieľa svoje napájanie so záťažou. (B) môže používať iba pri napájaní záťaže pod 30V. Ďalšie dva diagramy ukazujú zapojenie pre verziu DSN-VC288 s externým 50A bočníkom. (C) zobrazuje zapojenie, keď modul má samostatné napájanie, pričom (D) zobrazuje zapojenia pre zdieľaný zdroj napájania. Opäť to musí byť menej ako 30V. Vodiče pripojené k 3-kolíkovému konektoru, ktorý sa zapája do J3, je tenký, zatiaľ čo dva vodiče pripojené na väčší 2-kolíkový konektor, do ktorého sa zasúva J4 sú hrubšie. Ale tieto štyri možnosti pripojenia nie sú jediným spôsobom, ako možno použiť modul DSNVC288. Napríklad, ak chcete merať nižšie prúdy ako je menovitých 10A respektíve 50A, môžete to urobiť pomerne jednoducho. Majte však na pamäti, že prúdový rozsah DSN-VC288 je v skutočnosti iba napäťový rozsah 0-75 mV, s podporou procesora o škálovaním tohto rozsahu na zobrazenie prúdu prechádzajúci bočníkom. Takže môžete jednoducho získať nižší rozsah meraného prúdu jednoduchou zmenou hodnoty odporu bočníka. Je to však menej jednoduchšie a efektívnejšie riešenie ako s použitím externého 50A bočník, ktorý je možné jednoducho vymeniť za iný.

Napríklad, ak chcete použiť verziu 50A pre merania prúdov medzi 0 a 50 mA, jednoducho vymeňte veľký 50A bočník s odporom 1,5Ω 0,1 %. Pomer merača sa potom jednoducho zmení nakoľko budú hodnoty prúdu od 0 do 50 mA namiesto 0-50A. Rovnaký prístup by sa dal použiť aby ste zmenili rozsah prúdu 0-500 mA alebo 0-5A, hoci desatinná čiarka bude mať nesprávnu pozíciu. Ak vás to netrápi, hodnoty bočníka, ktoré sa majú použiť by mali byť 150 mΩ pre 0-500 mA alebo 15 mΩ pre 0-5A. Ak máte verziu DSN-VC288 s vnútorným bočníkom a chcete zmeniť jeho prúdový rozsah, budete musieť odstrániť vnútorný 10A bočník. Toto je drôt v tvare U prispájkovaný k PCB hneď napravo vedľa J4, pri pohľade na zadnú časť. To je to, čo potrebujete aby ste dokázali zmeniť aktuálny prúdový rozsah merača. Keďže vnútorný 10A bočník má odpor 7,5 mΩ (poskytuje 75 mV keď cez neho preteká 10A), škálovanie firmvéru v tejto verzii bude toto napätie 75 mV meniť  na hodnotu "10,0". Môžete teda zmeniť jeho prúdový rozsah na 0-10mA výmenou interného bočníka. Alebo  mu môžete dať rozsah 0-100 mA pomocou  750 mΩ bočníka, alebo rozsah 0-1A pri použití 75 mΩ bočníka. Ale v oboch prípadoch bude desatinná čiarka opäť v nesprávnej polohe.

Testovanie a možnosti zapojenia

Obr.2 Zapojenie modulu merača

Záver

Objednal som si pár týchto modulov DSN-VC288 50A od predajcu na stránkach Aliexpress. Obe fungovali presne ako to tvrdí špecifikácia, s odberom prúdu do 20 mA, meranie napätia je s presnosťou v rozmedzí ±0,1 % a s presnosťou merania prúdu ±1 %. V oboch prípadoch bolo potrebné donastaviť správne hodnoty napätia a prúdu pomocou trimrov VR1 a VR2. Osobne si myslím, že tieto nastavenia mohol spraviť aj výrobca - ale za tú cenu... Takže berúc do úvahy, že DSNVC288 je veľmi kompaktný a má relatívne malé hodnoty nepresnosti v meraní, je to veľmi praktické a užitočné a zároveň skvelé meradlo a veľmi dobre minuté peniaze!

Merač DSN-VC288 - klikni (Aliexpress)