Долгое время пользовался мультиметром DT9202A, в очередной раз села «крона», а покупать новую было в лом. Решил купить новый мультиметр. В качестве замены выбрал Fluke 15B+. Ну а старый мультиметр бросил в коробку с хламом. Пролежал он там пару лет, пока я в очередной раз не наткнулся на него.
Вроде бы и выкинуть жалко, и пользоваться нельзя, и на запчасти разобрать рука не поднимается, ведь мультиметр исправно служил мне в течении нескольких лет. Было решено сделать ему новую систему питания. Хотелось подойти к делу основательно, а не гнать вот такую халтуру:
Хотелось запитать мультиметр от Li-ion аккумулятора, но возник ряд проблем:
- Напряжение питания мультиметра 9 вольт, нужен повышающий преобразователь;
- Штатная система автоотключения перестанет работать, нужно городить свою;
- Необходимо защитить аккумулятор от переразряда;
- Нужно чтобы на борту был контроллер зарядки аккумулятора с индикацией.
Кроме того, хотелось собрать конструкцию из дешевых и доступных деталей, и главное — без использования микроконтроллеров. Решать такую простейшую задачу на микроконтроллере как-то скучно и не интересно. Да и радиолюбители-новички будут не против «прокачать» свои мультиметры, используя радиодетали с помойки 😉
После нескольких вечеров, проведённых с паяльником и макетной платой, родился такой вот монстр:
Основные характеристики:
- Выходное напряжение 9 В
- Напряжение питания 3,6…4,2 В
- Напряжение срабатывания защиты от разряда 3,6 В
- Ток заряда аккумулятора 250 мА
- Таймер автоотключения 5 мин
А так выглядит устройство в сборе:
На одной стороне платы расположены SMD компоненты, а на другой стороне находится аккумулятор от старого мобильника. Изначально я хотел поставить аккумулятор Nokia BL-5C, но он оказался на 2 мм длиннее отсека и не влез по размерам.
Пришлось ставить мелкий аккумулятор Nokia BL-4B. Закрепил его при помощи двустороннего скотча.
Для внедрения новой системы питания в мультиметр, необходимо:
Итак, приступим.
1. Модификация кнопки
Так как штатная кнопка включения имеет фиксацию, пришлось немного доработать её. Для этого нужно вскрыть корпус кнопки, удалить оттуда фиксирующий элемент, и собрать всё как было 😉
Теперь кнопка не фиксируется при нажатии, и работает как обычная тактовая кнопка.
2. Сверление отверстий, размещение платы в корпусе
Плата питания содержит контроллер зарядки аккумулятора. Подзарядка осуществляется через разъём USB-B, который был весьма уютно размещён в корпусе мультиметра.
В батарейном отсеке пришлось уменьшить высоту стенок, чтобы они не мешали плате.
В верхней части корпуса были вырезаны отверстия для разъёма USB и для светодиода, отображающего процесс зарядки.
Во время зарядки светодиод горит, по окончании зарядки — гаснет.
Плата фиксируется в корпусе мультиметра без единого болта. Продавить USB гнездо мешает ступенька в корпусе. Достать гнездо наружу мешает форма платы, повторяющая внутреннюю часть корпуса. Шевелить плату влево-вправо мешают стенки батарейного отсека. Наклонить плату вверх мешает аккумулятор, наклон вниз блокирует стенка батарейного отсека. Плата сидит внутри крепко, как влитая.
3. Подключение платы питания к мультиметру
Ниже представлена штатная схема автоотключения мультиметра. Отрубает питание примерно через 10 минут работы.
При использования мультиметра совместно с моей платой питания, штатную схему нужно немного модернизировать:
Так как на моей плате для питания мультиметра использован DC-DC преобразователь, таймер автоотключения должен обесточивать питание до преобразователя. Родной таймер автоотключения стоит в самом мультиметре, то есть после преобразователя. При срабатывании автоотключения, родная схема обесточит мультиметр, а преобразователь продолжит работать, разряжая аккумулятор. Потому такой вариант не годится. Пришлось сделать свою систему автоотключения, а штатную обойти, подав питание непосредственно на измерительную часть схемы (цепь V+). Также необходимо демонтировать штатную колодку «кроны» и конденсатор C19.
Ставим перемычку на резистор R53.
Подключаем плату питания к мультиметру при помощи трёх проводов:
- GND
- MULTIMETER_9V
- MULTIMETER_ON
Внедрение новой системы питания прошло безболезненно. Даже не пришлось резать ни одной дорожки на плате мультиметра. Устройство не требует настройки и начинает работать сразу после сборки.
Описание работы схемы.
На операционном усилителе DA2.1 собран узел защиты от разряда аккумулятора. Напряжение отключения задаётся номиналами делителя R4R7. В качестве источника опорного напряжения используется микросхема линейного стабилизатора DA1 (LM1117). Стабилизатор нагружен резистором R3, так как не умеет работать без нагрузки.
На операционном усилителе DA2.2 собран таймер автоотключения. При включении питания заряжается конденсатор C3, далее он постепенно разряжается через резистор R10. Время срабатывания таймера задаётся номиналами C3R10. При срабатывании таймера открывается транзистор VT3, заставляя сработать схему защиты от разряда.
Операционный усилитель DA2 (LM358) работает как компаратор, поэтому может быть заменён на микросхему компаратора LM393.
На микросхеме DA4 (MC34063) собран импульсный повышающий преобразователь, который выдаёт напряжение 9 вольт для питания мультиметра.
На микросхеме DA3 (TP4056) собран узел автоматической зарядки аккумулятора. Во время зарядки светодиод HL1 светится, по окончании зарядки — гаснет.
На схеме есть кнопка отключения, но я её не использовал, т.к. хватает таймера. Питание отключается автоматически по таймеру, время задаётся номиналами C3R10. Желающие могут для отключения питания задействовать кнопку «HOLD», всёравно толку от неё никакого.
В конце статьи можно скачать Excel файл со всеми необходимыми расчётами.
Напоследок прилагаю видео работы мультиметра с новой системой питания.
(вставить видео)
Список радиоэлементовОбозначение
Тип
Номинал
Количество
ПримечаниеМагазинМой блокнот
DA1
Линейный регуляторLM1117-N1
LM1117-1.2DA2
Операционный усилительLM3581
SOIC-8DA3
Контроллер зарядаTP40561
SOIC-8DA4
DC/DC импульсный конвертерMC34063A1
SOIC-8VT1
MOSFET-транзисторIRF93581
SOIC-8VT2, VT3
Биполярный транзисторBC8472
SOT-23VD1, VD2
Диод ШотткиMBR0540T1G2
SOD-123R1, R6, R7
Резистор10 кОм3
0805R2, R8
Резистор100 Ом2
0805R3
Резистор300 Ом1
0805R4
Резистор20 кОм1
0805R5
Резистор51 кОм1
0805R9
Резистор30 кОм1
0805R10
Резистор3.3 МОм1
0805R11
Резистор5.1 кОм1
0805R12, R19
Резистор1 кОм2
0805R13
Резистор180 Ом1
0805R14, R15
Резистор1 Ом2
0805R16
Резистор0 Ом1
0805R17
Резистор56 кОм1
0805R18
Резистор9.1 кОм1
0805C1
Конденсатор1 мкФ 10В1
1206C2, C7
Конденсатор100 нФ 10В2
0805C3
Конденсатор100 мкФ 10В1
Tantal_DC4, C5
Конденсатор10 мкФ 10В2
1206C6
Конденсатор1500 пФ 10В1
0805C8
Конденсатор47 мкФ 10В1
Tantal_DC9
Конденсатор100 нФ 16В1
0805C10
Конденсатор150 мкФ 16В1
Tantal_DL1
Катушка индуктивности120 мкГн1
HL1, HL2
Светодиод2
G1
АккумуляторLi-ion1
Добавить все
Скачать список элементов (PDF)
Прикрепленные файлы:
- Расчеты.xls (22 Кб)
- Плата Multimeter Power Module [Zlodey].lay (46 Кб)