Живлення мультиметра

Довгий час користувався мультиметром DT9202A, в черговий раз села "крона", а купувати нове було в брухт. Вирішив купити новий мультиметр. Як заміну вибрав Fluke 15B+. Ну а старий мультиметр кинув у коробку з мотлохом. Пролежав він там кілька років, поки я вкотре не натрапив на нього.

Начебто і викинути шкода, і користуватися не можна, і на запчастини розібрати рука не піднімається, адже мультиметр справно служив мені протягом кількох років. Вирішили зробити йому нову систему харчування. Хотілося підійти до справи ґрунтовно, а не гнати ось таку халтуру:

Хотілося запитати мультиметр від Li-ion акумулятора, але виникла низка проблем:

Напруга живлення мультиметра 9 вольт, потрібен підвищує перетворювач;
Штатна система автовідключення перестане працювати, треба городити свою;
Потрібно захистити акумулятор від перерозряду;
Потрібно, щоб на борту був контролер заряджання акумулятора з індикацією.

Крім того, хотілося зібрати конструкцію з дешевих та доступних деталей, і головне – без використання мікроконтролерів. Вирішувати таке просте завдання на мікроконтролері якось нудно та не цікаво. Та й радіоаматори-новачки будуть не проти "прокачати" свої мультиметри, використовуючи радіодеталі зі смітника ;-)

Після кількох вечорів, проведених з паяльником та макетною платою, народився такий ось монстр:

Основні характеристики:

Вихідна напруга 9 В
Напруга живлення 3,6. 4,2 В
Напруга спрацьовування захисту від розряду 3,6 В
Струм заряду акумулятора 250 мА
Таймер автовимкнення 5 хв

А так виглядаєпристрій у зборі:

На одній стороні плати розташовані компоненти SMD, а на іншій стороні знаходиться акумулятор від старого мобільника. Спочатку я хотів поставити акумулятор Nokia BL-5C, але він виявився на 2 мм довшим за відсік і не вліз за розмірами.

Довелося ставити маленький акумулятор Nokia BL-4B. Закріпив його за допомогою двостороннього скотчу.

Для впровадження нової системи живлення в мультиметр необхідно:

Перетворити штатний вимикач на тактову кнопку, видаливши фіксуючий елемент;
Продовбати необхідні отвори, розмістити плату в корпусі;
Поєднати плату живлення з платою мультиметра.

1. Модифікація кнопки

Так як штатна кнопка включення має фіксацію, довелося трохи доопрацювати її. Для цього потрібно відкрити корпус кнопки, видалити звідти фіксуючий елемент, і зібрати все як було ;-)

Тепер кнопка не фіксується при натисканні і працює як звичайна тактова кнопка.

2. Свердління отворів, розміщення плати в корпусі

Плата живлення містить контролер заряджання акумулятора. Підзарядка здійснюється через роз'єм USB-B, який дуже затишно розміщений в корпусі мультиметра.

У батарейному відсіку довелося зменшити висоту стінок, щоб вони не заважали платі.

У верхній частині корпусу були вирізані отвори для роз'єму USB і світлодіода, що відображає процес зарядки.

Під час заряджання світлодіод горить, після закінчення зарядки – гасне.

Плата фіксується у корпусі мультиметра без жодного болта. Продавити USB гніздо заважає сходинка у корпусі. Дістати гніздоназовні заважає форма плати, що повторює внутрішню частину корпусу. Ворушити плату ліворуч-праворуч заважають стінки батарейного відсіку. Нахилити плату вгору заважає акумулятор, нахил донизу блокує стінка батарейного відсіку. Плата сидить усередині міцно, як влита.

3. Підключення плати живлення до мультиметра

Нижче представлено штатну схему автовідключення мультиметра. Відрубує харчування приблизно за 10 хвилин роботи.

При використанні мультиметра спільно з моєю платою харчування штатну схему потрібно трохи модернізувати:

Так як на моїй платі для живлення мультиметра використаний DC-DC перетворювач, таймер автовідключення повинен знеструмлювати живлення до перетворювача. Рідний таймер автовідключення стоїть у самому мультиметрі, тобто після перетворювача. При спрацьовуванні автовідключення рідна схема знеструмить мультиметр, а перетворювач продовжить працювати, розряджаючи акумулятор. Тому такий варіант годиться. Довелося зробити свою систему автовідключення, а штатну обійти, подавши живлення безпосередньо на вимірювальну частину схеми (ланцюг V+). Також необхідно демонтувати штатну колодку "крони" та конденсатор C19.

Ставимо перемичку на резистор R53.

Підключаємо плату живлення до мультиметра за допомогою трьох дротів:

Впровадження нової системи харчування пройшло безболісно. Навіть не довелося різати жодної доріжки на платі мультиметра. Пристрій не вимагає налаштування і починає працювати відразу після збирання.

Опис роботи схеми.

На операційному підсилювачі DA2.1 зібрано вузол захисту від розряду акумулятора. Напруга відключення задається номіналами дільника R4R7. Як джерело опорногонапруги використовується мікросхема лінійного стабілізатора DA1 (LM1117) Стабілізатор навантажений резистором R3, тому що не вміє працювати без навантаження.

На операційному підсилювачі DA2.2 зібрано таймер автовідключення. При включенні живлення заряджається конденсатор C3, потім поступово розряджається через резистор R10. Час спрацьовування таймера задається номіналами C3R10. Під час спрацьовування таймера відкривається транзистор VT3, змушуючи спрацювати схему захисту від розряду.

Операційний підсилювач DA2 (LM358) працює як компаратор, тому може бути замінений мікросхему компаратора LM393.

На мікросхемі DA4 (MC34063) зібраний імпульсний перетворювач, що підвищує, який видає напругу 9 вольт для живлення мультиметра.

На мікросхемі DA3 (TP4056) зібрано вузол автоматичної зарядки акумулятора. Під час заряджання світлодіод HL1 світиться, після закінчення зарядки - гасне.

На схемі є кнопка відключення, але її не використовував, т.к. вистачає таймера. Живлення відключається автоматично за таймером, час задається номіналами C3R10. Бажаючі можуть для відключення живлення задіяти кнопку "HOLD", все одно толку від неї ніякого.

Наприкінці статті можна завантажити файл Excel з усіма необхідними розрахунками.