Как изменить цвет вольтметра

Закончил второй долгострой. Уже давно поставил себе на машину вольтметр www.drive2.ru/l/476618225627431660/
Основная претензия к нему — не устраивает цвет свечения www.drive2.ru/l/499005381880578328/

Купил несколько вольтметров от разных производителей, но все время приезжает с травянисто-зеленым цветом свечения. Такое впечатление что индикаторов нужного мне оттенка свечения никто не производит и купить его невозможно. А если невозможно купить, значит можно попробовать сделать…

С купленного вольтметра отпаял индикатор

Прошлифовал его с лицевой части на шкурке (сошкурить нужно почти половину толщины индикатора — примерно 2,5-2,7 мм).

Шкурить нужно до тех пор пока полностью не вскроется плата встроенная в индикатор

Вскрывшуюся плату залудил и припаял необходимый минимум светодиодов нужного мне оттенка свечения

Светодиоды использовал размера 0805, т.е. габарит одного светодиодика 1,2 х 2 мм. Когда первый раз взял этот светодиод пинцетом, то первая мысль была: «Какой же ты крохотный». А когда начал паять их на плату индикатора, то мысль была совсем другая: «Какие же вы огромные», т.к. на плате индикатора 0,28 дюймов очень тесно.

С какой-то там попытки удалось запаять все правильно. Поставил получившийся полуиндикатор на плату вольтметра и включил.

Теперь нужна лицевая часть индикатора. Взял второй индикатор и начал шкурить его с задней стороны. Вот и плата показалась

Шкурю дальше пока плата не уйдет полностью и останется только рассеиватель с разделителями сегментов

Накрыл вольтметр получившимся рассеивателем

Видно что идет сильный засвет на соседние сегменты делая показания практически не читаемыми. Значит нужно сделать так чтобы между соседними светодиодами был разделитель.

Взял гравер, зарядил в него тоненькую фрезу и накопал в рассеивателе ямок под светодиоды

Засвет соседних сегментов стал значительно меньше. Склеил обе половинки индикатора

Для лицевой поверхности нужно подобрать комплект светофильтров чтобы и яркость и контрастность была подходящая. Для этого у меня есть небольшой комплект пленок

В результате перебора пришел к тому что нужно использовать витражную (прозрачную) пленку изумрудного оттенка в два слоя. Вот на фото слева направо один / два / три слоя

С рассеивателем в два слоя изумрудной пленки и поверх них прозрачной пленки с матовой поверхностью (чтобы не бликовал) вольтметр выглядит так

Но при примерке в машине выяснилось что яркость избыточна

Добавил слой тонировочной пленки 5% пропускания. Получилось недостаточно ярко

Съездил к тонировщикам, разжился кусочком тонировочной пленки 50% пропускания. Получилось самое то. правда оказалось что зеленую пленку лучше клеить в один слой. Вид днем

И ночью

Вот на этом мутном фото хорошо видно равномерность свечения, т.к. яркость не слепит фотоаппарат

Собрал все вместе и установил

Удачи нам всем!

Цена: ~$1.3/шт. Приобретены 4 штуки разных цветов (в мае 2017 – по ~$0.6/шт, доставка 4 недели). Выбор был довольно случайным, по наитию, но оказался удачным.
На mysku.club много описаний таких или подобных вольтметров, но ответов на свои вопросы я не нашел. Пришлось разбираться самому.

#) На рынке присутствуют несколько похожих типов вольтметров одинаковых формы и размеров, но собранных на разных платах. Здесь приведены материалы, непосредственно относящиеся к одному варианту, не отличающемуся от других по описанию. Опознать его можно только по расположению компонентов на приводимых продавцом фотографиях:
Вольтметры однополярные, рассчитаны на измерение положительных напряжений относительно общего с питанием отрицательного провода (черного). Исходно вход вольтметра подключен к линии положительного питания (красный провод) и реально вольтметр имеет диапазон измерения 4÷30V (измерять мог бы и от нуля, но недостаточно питания для его функционирования). Похоже, что эти вольтметры «заточены» под задачу контроля напряжения бортовой сети автомобиля.

Предполагалось использовать вольтметры в составе ручных тестеров разного рода с диапазонами измерения 0÷6V (устройства с 5-вольтовым питанием) и 0÷28V (автомобильное оборудование). Данные двухпроводные вольтметры этого не позволяют, но легко позволяют переделку в трехпроводный, решающую данную задачу.

Особенности

• Имеется защита от переполюсовки питания (до 40V).
• Процессор начинает работать при напряжении питания Usupp>3V, но индикаторы добираются до номинального режима яркости только при 4÷4.5V.
• При напряжении >29.9V индицирует перегрузку. И при этом практически не греется.
• Печатная плата универсальная, легко позволяет переделку под трех-проводной вариант (даже есть пятачок для пайки входного провода U-in), обеспечивающий при отдельном питании диапазоны 0 ÷ +10V и 0 ÷ +30V – «от нуля» (примеры на фото).
• Индикаторы недостаточно контрастные, внешняя подсветка так засвечивает неактивные сегменты, что опознавать показания затруднительно, особенно на зеленом и синем (требуется тонирующая пленка).
• Зеленый индикатор, видимо как ему и по спектру положено, светит очень неявно. Синий – тоже сомнительной яркости/контрастности. С желтым и красным жить можно. (Белый, за неимением, не испытывал, но внушает надежды).
• Исходно вольтметр подвирает, похоже после монтажа к нему не прикасалась рука человека (триммер коррекции стоит в крайнем положении). Но отклонение в пределах диапазона коррекции.
• Вольтметр довольно медленный (~2 изм/сек), но зато без суеты – как правило, при медленном изменении входного напряжения встречается «дрожание» показаний младшего разряда на одну единицу. (Правда встречаются и уроды, дрожащие в некоторых зонах на ±1 единицу с потерей промежуточного кода).
• Firmware прибора хорошо оптимизировано – два диапазона индикации с автопереключением (10V и 30V) без «дрожания» и заметного гистерезиса. В диапазоне 0÷10V разрешение 10mV (1000 градаций), в диапазоне 10÷30V разрешение 100mV (300 градаций). Перегрузка обозначается весьма убедительно.

Устройство и переделка

Основой вольтметра является неопознанная микросхема в корпусе NSOP16, не имеющая маркировки. Судя по объему «обвески» это микропроцессор, имеющий АЦП и способность управления 7-сегментным LED-дисплеем. Очень напоминает HT66V317 от HOLTEK, но не совпадает с ним по цоколевке.
Остается открытым вопрос относится ли эта микросхема к типу ICP (In Circuit Programmable) – неподключенные выводы имеются, или, что тоже водится, всего-навсего OTP (One Time Programmable) и мечтать о перепрошивке не приходится.
Схема входной части платы представлена на рисунке:
Исходно напряжение питания Usupp подается через диод D1 (защита от переполюсовки) на стабилизатор U1 и через «перемычку» R0 на входной делитель АЦП. При U-in=30V (верхний предел измерителя) на вход АЦП «ADC-in» поступает 2.0V (а при U-in=10V – 684mV), что обеспечивается делителем R2/R3. Триммер R1 позволяет корректировать чувствительность в пределах 5%.
Похоже АЦП имеет один диапазон и разрешение 12bit. Использует внутреннюю опору в 2.0V (в данной реализации Firmware). Есть подозрение, что многие параметры режимов АЦП задаются программно (прошивкой), аналогично HT66V317.

Для обеспечения диапазона «от нуля» необходимо перемычку R0 (0604) удалить, припаять входной провод к пятачку U-in (рисунок выше) и конечно же обеспечить питание на контакте Usupp (красный провод). Для этой цели пригоден любой 5-вольтовый источник питания, например, ЗУ мобильного телефона. Или какое-нибудь доступное напряжение из обслуживаемого прибора (5÷30V). Ток потребления мизерный (<15mA), даже не всяким USB-доктором обнаруживается.

Специальные случаи применения. Нестандартная шкала.

Иногда возникает потребность измерения какого-нибудь параметра не в стандартных единицах, да еще и с максимально возможным разрешением. И, желательно, без вмешательства в «мозги» вольтметра (замены прошивки). Например, при замене R2 на 3kΩ можно отъюстировать вольтметр на шкалу 0÷+1.0V÷+3.0V (при R2+~1/3*R1=6.2kΩ) с разрешением 1mV и 10mV. Десятичная точка не на месте, но если привыкнуть к мысли, что индицируется значение в десятинах вольта – «дециВольтах» (дВ, dV), то приемлемо.
Более неприятная ситуация при работе с модулями обнаружения газов (MQ-x) с 5-вольтовым питанием и максимальным значением сигнала 4.5÷5V. При оцифровке сигналов таких устройств с помощью вольтметра в стандартном исполнении во-первых, используется только половина шкалы индикатора (потеря разрешения), а во-вторых усложняется связь между значимой величиной измеряемого параметра и довольно абстрактным значением напряжения.
В этом случае можно принять базовое (или максимальное) значение напряжение сигнала (например, 4.5V) за 99.9% контролируемого параметра и откалибровать вольтметр так, чтобы он при этом показывал «круглую цифру» 9.99 (в этом случае более полно реализуется разрешение вольтметра – 4.5mV). Десятичная точка конечно же опять не на месте – индикация получается не в процентах, а в «десятинах». (А переставить управление точками на этой плате хлопотно-труднодоступно.)
Такое представление несколько сбивает с толку, но можно привыкнуть. Подспудное ощущение, что полная шкала измерителя соответствует круглой цифре 10.0 заметно упрощает восприятие текущего значения.
В этом варианте при входном сигнале, превышающем назначенный диапазон (4.5V), индикатор переключится в режим «10.0÷29.9V» (переместится десятичная точка), а штатное обозначение перегрузки появится при 13.5V. При гарантированном ограничении напряжения входного сигнала уровнем 4.5V получается однодиапазонный, не порождающий недоумение переключением вольтметр со шкалой в 1000 градаций.
Для реализации такого приема (перекалибровки) необходимо в вольтметре изменить делитель R2/R3 (точнее уменьшить R2) так, чтобы при 4.5V на входе делитель имел 684mV на выходе. Для этого в указанных условиях требуется R1-2-полное=R2+(R1)/2=69.2kΩ, например, R2=64kΩ (62÷68kΩ) и триммер R1=10kΩ. Можно просто зашунтировать имеющийся R2=169kΩ резистором R2ш=104kΩ (100÷110kΩ). Входное сопротивление вольтметра станет равным ~82kΩ вместо исходного ~185kΩ. (При высокоомном источнике сигнала, возможно, придется ставить буферный усилитель или калибровать вольтметр по месту). Для соответствия показания «9.99» точно 5.0V («круглое» значение разрешения – 5mV) требуется R2ш=128kΩ (130kΩ), Rвх=~87kΩ.
Эквивалентная модификация делителя увеличением R3 (до 30kΩ) более проблематична. Во-первых, неизвестно как повлияет увеличение выходного сопротивления делителя R2/R3 на шумы/дрейфы АЦП. Во-вторых, для замены R3 старый резистор необходимо удалить, а это (в стесненных условиях данной платы) очень деликатная процедура, попытаться можно, но можно и надсадиться.

Для оцифровки и визуализации показаний датчиков газа MQ-x иногда еще более удобной является калибровка с увеличенным динамическим диапазоном, когда максимальному значению сигнала датчика (5.0V) соответствуют показания вольтметра «29.9» (показанию «9.99» соответствуют 1.67V). При этом на малых концентрациях газа получается разрешение в 1.67mV, что актуально в бытовых условиях, где диапазон значимых концентраций типично соответствует диапазону напряжения аналогового сигнала в 100÷700mV (общая загазованность, поиск мест утечки газа).
При больших концентрациях (диапазон индикации «10.0÷29.9») получается разрешение в 16.7mV, но большее разрешение уже не требуется («если голову ломит выше болевого предела, то на сколько точно промилле выше – уже не важно»).
Единственная неприятность – автоматическое переключение диапазона происходит ненавязчиво, десятичная точка перескакивает незаметно и при наблюдении требуется бóльшая внимательность, надо все время помнить, какие показания были 2÷7 секунд назад.
Для такой калибровки требуется чтобы делитель R2/R3 при 5.0V на входе имел 2.00V на выходе. Необходимо R1-2-полное=R2+(R10)/2=18.6kΩ (Rвх=31kΩ), например, зашунтировать R2 (169kΩ) резистором R2ш=15÷20kΩ с добавкой от триммера R1=4.8÷0.7kΩ (достаточно номинала триммера 5kΩ).
#) Для определения абсолютной концентрации газов (в ppm) все равно придется производить индивидуальную калибровку каждого экземпляра датчика на контрольных смесях газов, процедуру труднодоступную и тематически выходящую за рамки данного описания. А для простенького тестера («показометра») предложенных решений может оказаться вполне достаточно.

PS. Материал в pdf формате здесь. (За неделю «горячего интереса» 117 скачиваний, 135 просмотров).

Прелюдия

Изучая как-то бескрайние просторы Интернета на предмет китайских полезностей, наткнулся я на модуль цифрового вольтметра:

Китайцы «выкатили» вот такие ТТХ: 3-digit red color display; Voltage: 3.2~30V; Working temperature: -10~65’C. Application: Voltage testing.

Не совсем он мне подходил в блок питания (показания не от нуля — но это расплата за питание от измеряемой цепи), зато недорого.
Решил взять и разбираться на месте.

Камрад, рассмотри датагорские рекомендации

На поверку модуль оказался не так уж и плох. Выпаял индикатор, срисовал схему (нумерация деталей показана условно):

К сожалению, чип остался неопознанным — маркировка отсутствует. Возможно, это какой-то микроконтроллер. Номинал конденсатора С3 неизвестен, выпаивать мерять не стал. С2 — предположительно 0.1мк, тоже не выпаивал.

А теперь о доработках, которые необходимы, чтоб довести этот «показиметр» до ума.

1. Чтобы он начал измерять напряжение менее 3

Вольт

, нужно выпаять резистор-перемычку R1 и на ее правую (по схеме) контактную площадку подать напряжение 5-12В с внешнего источника (выше можно, но нежелательно — стабилизатор DA1 сильно греется). Минус внешнего источника подать на общий провод схемы. Измеряемое напряжение подавать на штатный провод (который был изначально припаян китайцами).

2. После доработки по п.1 диапазон измеряемого напряжения увеличивается до 99.9В (ранее он был ограничен максимальным входным напряжением стабилизатора DA1 — 30В). Коэффициент деления входного делителя около 33, что дает нам максимально 3 вольта на входе DD1 при 99,9В на входе делителя. Я подавал максимум 56В — больше у меня нету, ничего не сгорело :-), но и погрешность возросла.

3. Если пересчитать делитель, то «показиметр» можно использовать не только как вольтметр — например, можно сделать индикацию тока, температуры и т.п.

4. Чтобы переместить или совсем выключить точку, нужно выпаять ЧИП-резистор R13 10кОм, который находится рядом с транзистором и вместо него запаять обычный резистор 10кОм 0.125Вт между дальней от подстроечного ЧИП-резистора контактной площадкой и соответствующим управляющим сегментным выводом DD1 — 8, 9 или 10.
Штатно точка засвечивается на средней цифре и база транзистора VT1 соответственно через ЧИП 10кОм подключена к выв. 9 DD1.

Ток, потребляемый вольтметром, составил около 15мА и менялся в зависимости от количества засвеченных сегментов.
После описанной переделки весь этот ток будет потребляться от внешнего источника питания, не нагружая измеряемую цепь.

И в заключении еще несколько фото вольтметра.

Также в Интернете встречаются иные модификации этого модуля, но суть переделок от этого не меняется — если Вам попался не такой модуль, просто скорректируйте схему по плате, выпаяв индикатор или прозвонив цепи тестером и вперед!

Enjoy!

Время прочтения
2 мин

Просмотры 65K

Для своего очередного проекта (переделка ATX БП 580W в лабораторный), купил вышеназванный индикатор. Не сразу и не вовремя выяснилось, что вход питания у него гальванически связан с минусовым входом шунта. Это вносит ощутимую погрешность при питании индикатора от того-же источника, с которого измеряется ток (погрешность вплоть до ампера с моим шунтом на 50А!). Можно было, конечно, нагородить ещё одну дежурку и от неё запитать индикатор, но мне показалось это слишком жирным и я решил колупнуть сам индикатор.

Поиском в интернете нашёл его брата близнеца YB27VA и его типовую схему. Сразу скажу, что схема моего прибора немного отличается. Суть переделки заключается в отвязывании дифференциального входа операционного усилителя ad8605 (маркирован как B3A) от общего провода питания.

Для переделки потребуются начальные навыки реверс инженеринга (чтобы убедиться, что схема та самая), пайки мелких деталей и знание закона Ома

Схема до переделки:

Схема после:

Красным обозначены перерезанные дорожки. От резистора R6 решил отказаться, поскольку, похоже, он нужен только для того, чтобы амперметр показывал «0» при отключенном шунте. Так же перенос питания ad8605 (2 ножка) не является необходимым (судя по испытаниям в симуляторе).

Вторая переделка решает проблему, связанную с тем, что индикатор не «видит» первые ~180мА тока, то есть при подаче на шунт 1А прибор показывает 0,8А, если подать 0,2, то ноль и тд. Это связано со смещением входа ОУ и АЦП. Его можно посчитать, зная сопротивление шунта и величину, на которую прибор «врёт». У меня вышло 270мкВ на входе ОУ. Это смещение легко создать искусственно, добавив один резистор в схему, в результате прибор начнёт измерять от нуля.

В моём случае потребовалось добавить резистор 1140кОм от интегрального стабилизатора на 3В до «+» входа ОУ. Этот резистор, совместно с R7 и шунтом образовывает делитель, задающий начальное смещение.

Составной резистор получился ровно столько, сколько нужно, за счёт погрешности одного из них

В результате он теперь измеряет, начиная с 50мА, до 50А с минимальным шагом примерно 20мА (0 тоже показывает). Линейность тоже не подкачала, но, иногда, пропускает единицу, например с 0,12 сразу на 0,14 перескакивает.

Достигнутая точность приятно меня удивила, получился настоящий измерительный прибор, который можно использовать в лабораторном БП в качестве основного индикатора. Которому даже можно верить (это касается, по крайней мере, тока). Непонятно, почему китайцы решили сэкономили на паре копеечных деталей. Их стоимость явно на порядок ниже остальных комплектующих, того же ad8605, например. Пользуйтесь хорошими приборами

Ещё фотки с результатами измерений:

P.S. Уже хотел было опубликовать статью, но решил проверить — а как там с напряжением дела обстоят? Оказалось, что тоже не хорошо обстоят — на 0,1В прибор врёт, и элегантно это не пофиксить, потому что нижний резистор подстроечный. Но я всё равно запаял туда резистор на 20МОм и результат меня устроил)

» Ссылка на девайс на али
» Обзоры его брата-близнеца