Мультиметр из мобильника своими руками. Питание мультиметра
В этой статье я расскажу вам как сделать из смартфона тестер для прозвонки электрических цепей на наличие обрыва или короткого замыкания. Фактически, я сделаю приставку для сотового телефона (скорее даже переходник со щупами), с помощью которой можно производить измерения. Схема её невероятно проста и содержит в себе один резистор.
Такая поделка может вам пригодиться, если у вас сломался рабочий мультиметр. Или вам не охота брать его с собой. Лично я сделал такой переходник-приставку и бросил в бардачок автомобиля. Теперь, когда мне нужно прозвонить лампочку, предохранитель или ещё чего, то я достаю щупы и подключаю к телефону.
Какие возможности дает тестер из смартфона?
С помощью такого тестера можно:- - Прозвонить цепь на обрыв или короткое замыкание.
- - Узнать приблизительное значение сопротивления (0-70 Ом).
- - Смартфон издает звук, когда обнаружена целостность цепи.
Схема переходника-приставки
Распиновка выводов разъема гарнитуры.
Мы будем подавать сигнал со щупов на микрофонный вход.
Все можно сделать навесным монтажом, припаяв резистор к штекеру, припаяв провода и залить все это дело горячим клеем. Либо сделать отдельный узел с раздвоением под щупы, одеть термоусадку и обдуть. В крайнем случае воспользоваться изолентой. 15 минут работы, не более…
Приложение для смартфона
После того, как переходник спаян, скачиваем приложение на (активная ссылка на приложение) и устанавливаем.Запускаем приложение и подключаем переходник. Все должно работать. Если замкнуть щупы, то вы услышите звуковой сигнал, значит все нормально и можно пользоваться.
Изначально показываются нули:
А когда вы замкнете щупы между собой появиться вот такое слово и телефон пищит.
Предостережение при пользовании тестером
Этим тестером нельзя мерить цепи где есть напряжение! Так как ваш смартфон может выйти из строя. Так же учтите, что в некоторых схемах может присутствовать остаточное напряжение на конденсаторах устройства, что тоже будет опасно для смартфона.Вещь порой очень нужная и в хозяйстве сгодиться.
Смартфоны давно уже вошли в нашу жизнь и находят все большее и большее применение.
Любителям сделать все своими руками предлагается простой тестер на основе микроамперметра М2027-М1, у которого диапазон измерения 0-300 мкА, внутреннее сопротивление 3000 Ом, класс точности 1,0.
Необходимые детали
Это тестер, имеющий магнитоэлектрический механизм для измерения тока, поэтому он мерит только постоянный ток. Подвижная катушка со стрелкой крепится на растяжках. Применяется в аналоговых электроизмерительных приборах. Найти на блошином рынке или купить в магазине радиодеталей проблем не составит. Там же можно приобрести и остальные материалы и компоненты, а также приставки к мультиметру. Кроме микроамперметра потребуется:
Если человек решил сделать себе мультиметр своими руками, значит, других измерительных приборов у него нет. Исходя из этого, и будем дальше действовать.
Выбор диапазонов измерения и вычисление номиналов резисторов
Определим для тестера диапазон измеряемых напряжений. Выберем три самых распространенных, покрывающих большинство потребностей радиолюбителя и домашнего электрика. Это диапазоны от 0 до 3 В, от 0 до 30 В и от 0 до 300 В.
Максимальный ток, проходящий через самодельный мультиметр равен 300 мкА. Поэтому задача сводится к подбору добавочного сопротивления, при котором стрелка отклонится на полную шкалу, а на последовательную цепочку Rд+ Rвн будет подано напряжение, соответствующее предельному значению диапазона.
То есть на диапазоне 3 В Rобщ=Rд+Rвн= U/I= 3/0,0003=10000 Ом,
где Rобщ – это общее сопротивление, Rд – добавочное сопротивление, а Rвн – внутреннее сопротивление тестера.
Rд=Rобщ-Rвн=10000-3000=7000 Ом или 7кОм.
На диапазоне 30 В общее сопротивление должно быть равно 30/0,0003=100000 Ом
Rд=100000-3000=97000 Ом или 97 кОм.
Для диапазон 300 В Rобщ=300/0,0003=1000000 Ом или 1 мОм.
Rд=1000000-3000=997000 Ом или 997 кОм.
Для измерения токов выберем диапазоны от 0 до 300 мА, от 0 до 30 мА и от 0 до 3 мА. В этом режиме шунтирующее сопротивление Rш подсоединяется к микроамперметру параллельно. Поэтому
Rобщ=Rш*Rвн/(Rш+Rвн).
А падение напряжения на шунте равно падению напряжения на катушке тестера и равно Uпр=Uш=0,0003*3000=0,9 В.
Отсюда в интервале 0…3 мА
Rобщ=U/I=0,9/0,003=300 Ом.
Тогда
Rш=Rобщ*Rвн/(Rвн-Rобщ)=300*3000/(3000-300)=333 Ом.
В диапазоне 0…30 мА Rобщ=U/I=0,9/0,030=30 Ом.
Тогда
Rш=Rобщ*Rвн/(Rвн-Rобщ)=30*3000/(3000-30)=30,3 Ом.
Отсюда в интервале 0…300 мА Rобщ=U/I=0,9/0,300=3 Ом.
Тогда
Rш=Rобщ*Rвн/(Rвн-Rобщ)=3*3000/(3000-3)=3,003 Ом.
Подгонка и монтаж
Чтобы сделать тестер точным, нужно подогнать номиналы резисторов. Эта часть работы самая кропотливая. Подготовим плату для монтажа. Для этого надо расчертить ее на квадратики размером сантиметр на сантиметр или немного меньше. Затем, сапожным ножом или чем-нибудь подобным по линиям прорезается медное покрытие до основы из стеклотекстолита. Получились изолированные контактные площадки. Отметили, где будут расположены элементы, получилось подобие монтажной схемы прямо на плате. В дальнейшем, к ним будут припаяны элементы тестера.
Чтобы самодельный тестер выдавал правильные показания с заданной погрешностью, все его компоненты должны иметь характеристики по точности такие же, как минимум, и даже выше. Внутреннее сопротивление катушки в магнитоэлектрическом механизме микроамперметра будем считать равным заявленным в паспорте 3000 Ом. Количество витков в катушке, диаметр провода, электропроводность металла, из которого сделана проволока известны. Значит, данным завода-изготовителя верить можно.
А вот напряжения батареек на 1,5 В могут немного отличаться от заявленных производителем, а знание точного значения напряжения потом потребуются для измерения тестером сопротивления резисторов, кабелей и других нагрузок.
Определение точного напряжения батарейки
Для того чтобы самому выяснить действительное напряжение батарейки потребуется хотя бы один точный резистор номиналом 2 или 2,2 кОм с погрешностью 0,5%. Этот номинал резистора выбран из-за того, что при последовательном подключении с ним микроамперметра, общее сопротивление цепи составит 5000 Ом. Следовательно, проходящий через тестер ток будет около 300 мкА, и стрелка отклонится на полную шкалу.
I=U/R=1,5/(3000+2000)=0,0003 А.
Если тестер покажет, к примеру, 290 мкА, значит, напряжение батареи равно
U=I*R=0,00029(3000+2000)=1,45 В.
Теперь зная точное напряжение на батарейках, имея одно точное сопротивление и микроамперметр можно подобрать необходимые номиналы сопротивления шунтов и добавочных резисторов.
Сбор блока питания
Блок питания для мультиметра собирается из двух последовательно соединенных батареек по 1,5 В. После этого к нему подключается последовательно микроамперметр и предварительно отобранный по номиналу резистор в 7 кОм. Тестер должен показать значение близкое к предельному току. Если прибор зашкалит, то последовательно к первому резистору необходимо подсоединить второй, маленького номинала, Если показания меньше 300 мкА, то параллельно к этим двум резисторам, подключают сопротивление большого номинала. Это уменьшит общее сопротивление добавочного резистора. Такие операции продолжаются до тех пор, пока стрелка не установится на пределе шкалы в 300 мкА, что сигнализирует о точной подгонке.
Для подбора точного резистора на 97 кОм, выбираем ближайший, подходящий по номиналу, и проделываем те же процедуры, что и с первым на 7 кОм. Но так как здесь необходим источник питания 30 В, то потребуется переделка питания мультиметра из батарей на 1,5 В. Собирается блок с выходным напряжением 15-30 В, на сколько хватит. К примеру, получилось 15 В, тогда всю подгонку делают из расчета, что стрелка должна стремится к показанию 150 мкА, то есть к половине шкалы. Это допустимо, так как шкала тестера при измерении тока и напряжения линейная, но желательно работать с полным напряжением.
Для регулировки добавочного резистора в 997 кОм для диапазона 300 В понадобятся генераторы постоянного тока или напряжения. Их можно использовать и как приставки к мультиметру при измерении сопротивлений.
Номиналы резисторов: R1=3 Ом, R2=30,3 Ом, R3=333 Ом, R4 переменный на 4,7 кОм, R5=7 кОм, R6=97 кОм, R7=997 кОм. Подбираются подгонкой. Питание 3 В. Монтаж можно сделать навеской элементов прямо на плате. Разъем можно установить на боковой стенке коробки, в которую врезается микроамперметр. Щупы изготавливаются из одножильного медного провода, а шнуры к ним из многожильного.
Подключение шунтов осуществляется перемычкой. В результате из микроамперметра получается тестер, которым можно мерить все три основных параметра электрического тока.
Давно зрела мысль переделать свой мультиметр под 18650(батареи «крона» уходили только так....). Наконец, этот день настал!
Первым делом я сделал подсветку ЖК дисплея. Экран у данного мультиметра достаточно большой, и в яркие солнечные дни или же в сумерках, цифры практически не читаемые, что меня часто раздражало.
Для данной модификации, нам потребуется пленка от бутерброда матрицы старого неработающего монитора, например 940n.
Нам нужна пленка-зеркало. Его и будем использовать как подложку для отражающего эффекта.
Вырезаем прямоугольник под экран и почти все готово, осталось приклеить светодиод в торец жк-матрицы мультиметра. Это самая ответственная часть, так как в зависимости от места расположения и угла наклона, зависит степень заливки матрицы светом.
К сожалению, я не заснял этот этап, но он не сложен в повторении. Светодиод, к слову, брал из подсветки матрицы ноутбука, там их штук 30 на одной ленте. Можно использовать и светодиод из подсветки матрицы неработающего смартфона, они там на 2В.
DT 890B+ имеет AUTO OFF функцию, которая отключает питание мультиметра, если забыли выключить через кнопку ВКЛ\ВЫКЛ. По моей задумке, я хотел использовать эту функцию и для отключения подсветки - отключается мультик и тут же отключается и подсветка.
Для реализации этой функции, пришлось потыкать мультиметром, дабы найти нужные точки на микросхеме LM358. На выходе получаем стандартные 9 вольт(или чуть меньше), что для светодиода подсветки очень много: рассчитал подходящий резистор, оказался на 0.6К.
Далее, стал примерять плату зарядки Li-Ion в будущем ложе - провел линию углубления дремелем:
Примерка и окончательная установка на двухсторонний скотч с заливанием клея:
Следующий этап - Степ Ап) Все на том же двухстороннем скотче и уже запаян с «чардж бордом»:
Запаяв на аккумуляторную батарею провода питания для «степ апа»,
выставляем 9 вольт:
Просверлил «двоечкой» отверстие для световода и залил полоской термоклея.(хотелось видеть светодиод заряда батареи):
Заклеил бумагой для изоляции потенциально опасные места(хоть и есть зазор между платой мультика и всем этим колхозом, но береженого сами знаете):
Все собираем и проверяем на работоспособность. Функция автовыключения работает на отлично в паре с подсветкой(в этой модели она равна примерно 20 минутам бездействия)
Проверяем световод при зарядке:
И при полностью заряженном аккумуляторе:
Ну и финальное фото работы подсветки при нормальном освещении:
ИТОГИ:
Плюсы: За очень небольшие деньги получаем практически «вечный» заряжаемый мультиметр с подсветкой.
Минусы: Нужно иметь подобный мультиметр с большим пространством для добавления «колхоза» - с народным DT-830 такой номер скорее всего не прокатит…
Нет возможности(пока) отключить «степ ап»(чтобы не жрал на холостом), но по ощущениям, он есть очень мало в «стенд бае».
UPD: и с его позволения, добавил в схему систему «гашения» STEP UP: заменил конденсатор и прокинул провод ENable от «степ апа»(предварительно приподняв ногу) до выхода компаратора мультиметра:
Теперь, время отключения стало очень комфортным для меня - 3 минуты 50 секунд(напомню, что время было 20 минут, стоял конденсатор на 47мкФ).
Теперь STEP UP при отключении мультиметра, тоже «гасится», тем самым экономя заряд батареи.
Осталось самую малость - откалибровать ИОНом сам мультиметр на данном «степ апе».
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:
- Превратить штатный выключатель в тактовую кнопку, удалив фиксирующий элемент;
- Продолбить необходимые отверстия, разместить плату в корпусе;
- Соединить плату питания с платой мультиметра.
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. Поэтому 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:
- 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, затем 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.
Список радиоэлементов
| Обозначение | Тип | Номинал | Количество | Примечание | Магазин | Мой блокнот |
|---|---|---|---|---|---|---|
| DA1 | Линейный регулятор | LM1117-N | 1 | LM1117-1.2 | В блокнот | |
| DA2 | Операционный усилитель | LM358 | 1 | SOIC-8 | В блокнот | |
| DA3 | Контроллер заряда | TP4056 | 1 | SOIC-8 | В блокнот | |
| DA4 | DC/DC импульсный конвертер | MC34063A | 1 | SOIC-8 | В блокнот | |
| VT1 | MOSFET-транзистор | IRF9358 | 1 | SOIC-8 | В блокнот | |
| VT2, VT3 | Биполярный транзистор | BC847 | 2 | SOT-23 | В блокнот | |
| VD1, VD2 | Диод Шоттки | MBR0540T1G | 2 | SOD-123 | В блокнот | |
| R1, R6, R7 | Резистор | 10 кОм | 3 | 0805 | В блокнот | |
| R2, R8 | Резистор | 100 Ом | 2 | 0805 | В блокнот | |
| R3 | Резистор | 300 Ом | 1 | 0805 | В блокнот | |
| R4 | Резистор | 20 кОм | 1 | 0805 | В блокнот | |
| R5 | Резистор | 51 кОм | 1 | 0805 | В блокнот | |
| R9 | Резистор | 30 кОм | 1 | 0805 | В блокнот | |
| R10 | Резистор | 3.3 МОм | 1 | 0805 | В блокнот | |
| R11 | Резистор | 5.1 кОм | 1 | 0805 | В блокнот | |
| R12, R19 | Резистор | 1 кОм | 2 | 0805 | В блокнот | |
| R13 | Резистор | 180 Ом | 1 | 0805 | В блокнот | |
| R14, R15 | Резистор | 1 Ом | 2 | 0805 | В блокнот | |
| R16 | Резистор | 0 Ом | 1 | 0805 | В блокнот | |
| R17 | Резистор | 56 кОм | 1 | 0805 | В блокнот | |
| R18 | Резистор |
