Маломощный преобразователь для питания нагрузки (9 В) от Li-ion аккумулятора (3,7 В). Маломощный преобразователь для питания нагрузки (9 В) от Li-ion аккумулятора (3,7 В) Питание мультиметра от аккумулятора 3.7 в

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:

1. Превратить штатный выключатель в тактовую кнопку, удалив фиксирующий элемент;
2. Продолбить необходимые отверстия, разместить плату в корпусе;
3. 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

Долгое время пользовался тестером DT9205 и он меня вполне устраивал. Большие цифры, поворотный экран, качественное переключение диапазонов, автовыключение, HOLD, отдельная кнопка питания. По своим параметрам он тоже неплох (не без недостатков, конечно). И вот в один прекрасный момент я его спалил. Решил замерить напряжение на малюсеньком преобразователе для питания люминисцентных ламп для моддинга компьютерных корпусов. Этого хватило. Ремонтировать данный тестер я не стал, АЦП на плате выполнен в виде «капли» на 46 ног и просто запаять другую микросхему невозможно. Да и при цене около 10 долларов, время затраченно не ремонт не окупится. Поэтому было принято решение купить новый тестер той же модели.

Как раз на Али подвернулся недорогой. Покупка была совершена, после положенного времени тестер получен.

Сразу же понял, что этот тестер не совсем тот 9205 что у меня был: экран не поворотный, рукоятка переключения диапазонов крутится не так приятно, пластик неприятный и крохкий. Надписи (шелкография) некачественная и кое-где подтерлись (не пропечатались). Челтый защитный чехол жесткий. Тестер сразу произвел на меня впечатление некачественного изделия. Из плюсов — наличие световой индикации прозвонки (светодиод), который вообще-то не очень нужен, звуковая сигнализация важней. Тестер сразу повел себя не очень хорошо: звуковой сигнал то срабатывал, то нет, Омметр на некоторых диапазонах при замыкании щупов не устанавливался в ноль.

Открываю: внутри все выглядит совсем не так как было в моем старом DT-9205.

Было как.

В носом внутри маленькая плата с маркировкой EX9305-7.

Присутствуют какие-то конденсаторы на длинных выводах, пайка неаккуратная, все измазано флюсом.

Флюс отмыл, дорожки под контактами переключения диапазонов почистил стиркой.

Провода на пьезокерамисческий излучатель заменил. Вроде все заработало.

Мультиметр мне не нравится, поехал на рынок и купил отличный DT-9208 (кстати получилось даже дешевле, потому что взял мультиметр из старого завоза с подсевшей «кроной» за половину его цены).

Но с этим жутким «китайцем» нужно что-то делать. Точнее куда его применить у меня есть, но жалко тратить на него дорогие 9-вольтовые батарейки «крона», которые он при интенсивном пользовании «съедает» за месяц. Нужно переводить его на Li-Ion аккумуляторы.

В сети великое множество разных вариантов, но почти все они с использованием повышающего DC-DC преобразователя, что есть зло для точности измерений и наводки на схему. Сразу же подумал: почему бы не применить 2 последовательно включенных аккумулятора? Их напряжение как раз будет в границах необходимого для работы мультиметра. И плата защиты-балансировки тоже мне будет не нужна, потому что при понижении напряжения мультиметр заранее проинформирует меня, показав на экране значек низкого напряжения аккумулятора, а заряжать последовательно включенные аккумуляторы я планирую через зарядно-балансировочное устройство SkyRC E3. Нужно будет только вывести из корпуса шнурок балансировки. Все получается проще простого, ничего не нужно встраивать, не нужно переделывать кнопку выключения питания и схему автоотключения.

Так как плата в корпусе DT9205 маленькая, под индикатором большое пустое пространство.

Туда я и поместил два последовательно сваренных аккумулятора 18650 из ноутбучного аккумулятора. Их остаточная емкость около 2Ач. Думаю их должно хватить очень надолго.

Балансировочный кабель вывел в батарейный отсек, где раньше находилась «крона». Закрываю заднюю крышку мультиметра.

Ставлю на зарядку.

Зарядка закончена.

В батарейный отсек кладу бумажку с датой (интересно все же, сколько мультиметр отработает до тех пор, пока потребуется зарядка?).

Прячу балансировочный шнурок в батарейный отсек и закрываю его.

Включение тестера прошло успешно.

Все работает как и должно быть.

По переделке на литий. Я не хочу повышаюший DC-DC в мультиметре, не хочу переделывать схему включения и схему автовыключения мультиметра, не хочу вкорячивать в него отдельную плату заряда. Данный вариант переделки мне очень понравился своей простотой, надежностью и качеством работы. Я использовал аккумуляторы 18650 потому что их не нужно было покупать, они валялись у меня без дела. Этот вариант хорош для меня и для конкретно этой конструкции мультиметра. Не в каждом мультиметре есть свободное пространство для того чтобы втиснуть в него 2 аккумулятора 18650, не у каждого есть зарядно-балансировочные устройства (хотя стоят они совсем недорого). Как вариант, если мало места и нет желания связываться с DC-DC преобразователем, можно поставить два аккумулятора от мобильного телефона, они тоже после зарядки проработают намного дольше чем «крона».

P.S. Прошло уже больше 2 лет. Мультиметр из данного обзора давно ушел на помойку т.к. надоел. За это время переделал таким образом 4 своих мультиметра, которые работали от «Кроны». Все работают превосходно и еще не разрядились так, чтобы тестер показал низкое напряжение батареи. Уже много больше года. Зарядка SkyRC E3 тоже рарекомендовала себя с самой лучшей стороны.

Возможно, вам будет интересно:

Ультразвуковой увлажнитель воздуха с подсветкой.

Ножной переключатель (педаль) для коммутации нагрузки 220V 10A

Полупроводников/измерителе индуктивности и ESR я, как и многие пользователи прибора, отметил его требовательность к уровню питающего напряжения.

В качестве источника питания здесь применяется «Крона» на 9 Вольт. Так как аппетит у тестера Т4 оказался очень хорошим, то элементов питания хватает не надолго. Кроме того, мой экземпляр тестера при снижении напряжения на «Кроне» до 7,5 Вольта требовал заменить батарею.

Пару раз приходилось прерывать работу и идти в магазин за новым элементом питания. Как и отмечал в обзоре, сразу планировал заменить Крону литиевым аккумулятором, повышающим преобразователем и контроллером заряда аккумулятора.

По случаю появился в закромах литиевый аккумулятор от IPhone. Аккумулятор достался мне уже без родного контроллера по причине его выхода из строя. АКБ слегка не обычная - не 3,7, а 3,8 Вольта номинального напряжения и 4,3 Вольта в полностью заряженном состоянии. Для моих целей подойдет, но Яблоко как всегда выделилось).

К сожалению, контроллер дарителем АКБ был варварски выдран и в качестве контактов остались лишь жалкие огрызки, которые к тому же оказались алюминиевыми и ни как не хотели лудиться.

Пришлось купить специальный флюс Ф-59А.

В конечном итоге родилась не сложная схема:

О ставшем уже «народным» контроллере заряда литиевых аккумуляторов много говорить не вижу смысла, лишь отмечу, что производитель чипа TP4056 рекомендует производить заряд аккумуляторов током 0,37С, где С - емкость аккумулятора. В моем случае 1560 мА. Таким образом, зарядный ток должен быть на уровне 577 мА. В данном модуле зарядный ток регулируется резистором R3.

Таблица зависимости зарядного тока от величины резистора R3

R3, кОм 30 20 10 5 4 3 2 1,66 1,5 1,33 1,2
Ibat, мА 50 70 130 250 300 400 580 690 780 900 1000

То есть для установки тока заряда на уровне 580 мА, нужно заменить резистор R3 номиналом 1,2 кОм на резистор номиналом 2 кОм. Импульсный повышающий преобразователь МТ3608 способен из 2-24 В на входе выдать 2-28 В на выходе при максимальном токе 2 А. Частота преобразования составляет 1,2 МГц. КПД 93%. Размеры устройства 36*17*14 мм, что позволяет инсталлировать его в массу вещей. В первых партиях таких преобразователей часто встречались платы с допущенной ошибкой при проектировании:

Подстроечный регулятор напряжения работал только в половине диапазона и для устранения данного дефекта необходимо лишь добавить перемычку на плату.

Как видно из схемы преобразователя, на его входе и выходе стоят конденсаторы по 22 мкФ, что мне показалось не достаточным, и на его выходе установил дополнительно конденсатор емкостью 100 мкФ - все-же преобразователь импульсный и лишняя емкость не повредит. Теперь переходим к

Большинство радиолюбителей, в том числе и я, сталкивались с такой проблемой как оставить включенном на некоторое время мультиметр и забыть про него, что в итоге приводит к частой замене кроны из-за низкого разряда. В этом случае, решить эту проблему с питанием, не составит большого труда.

Материалы и инструмент

Материалы:

• Выключатель.
• Проводки.

Инструменты:

• Паяльник (припой, флюс).
• Клей.

Переделка мультиметра

Для начала я разобрал мультиметр, и определился с расположением компонентов в корпусе.

На самой крышке, при помощи бокорезов я срезал выступающую часть, на которой в дальнейшем будет крепиться аккумулятор.

Предварительно аккумулятор нужно зарядить до полного заряда, сделал я это при помощи того же контроллера.

Напряжение на заряженном аккумулятор должно быть около 4.2 вольт. Аккумулятор желательно взять с хорошей ёмкостью, в моём случае он на 1100 mah.

К аккумулятору я припаял провода «+» и «-», паять нужно очень быстро, так как перегревать аккумуляторы нельзя.

Затем я зачистил крышку и приклеил к ней аккумулятор на термо-клей.

Плюсовой или минусовой провод я припаял к входу на преобразователь.

А любой из оставшихся проводков я припаял к одному из контактов выключателя, а от выключателя уже припаялся к аккумулятору. Выключатель нужен для того что бы преобразователь не работал в холостом режиме.

Далее я настроил напряжение на преобразователе, которое должно составить не мене 9 вольт.

Затем я отпаял штатные провода питания от платы.

Вместо штатных проводков я припаял выход преобразователя, соблюдая полярность.

Затем я приклеил преобразователь, в то место где ранее была крона.

На лицевой панели я установлю выключатель, для него я вырезал вот такое окошко. Выключатель можно установить и с боку, но это будет не удобно.

Далее я приклеил его на секундный клей.

Рядом с дисплеем я проделал отверстие для платы зарядки аккумулятора, и ещё лучше было бы сделать отверстие для индикации.

Контроллер я так же приклеил на секундный клей с добавлением соды.

Параллельно от контроллера я припаял провода к аккумулятору.

Вот и всё мультиметр с внедрённым аккумулятором готов, и теперь вы лишитесь такой проблемы как замена кроны. И ещё большой плюс в том что если вы например измеряете только одно напряжение, то вам не нужно переключать на режим выкл., так как уже есть встроенный выключатель.