【工具评测】拆评120V±30A的无线直流电力监测仪

newnet1234

　　朋友修电动车，少不了要对锂电池进行检测和筛选，需要个直流电量表，最好既能测电池单体还能测电池组，有求于我。在一同对需求和应用进行了一番探讨和考虑后，对此表的功能和参数有了大概的想法，不过还是要结合现成的产品，能买到中意的才好。于是本人经过一番搜索和对比，最后推荐选购了这个。与同类多功能直流表相比，这个显示直观、功能不少、量程大、保护功能全，并且还捆绑了无线功能，或许也能用到。
: |! q) |2 n9 O9 Y技术规格是比较牛的，
) r+ {- ?$ l) f* q
误差精度一般吧，

. r6 b- \6 R% l. Z实际是选了最低的一款：VAC-1030A，

电压量程120V，电流量程双向30A，够用了。
是彩色液晶显示的，

2 E- s+ k- Y) c4 o7 P: R7 `
& Y% }* l& P8 }0 ]* o1 E3 U+ q- J9 G  k也是看中了这款自带分流器和继电器的，简便一些，
; w6 R4 W, J' p% s" ~* j% n
5 G1 C. w  ]) ^- ^' G收到了这么满满一盒子，里面有两部分，还是有点超出预料，
% r0 T4 t2 ]2 A1 {
小包的是显示模块，
1 s; C# h) z  e/ ]
: @; O8 E2 P$ w7 O7 |' k4 l后面开口处有个简易USB公头，可以用来取电及有线通讯，
  O9 m* E+ f8 P5 c% F背板上帖有标签，

' `. m- V0 B5 A& f6 k与盒子上的P/N号一致，比较正规，

另一大些的包里是测量模块，
' }3 k) q1 `8 G& D
- Q4 x+ B' K7 `+ |上面元件屈指可数：有1个30A的继电器、6个接线端子、分流器、指示灯，

! z" T. Y1 `) v9 W侧面一端有个USB插座，
8 J' g" z* k* E5 p& ?6 y' C
有两层电路板，

, _9 E, P) X4 h$ @+ ^/ u% k继电器边上还有个3针的跳线，是用来选择3线模式还是2线模式的，

接线端子也是30A的，

4 r7 `! {6 X  C/ Z8 ]商家给的尺寸图，

显示界面上同屏显示这么多内容，布局紧凑，功能挺全的，

) l1 J" f7 q8 h& c6 X
9 v% S, x. f4 s% S9 A下面是基本接线和用法图示，
4 E8 _: S: |0 Q2 {

7 d% o: B. M' ?  P# f. K
接下来做了些简单的测试。
3 ^8 r# H7 t/ L6 U1 e2 Q8 M( |两个模块之间可以用USB延长线直接连接，只需给任一方正常供电即可，
( }- a* U% f1 K2 s& z: d, h
此时将自动处于有线模式，左上角显示的通讯状态图标为绿色双绞线的样子，
& \4 N) z3 F/ U
0 a% I# g8 L# z0 l- w
然后又在无线状态下进行了一些基础测试，下面图中显示模块都是用USB电源供电的，测量模块由数控电源供电。
; Q/ |! t; T3 ^* b* ?先是测量模块从被测电压取工作电源的模式，左上角显示的通讯状态图标为蓝色天线的样子，

表头数据刷新很快，完全看不出与有线的区别。背光亮度可调，但没去调整，所以两个显示屏的亮度差了不少。
测量模块下层电路板上的红灯是工作电源指示。两个表显示的电压基本一致，此时模块的耗电仅0.12W。模块从被测电压取工作电源时，电流很小，继电器不能吸合，对被测电压影响不大。


9 R; c( R2 d* u1 {+ I
% a' S; y- x1 b20V时没有问题，自耗电流小到测不出来了，说明内部是采用开关电源电路降压的，

/ L. E4 u# ~, R0 w$ X试出此模式下最低电压约是6.6V，

被测电压再低就会使显示误差变大，

再低就误差很大，5.5V时中间上方已经显示了过流保护的图标，
" w2 A; g! e; F# H* s
, {5 S4 _& p" d& x8 u/ t+ y! Q. I
下面改用独立供电的模式试试。
供电为12V，继电器吸合，旁边的指示灯亮起。
( s2 v7 p9 O9 c3 z6 H+ j. d1 i- B4 i被测电压为0V，发现有0.08V左右的“基础电压”，

8V时仍然这样，
+ A3 o+ g) Y" R# o" c  A9 w! I; t
- Q+ Q1 F2 w  i5 w% I15V时也是这样，不过此时电流为0，不会累计电量的，也问过厂家，这种现象“属于正常”。
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然后再接入被测电压，是准确的，没有前面所说的“基础电压”的影响了，
% U! e/ M, R' ?  i9 N" |
2 ?( i5 @  }/ H5 r- I4 P& H6 T, C继电器吸合后，模块自身耗电会随供电电压变化，所以供电电压范围最好是在12V左右。

% x  [( [% J) i: j& f. @
0 W$ b6 i6 |2 R% g  c接过负载试了电量计，效果不错的，但是没顾上拍照，请见谅。从简单测量情况来看，工作是正常的，完全能够满足使用要求。
/ r2 k8 v1 x$ S0 M这个功能比较多，所以各种设置界面就很多了，每一项都能设置，就不一一上图了，把功能介绍罗列一下供各位参考吧：
' Q$ |6 W& r( E- N4 l1.显示信息量大
彩色液晶显示，可以同时显示电压（V）、电流(A)、功率(W)、容量(AH)、电量（WH）、时间（H）等被测电源的实时参数。
, Z2 A$ l! i  V7 Q
2.安装方式多样化
测量模块和显示表头之间可以无线通讯也可以有线连接；无线通讯模式下使用多台机器同时工作，可以对每台机器单独设定不同的频道，避免相互干扰。
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" V8 G4 s0 I7 |& ]6 Z- U9 m3.双向检测
  u7 P9 ~) R; M9 t* _- ]测量板可以检测两个方向的电流，在实际使用过程中，充电模式下电流前面有个负号，放电模式下电流前面没有负号，以示区分。

# t- J" J: n. ?; w4.特别适合电池、电动车充放电测量
显示表头上有个BAT容量监测功能，可以实时设定电池的总容量，并在充电和放电过程中动态监测剩余容量。（本人试过这个不够准，但是不会触发保护，也就不影响使用。）
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# [& h' V) d' i- y( v+ b5.测量电压范围宽
8 W  v; \# e# ^. J  Z$ M测量电压范围0-120V，测量电流分为0-30A/50A/100A/200A/300A；电压可扩展到0-400V。
, ], b0 L" Z$ ]
6.断电记忆和参数清零功能
# M" S: ^9 b% r7 ]2 _6 u断电后能够记忆断电前保存的安时数；另外可以手动清零安时数（AH）、瓦时数（WH）和时间（H）等参数，不影响下一次测量。

4 D) t; ^$ u8 y# P- ]: \/ e: L7.具有关断保护功能
由继电器实现过流、过压、欠压、限时保护（延长继电器动作时间）等功能。
% q1 _  p+ S5 f1 D' |/ o: A5 D
- S" X( e- }& i1 H" D% T3 k. `8.丰富的人性化配置
具有屏幕锁定、定时关闭、亮度调节以及改变语言显示方式等功能；无线通讯模式下可以给每台单独设置通信地址，并用一个显示表头查看多个测量板测量参数。

下面拆开看看。

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* N7 C( o7 n' p1 g+ l
先拆显示模块。

7 K- K4 C( t- i9 ]: ?2 W& D1 V: L标签上的P/N号是我抹掉的，
6 p) R/ }: G' |1 I  ?* V3 R
- v+ h, M0 c+ e" y) r背板用指甲就能抠开，这根线也是供电线，电压范围比USB口的大些，
, Z: K) s7 |, n* O# u; U- k# z
' H' g  L: s; r4 @% q$ {小心取出电路板，
' i6 O% Z7 l5 {" |
电路板元件面，

通讯模块小板，与蓝牙挺像，但它使用另一种通讯协议，详细情况到后面再说，
% C( B, m' A2 P. N: G
通讯板旁边的1个8脚IC，

  x2 S$ G% K; \6 t: W看清丝印型号，是75176B，功能是差分总线收发器，
6 J. h: k$ K: V# }' c; }4 e
& A$ K9 @/ g# |4 R供电单元，
" m& s/ J0 H( A/ Z; b# _- N  y
( U5 j1 h+ O* _
: g6 g0 q$ v' x; K采用了最普通的MC34063，显示模块外接电压范围不大，功率也不大，用这个IC没有问题，

% v' [. g$ K, d" [3 f肖特基二极管，
. `1 P- ?0 l2 d0 P: U/ }7 e
0 L* X8 [3 W  |1 `  hAMS1117-3.3V，LDO，
& O& z' e  M/ T  G4 C
主控MCU，用的是STM8S00，
! n% O" {; a7 |8 [1 M4 k

5 S+ b# ]% g. k5 n$ b% v7 H惟一的三极管，1AM，都说是MMBT3904，普通NPN三极管，估计是驱动背光的，
. ]2 O3 G+ U5 g; }, D
电路板显示屏面，

忘了给USB插头一个特写了，此图中能看到多一些，
: h" T/ U  u8 I- f( F5 V3 r
$ n( e& {* a, }$ e) p掀开显示屏，
9 Q  v* G7 @/ @7 d; a
下面也很简洁，
$ [0 Y6 \* g4 O( K: `/ P* A: E( f
2 J3 s  R% G' P8 I7 F! LZ180SN009，V0.0就是一次成功吧，

, l8 L: o; x- I侧面看一下，

这个无线通讯小板是排针焊接的，不能插拔，
3 W9 _" E8 N$ H7 f7 s* [4 Y: e
/ p9 l2 E& S# \' N. q9 I" Q0 p4 T3个按钮开关，
& t- u" d9 G- i; ]3 a* n
# k6 L' m, N4 j6 j( n* w; s7 ?6 A
显示模块拆完了，总体来说，各种元器件选型都比较普通，关键在于整体设计。
8 M# |% [* l" S下面再拆测量模块。

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; B' X3 l7 y5 t: M
% |; M! e; `0 H, Y继续，该拆测量模块了。
拆下红圈标示的固定电路板的4个螺丝，（其他螺丝是端子上的，不用拆）
! {/ V" Z! n1 D- `  V  h
4 J( Y& s! g7 G* }* [有3组连线，

* g5 T. X+ r; b1 z) z6 r
再拆下红圈标示处的4个螺丝，
9 j: }) b/ W8 c0 p9 E! r
; J8 G  w+ u$ k打开黑盒子，

" I# `. {. X5 k8 S5 {只看黑盒子，


用料厚实，

这4个螺丝是固定铜柱的，
) x- K+ s1 J" w' D3 M
2块电路板可以完整取下，

+ ~) T3 W% H% U$ p% c
1 {' q. @3 u! e, B3 F. e上层电路板后面是大电流的布线，没有元件，

里面电路板，上面有个USB插座，也有个通讯小板，

小板与大板是插针连接的，可以拆下，
5 j0 ~. I8 n/ `- I2 C
$ t& D- ?/ j# h: ^
背面没有元件，

8 A8 ~( ^; b9 n. z' Z$ Z$ r下面放大看看板上各处，

0 {  v: N! z! y( `. b, ]: a同样有个75176B，差分总线收发器，
! p( I0 _# T& ?( w5 H) c7 _5 J' u; F

% o0 J* t: g6 S/ R. h8 s单片机，STM8S003F3P6，与显示模块中用的有区别，此处必须有A/D，

继续，

" c) h& u* V+ V0 N
' \4 W8 H& R; g9 B丝印2272C完整型号是TLC2272C，是一款LinCMOS工艺的满电源幅度输出（轨到轨）的双运放芯片，特点是高阻、低噪、低电压、全摆幅、、，

2只大功率管，
( n5 v6 `+ M, L4 N) X6 |- S
! s& F) j- y( H  Z
) T7 T, H# }* `& X! i2 m带有散热片的是BU406，400V、7A、NPN，电视机、加湿器等电器中常用；
% a4 z6 g* {- v- }* i( @" |0 x. B另一个是MJE340，300V、0.5A，NPN。
1 P* O7 N# h& W对这里会有2只大功率管表示意外，因为这里正常时并不会消耗多少功率，猜测作用可能是在取供电时预降压、并起保护作用吧，
  y, O5 }1 L  d( C+ ], `

板上的电源单元，
) I, q# j) i: `
$ B7 y! Q7 ~( k" r; U采用了XL1609，是150KHz固定频率脉宽调制（降压型）DC/DC转换器，具有2A负载驱动能力并且效率高，内建频率补偿和固定频率震荡器，宽输入电压范围 4.5V-40V。这个比显示模块中采用的34063指标要高，
4 f# I4 U4 z2 t6 _4 o& S# @: V' ^
U1丝印5-33，估计是5V转3.3V的LDO，

这里还有只贴片大功率管，
/ ^6 K4 C5 [, [2 S( a' Z9 {
) V) N: ]( j* I丝印J122G ，是DPARK封装的MJD122G，100V、8A的达林顿管，看连线是用来驱动继电器的，

; N8 w6 D& e# i8 m5 g/ [最后来看下无线小板，显示模块和测量模块中各有一片，

- V+ \* l6 v, B1 p, N" \1片IC和少量的外围元件，采用16MHz的晶振，印刷镀金天线，
' ^. ~$ W  m: c  A2 z4 T
3 _; \, x4 l) o" P2 J4 rIC上丝印了完整型号，NRF24L01+，

小板背面只有插针，刷黑油看不清楚布线，

nRF24L01是一款工作在2.4~2.5GHz世界通用ISM频段的单片无线收发器芯片，无线收发器包括：频率发生器、增强型SchockBurst（TM）模式控制器、功率放大器、晶体振荡器、调制器解调器，输出功率、频道选择和协议的参数可以通过SPI接口进行设置；具有极低的电流消耗，当工作在发射模式下发射功率为-6dBm时电流消耗为9.0mA，接收模式时为12.3mA，掉电模式和待机模式下电流消耗更低。下面是它的内部功能框图，
8 U$ a! f/ X2 O2 ?  p: n, A
' n1 P3 g' f5 O- G0 b0 Q  t1 {本例中是此IC的典型应用，与MCU、总线收发器75176B一道构成了主从无线通讯工作模式：显示模块是主机，测量模块是子机。在MCU的管理下，一个显示模块可以同时连接和监控多个测量模块，这是这套表头的又一强大之处。可惜的是目前没有上位机软件。
) w) O6 h, W/ ?$ N感到测量模块电路的设计耐压指标挺高，其中也没有多么特别的元器件，功能在于各单元的有机整合。下图为测量模块拆开后的全家福，

% u  o2 \8 A. F+ |. z7 ]
" g, o) ?6 X) i拆机评测完毕，谢谢观赏！