【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。
! |6 r' h& _( B5 u& l2 X技术规格是比较牛的，

误差精度一般吧，

3 D/ ^! O9 J" C1 Y7 e6 |实际是选了最低的一款：VAC-1030A，
) q1 t3 ~. y; u2 y
电压量程120V，电流量程双向30A，够用了。
是彩色液晶显示的，
1 E/ q1 A: k3 n* M, b5 c( [' s

% Z( i& M  w0 n3 g也是看中了这款自带分流器和继电器的，简便一些，

+ U0 v) o" S, x( m& O收到了这么满满一盒子，里面有两部分，还是有点超出预料，

小包的是显示模块，
; I! _; V8 j" W
* f2 }( m8 {! G4 g6 o9 Z后面开口处有个简易USB公头，可以用来取电及有线通讯，
背板上帖有标签，
" n, D) G$ O) ?9 @
与盒子上的P/N号一致，比较正规，
% n& L5 I% Y/ K# T. z+ @2 G: F
另一大些的包里是测量模块，

  z5 B) B% Y: D9 S% L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，
4 h( c# o8 K% ]# r
( d( n5 x; s& g侧面一端有个USB插座，
6 d. `# s  ^8 R( `9 _; R& U$ {2 {* Y' m
7 _- Z  y1 }# o" a% V( i有两层电路板，
) G1 }" C2 a  l5 `. N9 _/ e
0 V! T+ p) e9 l! y' M! S$ p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，
7 y: ?9 d5 _9 c: w1 W# E
4 D" R3 O  A, r8 b4 }% `  s接线端子也是30A的，

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，


+ k9 G3 ]. ~; l0 W, w1 U: |0 E下面是基本接线和用法图示，
% X; ~1 a# P% q8 f3 F* r$ Q6 h


$ @) }& c9 Q6 S8 @+ Q1 l接下来做了些简单的测试。
2 _" m' ], ]+ B+ B% b  e2 G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，

* f( j! K! g- R7 ^* s+ 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 t3 ?8 X$ r" D8 Y3 L# ?$ x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。
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，
% n! d; Q5 g$ {; Q! k0 m
1 Z  }3 h/ E# E! ~0 H0 N; V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。
$ O. \8 n2 h( y, L2 G  `/ m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。



20V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，
1 h+ H  {' ~( j+ T1 _
& ]* C# U7 ^! t2 q9 [; J试出此模式下最低电压约是6.6V，

2 k2 Y% I& R2 B: n被测电压再低就会使显示误差变大，

9 _1 C1 R0 C1 X1 Q% b# a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，
9 ?, _: v9 g4 r! l( y" i* J6 P

: A# d: K9 i+ n下面改用独立供电的模式试试。
, T# G$ {: W& R# [4 ]供电为12V，继电器吸合，旁边的指示灯亮起。
0 j9 j3 \6 Y2 Q5 m$ h8 m被测电压为0V，发现有0.08V左右的“基础电压”，

0 t) t2 H$ M+ ?5 m% R/ b/ \7 g& W8V时仍然这样，
5 _! M, B, n$ A( j
' |2 y! C) u" A4 P4 y* n. Y15V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”。

+ C  \: I$ \9 O, g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，
! ?5 A1 G4 ?) m' i3 u4 I" p$ ~
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。

7 Z7 g+ A; d8 Y8 f1 t
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。
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：
1.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。

2.安装方式多样化
% G! _/ P: B3 @2 a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。

0 e) f' C. k  p2 {  F9 \3 ?3.双向检测
' e- Z: Q' K+ d6 d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。

4.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。）
5 U6 X" I: E7 N# L- A
5.测量电压范围宽
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。
. U- G& d% ^# ^8 r; n
) l% }" P* T" K: T* k6.断电记忆和参数清零功能
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。
& V/ ?6 g5 W+ Z& I# G" ^6 N. i% V
7.具有关断保护功能
5 i; y: M: |5 l8 S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。

8.丰富的人性化配置
( a/ ]2 g8 @& T: z# p) v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。

8 L7 J9 T' X$ a0 ~7 W下面拆开看看。

newnet1234

' ^3 p# ^0 M6 D' a
& e4 n: o! T, V/ T9 }0 Q# E6 \& R6 E先拆显示模块。
3 M: C6 W$ [2 |' b0 U& }
1 s6 i8 w; s" {, A1 N1 ^6 t& X标签上的P/N号是我抹掉的，

7 m6 t! r0 F" j7 B* V5 m$ K0 K6 N; G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，
$ ?3 I& d- N- H% P4 W4 w) {
小心取出电路板，

电路板元件面，
8 N+ v: ?) R# c  T5 z4 n
/ r9 U! t/ _5 U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，

) ?6 }' t9 E( R通讯板旁边的1个8脚IC，

看清丝印型号，是75176B，功能是差分总线收发器，
5 i6 J6 V2 i& t- m4 m* I3 O* u
供电单元，
; {" y1 x, Y; v- V

0 T$ }, G% D5 \" j2 m# W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，

" R( U4 Z/ c" h5 w& J" `3 i6 u: e肖特基二极管，

8 L8 n( Z0 t3 RAMS1117-3.3V，LDO，
& K/ X: x# X7 I) q" I
主控MCU，用的是STM8S00，

6 R; Q+ q6 [5 _
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，
% a3 e4 g$ _. |7 v$ v( k
( k) J( c" e/ j电路板显示屏面，
4 T$ x" g# c; A2 ]' z
忘了给USB插头一个特写了，此图中能看到多一些，
* ~% c& X8 M" j
1 F" f% d" b5 A0 V. H6 [! }% Q/ P# {掀开显示屏，

+ I* ^" U1 c* E$ u" ^, ~# E$ L下面也很简洁，
7 X' t  F7 G$ g/ U
Z180SN009，V0.0就是一次成功吧，

侧面看一下，

这个无线通讯小板是排针焊接的，不能插拔，

3个按钮开关，
0 j' k- T/ F0 F6 R
9 ?0 H# g" Q; u
! X  X7 D+ F9 t" x! e: a: a' e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。
下面再拆测量模块。
9 V- F) F, b/ o5 f7 v# t9 Z

newnet1234

6 \' ~8 P- J" S9 x7 Y. m+ Q& f
继续，该拆测量模块了。
. V( |# K+ ?7 |3 B! A( q0 r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）

有3组连线，

. T, N  q. T) n
& r& `) L5 ?9 Q. k4 l" H8 Y再拆下红圈标示处的4个螺丝，
/ D0 H( }! G+ M6 e) F( |: A! ~
3 J7 ^/ f4 K0 _4 `! E打开黑盒子，

只看黑盒子，

; d0 X4 m, n, a+ g, `" f! D- r# f8 m
& G. }9 j0 N/ t) q$ d用料厚实，

这4个螺丝是固定铜柱的，
7 O& ^  K. m/ h  k
! `0 y+ `# A9 ]8 a4 \# Y2 m2块电路板可以完整取下，

3 u3 k" d3 p) [" V0 \
6 [( p# y" O, a9 H; H7 E! ?! ^上层电路板后面是大电流的布线，没有元件，

; A& F: ?2 o+ W: h* d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，


9 n( G  D% F: W5 r背面没有元件，

下面放大看看板上各处，

同样有个75176B，差分总线收发器，
4 l- p4 b7 o( x

5 l* b% P6 M) Q. h; ^8 @1 r2 `单片机，STM8S003F3P6，与显示模块中用的有区别，此处必须有A/D，
' {( a: ~5 ^% M' F+ x" i
继续，


; m+ R6 C$ ?( m# q# s/ p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、、，
9 A! K' E7 l1 c7 c1 n6 P
: @! S/ z% o8 G. _3 _2只大功率管，

6 [; y6 S( k7 |" [
1 {# z' X2 t- n" a: W: I; Q带有散热片的是BU406，400V、7A、NPN，电视机、加湿器等电器中常用；
另一个是MJE340，300V、0.5A，NPN。
7 }% g8 l  ^4 n5 ~. C9 _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，
( z8 G( X& M7 R6 K

  W+ z/ W+ U6 R2 G* P板上的电源单元，

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，
9 R1 d  d8 R) `2 P8 K6 N2 v
U1丝印5-33，估计是5V转3.3V的LDO，
6 A& ~1 Y2 n( l& T! C
这里还有只贴片大功率管，

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，
7 ]' S# k4 ^4 H2 a6 r0 B
% |3 X$ N- M3 O* x, I6 F' v* u最后来看下无线小板，显示模块和测量模块中各有一片，

1片IC和少量的外围元件，采用16MHz的晶振，印刷镀金天线，
$ L7 c/ i# f% X2 h5 d$ Q
, W/ z- t+ J0 Z* _( V; YIC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，

2 K& t4 l2 p1 c4 U& QnRF24L01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，

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。
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，
( a* @3 ~# N) L5 I0 u  C2 R3 Q: H
; p6 p2 \* U, M7 A1 a# a! k
. }& N2 |6 V/ v# \! F, m' V' |; Q拆机评测完毕，谢谢观赏！
* P  m0 I; O, B/ l& f/ ]