Питание мультиметра. Li-ion вместо кроны. Защита от разряда, таймер

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:

• GND
• 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

^{Скачать список элементов (PDF)}

Теги:

• Sprint-Layout
• Мультиметр