Usb измеритель тока напряжения и емкости. Измеритель тока и напряжения через usb. Контроль тока, напряжения и заряда

Этот проект разработан для использования в ремонтных и тестовых целях. Это USB-накопитель, который измеряет основные электрические параметры - напряжение питания от USB порта, ток, потребляемый устройством, подключенным к порту, и вычисляет потребляемую мощность устройства, отображая всю информацию при помощи небольшого OLED-дисплея. Причём схема сама также питается от USB-порта.

Плата собрана на основе микроконтроллера atmega328 . Чтобы сделать схему как можно меньше, микроконтроллер используется в минимальной планарной конфигурации. Использован внутренний 8 МГц генератор. Напряжение и ток измеряются встроенным 10 разрядным АЦП. Чтобы сделать измерения более точными, внешний источник опорного напряжения 2.5 В выполнен на микрочипе MCP1525 . Ток преобразуется в напряжение на измерительном резисторе 0.01 Ом и усиливается ОУ LT6106 прежде чем поступает на контроллер. Схема может измерять токи до 2,5 А. поскольку OLED-дисплея требуется напряжение питания строго 3.3 В, линейный регулятор L78L33ACUTR используется для преобразования 5 В в 3.3 В.

Внешний источник опорного напряжения 2.5 вольта используется для получения более точных показаний АЦП. Поскольку модуль АЦП микроконтроллеров atmega328 10 битный, разрешение будет 2.44 мВ (2,5 вольта/1024). Этого вполне достаточно для данной схемы.

Шина питания 5 В из USB-порта передается через делитель напряжения, включая 14К и 10К резисторы, чтоб повысить диапазон измеряемых напряжений до 6 В.

Микросхема LT6106 увеличивает напряжение на коэффициент усиления равный 100. Затем напряжение считывается другим каналом АЦП микроконтроллера atmega328.

Измеренная и расчетная информация показана на 0.5” OLED-дисплее. Он имеет разрешение 60x32 точек. Это, наверное, самый маленький OLED-дисплей, который вы можете найти в продаже. Он требует 3,3 В напряжения питания и общается через интерфейс SPI.

USB Tester KCX-017: Собран тестер аккуратно, на экране защитная плёнка.
Длина USB кабеля 15см.
На экранчике одновременно отображаются: напряжение (V), ток (A), проходящая энергия электрического заряда (mAh), номер ячейки памяти (0-9).
Подробно устройство уже было неоднократно описано, поэтому постараюсь писать только дополнительную информацию.

Плата измерителя содержит следующие компоненты:
- Инверсный LCD дисплей с задней белой подсветкой
- LCD контроллер HT1621B
- PIC контроллер PIC16F1933-I/SS
- Операционный усилитель LM358 (Ku=21)
- Стабилизатор напряжения 3V
- Управляющая микрокнопка
- Токовый шунт 0,025 Ом
- Делитель напряжения (K=7,66)
- Разъёмы и кабель подключения

Собственное потребление тока 6,6мА (33мВт)

Провод подключения очень тонкий (на вид 28AWG) и вызывает дополнительное падение напряжения при значительной нагрузке. Полное проходное сопротивление LCD USB тестера 0,115Ом, т.е при токе 2А на выходе напряжение будет примерно на 0,25В меньше, чем на входе:(

Индикатор немного занижает отображаемое напряжение (на 2%) и ток (на 3%).
Зависимость Реальное напряжение - Отображаемое напряжение:
2,60 – индикатор не светиться
2,70 – 2,64
2,80 – 2,76
3,00 – 2,95
3,50 – 3,44
4,00 – 3,94
4,50 – 4,44
5,00 – 4,93
5,50 – 5,43
6,00 – 5,91
7,00 – 6,90
8,00 – 7,88
9,00 – 8,86
10,00 – 9,85

Способность прибора проводить измерения с приемлемой точностью в широком диапазоне напряжений (от 2,70В до10,0В) и токов (от 0,05А до 3,50А) позволяет измерять параметры не только USB, но и напрямую параметры литиевых аккумуляторов.
Измеритель тока имеет зону нечувствительности 50мА, т.е. ток менее этого значения будет отображаться как нулевой.
При напряжении менее 4,6В и более 5,35В, подсветка индикатора начинает моргать, показывая недопустимое значение напряжения на входе.
Предельный измеряемый ток - 3,67А , далее показания не увеличиваются, т.к. операционный усилитель входит в насыщение по выходу. При уменьшении питающего напряжения, граница измерения предельного тока снижается.
Предельное измеряемое напряжение 9,99В , при дальнейшем повышении напряжения, индикатор теряет значение десятка вольт, но остальные значения отображаются верно - проверял вплоть до 12В.
Интерфейсные проводники D+ D- проходят через тестер транзитом.
Также следует иметь в виду, что измеряется именно мАч без учёта значения напряжения. Т.е. показания индикатора I(мА)*T(ч), есть ток - есть и увеличение накопленных показаний мАч.
Очень большим плюсом тестера является запоминание накопленных значений в памяти при отключении питания устройства. Это происходит с периодичностью около 10мАч - накопленные значения запоминаются в памяти.

Описание Нагрузки:

В режиме нагрузки 1А, горит зелёный индикатор.
В режиме нагрузки 2А, горит красный индикатор.
Есть неприятная особенность - очень сильный нагрев резисторов, поэтому располагайте нагрузочный модуль так, чтобы он не касался горючих веществ и пластиков.
Также незьзя трогать резисторы работающего модуля руками - мигом обожгётесь.
В режиме 1А измеренный максимальный нагрев резисторов 183ºС.
В режиме 2А измеренный максимальный нагрев резисторов 235ºС. В этом режиме от платы довольно сильно пахнет палёным - обгорает эмаль резисторов и сама перегретая плата.
Сопротивление нагрузки при температуре 20ºС: 5,141Ом/2,587Ом и соответственно расчётный ток при напряжении 5В - 0,972А/1,932А

Сопротивление нагрузки при температуре около 180ºС: 5,119Ом/2,576Ом и соответственно расчётный ток при напряжении 5В - 0,977А/1,941А.

С нагревом сопротивление нагрузки уменьшается всего на 0,5%, поэтому изменение тока можно не учитывать.
Примечательно, что сопротивление резисторов с нагревом не увеличивается - это означает, что материал проволоки резисторов термокомпенсированный (скорее всего константан или манганин).

Вот такая вот сторублевая хреновинка. Предназначена для пытливых умов. Покажет ток, потребляемый подключенным к USB девайсом. Ну и напряжение, само собой. И не нужно возиться с проводами, резать кабели и прочие эксцессы производить.


Уж не знаю, когда оно появилось на БИКе, но мне на глаза попалось буквально недавно. Тем более, 100 рублей. Ну и кинул в заказ.
Ладно. Приехало. Причем опять выкрутасы почты. Заказ побили на две посылки. Выехали из Китая с разницей в 3 дня. Получил с разницей в 1 день.

Распаковали, смотрим. Девайсик небольшой, что видно прямо по фотографии. Меньше 4-х портового хаба.

Прозрачный пластик является и корпусом и светофильтром для индикаторов.
Естественно, красный свет сквозь синее стекло искажает родной цвет индикаторов.
И снова видна защитная пленка на индикаторах, которую необходимо снимать после установки на плату. Однако китайцы делать это забывают. Потому что сдернуть ее не проблема - дело секунды.

Что обещают:
Brand new and high quality.
It can measure current and voltage of the power supply equpment with USB port.
Plug and play, no extra power supply needed.
The voltage and current will be displayed circularly.
small sized, easy and convenient to carry.
Workable range: U=3.5 - 7.0V, A=0 - 3A.
Resolution: voltage 10mV, current 1mA.
Error range: voltage <±1%, current <±2%.
Full-scale voltage drop:200mV.
Workable temperature: 0 - 60℃.
Size: 5.2cm x 1.5cm x 3.4cm.
Package Included:
1 x USB Current And Voltage Tester
NO Retail Box. Packed Safely in Bubble Bag.

Что имеем в действительности:
Наученные уже предыдущим , проверяем нижнее напряжение, от которого данное устройство будет работать. Подключим к регулируемому БП и покрутим ручку. Ага, не соврали продаваны. Действительно заводится с напряжения 3,1В. Лучше, конечно, 3,5. На низком напряжении видна разница в яркости индикаторов. Верхний предел проверять не буду. Ибо не ставлю целью добить девайс. Его предназначение - сугубо замер USB. А там, как известно, не должно быть более 5,2В.
При осмотре сквозь прозрачный пластик видны детальки. Их там мало. :) Под выходным разъемом присутствует диод, защищающий от подачи неправильной полярности. И что-то еще. Что - не разглядел. Разламывать корпус не хочется - он проклеен по всему периметру.
Ну что можно сказать? Что-то показывает. Переключается между вольтами и амперами самостоятельно. Причем китайцы решили, что потребляемый ток наблюдателю будет эдак раза в 2 интереснее напряжения. :) Иначе чем еще можно объяснить такие временные параметры индикации?


На пробегающие по индикатору тени внимания не обращайте - это лаг при наложении частоты развертки дисплея и видеокамеры. В жизни их нет.
Заодно ловим китайцев на вранье: последний разряд занимает символ текущего значения - тока или напряжения. И остается две цифры после запятой. Что ну никак не дает нам насладиться просмотром обещаных «1 мА». Так что резолюшн у него 10 единичек и на напряжении и на токе.


Работе USB девайсов на компе не мешает. Проверял подключением мыши, смарта.


Теперь посмотрим, сколько потребляет сам измеритель. Опять же воспользуемся регулируемым БП и тестером. Тестер здесь нужен потому, что обладает бОльшей разрешающей способностью и точностью, нежели индикаторы БП.
Итак, примерно 28мА. Вполне некисло. Был бы LCD, кушал бы вдвое-втрое меньше. А здесь потребление увеличивают светодиодные индикаторы.
Проверим точность измерения. Этот момент, на самом деле, не слишком-то и критичен. Во-первых, в бытовом применении измерять что-то на USB с высокой точностью просто не нужно. Это просто показометр. Узнаем порядок значений - уже хорошо. А если не будет сильно отличаться от тестера, так и вообще замечательно. Ибо никаких подстроечных элементов на плате не обнаружено. Что на заводе настроили, то и будем юзать.

Ну что сказать? Вполне себе нормальные показания. Для того, чтобы определить пригодность порта на компе для зарядки; посмотреть отдаваемый powerbank"ом ток; определить сколько ест в режиме зарядки планшет - годится! Отсутствие каких-либо настроек, кнопок и т.д. напрягать не будет. Девайс прост, как кирпич. Воткнул - и смотри. Буде кто пожелает, может разломать корпус и встроить в какую-нибудь 5-ти вольтовую зарядку.
На максимальном токе обещают падение напряжения на измерителе в 0,2В. Заодно и проверим, где же он меряет напряжение - на своем входе или прямо на нагрузке?
О, на нагрузке! Это честно. То, что нам и надо. А то получается, что при обещанных падающих на приборчике 0,2В при 3А мы на выходе получим отказавшийся заряжаться девайс. На нем может остаться 4,8В или даже менее. Учитывая, что на нормальной зарядке может быть 5,2В, выкрутим напряжение побольше. И ток возрастет.

В результате перекапывания на столе на предмет «чего бы еще померить?» был найден USB вентилятор. Естественно, подключил. И… о-па!!!


WTF??? Вот тут простота оказалась хуже воровства. Помехи от щеточного двигателя настолько забили шину питания, что девайс просто неимоверно заглючил. Упс. Хотя, по здравому размышлению, нафиг нам мерить вентиляторы-то? Чай, в быту вокруг сплошь электроника, а не электромеханика.

Из минусов - можно назвать плавающие значения. В цикле измерения несколько раз прыгают циферки. Вот один из таких моментов.
Но если вспомнить, что это просто паказометр - никакого особого минуса и нет.
Плюс - оно юзабельно. Простенько и работает.

Резюме.
Если хоть раз задумывались о том, сколько то или иное устройство потребляет от USB - вспомните о девайсике при следующем визите на БИК. Сто рублей не деньги, да и место под девайсик в ящике стола всегда можно найти. Зато при необходимости под рукой будет мелкий показометр для всяческих экспериментов. Маст хэв, так сказать.

Планирую купить +150 Добавить в избранное Обзор понравился +147 +272

Если вы используете различные электронные девайсы, аккумуляторы в которых заряжаются от USB — разъёмов, вам очень поможет простенький прибор, называемый USB tester. Он подключается в разъём USB, и уже к нему подключается шнур от девайса. Прибор измеряет напряжение, ток заряда и его продолжительность. Также, регистрирует количество прошедшей через него энергии в миллиампер/часах (mA/h), по этому параметру можно судить о реальной ёмкости заряжаемых аккумуляторов и отдаваемой энергии.

Купил я эту штуковину на aliexpress.com за 3.8 доллара. Ищите по фразе «USB tester». Продаётся такое и на рынках, но в 2-3 раза дороже.

Тестер помог мне установить целую кучу интересных вещей.

Самое главное: ток заряда сильно зависит от качества USB-шнура. Родные шнуры пропускали ток более 1 А. А не оригинальные вели себя очень по-разному, ток был от 0.24 до 0.85А. Особенно меня удивила цифра 0,24. В 4 раза меньше!!! Все эти «левые» шнурки сразу полетели в мусорник без лишних разбирательств. И так понятно, что производитель этого хлама сэкономил на меди и сопротивление стало недопустимо велико. К тому-же, часть энергии тратилась на нагрев провода, а в случае заряда от автономного «повербанка» или солнечной батареи это не допустимо.

Второе: несколько телефонов разных марок (под руками оказались Sony, Lenovo, Samsung) потребляли от зарядки, способной отдавать 2А только тот ток, который им безопасен. Это было в пределах 0,85-1,05А. Значит, вполне безопасно заряжать телефоны зарядками от планшетов или повербанками, выдающими 2А. Но конечно, стоит проверить именно ваш девайс, вдруг он не умеет ограничивать ток заряда.

Третье: есть у меня повербанк Drobak на 10000 mА/h. Так вот, в полностью разряженный аккумулятор влезло 8900 ma/h, а при зарядке телефона он отдал в сумме 5450 ma/h. И это ещё известный бренд! Косвенно, эту цифру я знал и ранее. Полностью разряженный аккумулятор телефона на 2400 ma/h этот повербанк мог зарядить 2 раза полностью и третий раз до 15%. И ещё интересен момент, что количество отданной энергии оказалось на 39% меньше потраченной на заряд. И производители конечно указывают ту ёмкость, что тратится на заряд, она ведь больше. Значит, в телефоне не 2400, а 1440 🙁

Ну и четвёртое: надписи про максимальный отдаваемый ток оказались верны только на «родных» зарядках. Все несколько штук «левых» зарядок отдавали меньше написанного. 1,5 А вместо 2.2А, 0,7А вместо 1А.

Так я наконец навёл порядок в своём парке шнуров и зарядок и понял, что совсем не зря производители требуют использовать только оригинальные аксессуары. Оказывается, даже такую элементарную вещь, как электрический провод, можно сделать очень некачественно.

Этот прибор используется для определения напряжения на выходе в соответствующих портах различных электронных устройств и компьютерной техники, с наличием соответствующего порта. Также используется для определения силы тока при зарядке у устройств типа powerbank, и измерения потраченной энергии, определяет емкость аккумуляторов. Без него не обойтись при определении поврежденного кабеля либо устройства для зарядки батарей.

Функции и параметры прибора

При помощи его выполняются следующие действия:

  1. Проводится измерение тока и напряжения, с выводом полученных результатов на дисплей.
  2. Подсчет количества энергии, протекающей по нему, что служит для определения емкости аккумуляторной батареи. Все вычисленные значения прибор заносит в определенный из независимых блоков памяти.

Спереди устройства находится клавиша просмотра памяти и сброса содержимого. Сзади – описание параметров и отверстия для доступа холодного воздуха.

Комплектация

В комплект поставки, кроме самого изделия, входит один шнур питания и все необходимое для подключения.

  • Основной кабель используется для подсоединения внешнего источника энергии.
  • Вход с разъемом micro-USB нужен для присоединения проводов от источника питания извне.
  • Выход с разъемом USB необходим для присоединения испытуемого устройства.

Главные параметры

  • Напряжение на входе составляет 3-7 В.
  • Объем потребляемого тока составляет 50мА.
  • Напряжение на выходе составляет 3-7 В.
  • Ток коммутации в пределах 3,5 А.
  • Общая погрешность в измерениях не превышает 1%.
  • Объем памяти – 10 независимых друг от друга ячеек.
  • Допустимый размер значения в одной ячейке – от 1 до 19999 мАч.
  • Вид экрана: на жидких кристаллах с возможностью подсветки.
  • параметры устройства: 55 х 28 х 15 мм.
  • Масса: 26 грамм.

Использование прибора

Вычисление напряжения и силы тока с использованием тестера.

В начале использования прибора его подключают к порту выхода устройства для зарядки, либо любого другого, которое нуждается в измерении данных параметров. После выполнения этих действий производится автоматическое включение монитора и начало измерения напряжения в данный момент. Подключение может производиться двумя способами: посредством встроенного USB-кабеля, либо через порт micro-USB с использованием нужного кабеля.

Впоследствии, как только прибор определит, что к нему присоединен потребитель электроэнергии, на экране начнется отображение значения силы тока в амперах, которое уже измерено, а также энергии, протекающей через прибор в настоящий момент, в мАч. С подачей нагрузки на проверяемое устройство, будет заметна некоторая просадка напряжения на вводе, степень которого определяется состоянием и качеством проводов, используемых для соединения, и мощностью подключённого источника питания. В случае падения напряжения ниже 4,7 или подъема выше 5,3 В, экран начнет периодически мигать. Тем не менее, на правильность работы самого тестера это не окажет никакого влияния.

Вычисление емкости аккумуляторной батареи.

Существуют два способа выполнения этого действия:

  1. Аккумулятор, предназначенный для проверки, должен быть разряжен до самого конца. Необходимо выставить значение активной ячейки памяти тестера на 0, затем последовательно включить в цепь зарядное устройство и исследуемый аккумулятор. При отображении на экране проверяемого устройства полного уровня зарядки, на дисплее тестера отобразиться уровень емкости батареи.
  2. Можно также определить емкость и другим способом. Он полностью идентичен первому, за исключением того, работать с аккумулятором необходимо с точностью до наоборот.

Проверка целостности проводов.

Проводится сравнением значений тока, который проходит через прибор, при их подключении, и одинаковой мощности аккумулятора и значении силы тока.

Использование с солнечной батареей.

Возможно также использование прибора с солнечной батареей. Ее эффективность зависит от удачного ее расположения по отношению к солнечному свету. Обращая внимание на параметры на экране, выбирается подходящее положение панели.

Настройка и переключение режимов.

Производится особой клавишей, расположенной на передней части корпуса. Ее функции – переход между памятью, с первой по десятую ячейки, а также их очистка. Сама память является не зависимой от источника питания, то есть все занесенные в нее данные и параметры не стираются даже после отключения питания. Если это произошло в процессе выполнения замеров, после возобновления подачи энергии отсчет начнется с последнего запомненного места.

Смена активной ячейки.

Выполняется двойным нажатием на кнопку. После мигания дисплея, каждое последующее нажатие будет выполнять функцию переключения на данные следующей ячейки без сброса данной.

Очистка данных, занесенных в ячейку.

Необходимо зажать кнопку на время большее, чем 5 секунд. Это приводит к сбросу данных в ячейке памяти, следующей за активной, и переключением на нее.