本次拆解评估的样本为EEWorld拆卸活动第二阶段1号拆卸-多功能手持数字万用表 。
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这张照片有点误导,以为是液晶触摸屏 。MCU/MPU嵌入式平台数字万用表曾称此类方案为虚拟仪表-操作界面的测量仪器 。现在,基于高性能嵌入式处理器的移动计算平台可以通过适当的外围扩展和使用手机行业的一些现有资源和经验来实现智能手机多功能测量仪器 。但当我打开包装时,我第一次看到了两个7号电池,立刻感到失望 。这只是一个传统的数字万用表,拆卸的难度自然无法与嵌入式虚拟仪器相比 。
下图为开箱照,表上的按钮也是物理按钮,不是LCD显示的虚拟按键 。
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首先简要介绍这款万用表的功能、参数和一些特点 。
品牌:正泰
型号:ZTW0111A
产地:杭州
基本功能:
电阻测量,量程0-10兆欧,支持低阻蜂鸣,门限30欧姆 。
交直流电压测量,量程DC0.5-600V,AC1-600V 。
频率测量,量程40Hz-1kHz 。
特色功能:
火线测量即试笔 。
非接触带电检测 。
LED手电 。
这款万用表最大的特点是重量轻,底部平插,不会像传统的万用表笔那样大幅增加高度,非常适合随身携带在衣服口袋里 。整体外观相对简单,按钮不多 。除了测试笔和非接触带电检测外,所有测量功能和齿轮都是自动切换,基本上不需要手动操作干预 。
下图为厚度直观比,与两节7号电池的直径叠加基本相同 。
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与传统结构万用表相比,对象为FLUKE 107,可见比后者轻薄多了 。
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在拆机前,先做些简单的测量,同时与FLUKE107做个比对 。
先测电阻,我找了两个1%精度的金属膜电阻来测 。由于正泰表的自动档位,在测试前不能简单地将两块表并联,FLUKE表会影响正泰表的自动档位判断,因此以下测试采用保持功能固定读数 。
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电阻被称为51欧姆 。从读数来看,很明显FLUKE107正泰表在低阻值范围内的测量误差明显较大,分辨率也较低 。
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电阻标称为100k欧姆在中值区间正泰的表现要好得多 。手中没有高精度的电阻,所以不再测试 。
电压试验,先测直流电压,标的是全新的GP品牌5号碱性电池,然后测量交流电网的电压 。
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根据测试数据,正泰表读数略低,交流电压测量时会同时给出频率值 。50Hz频率是相当精准的,正泰表测出的结果为50.1Hz,显然,这是一个测量误差,电网的频率误差那么大 。
再次测试和非接触带电检测功能 。
以下是试笔功能测试,此时只需使用红表笔 。
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当红表笔与电网火线接触时,正泰表会给出LIUE用蜂鸣报警字样指示,其中U应为V,段式LCD无法显示V,所以用U代替 。
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放置测试功能NCV即非接触带电侦测挡位时,表顶端靠近带电的导线或物体时,根据感应强度会给出1、2、3挡指示并蜂鸣报警 。
好了,简单的功能测试和比较到此为止,下面正式开拆 。
首先,表的后盖有三个螺钉,其中一个是电池盖螺钉,电池仓库有两个螺钉 。拆下这些螺钉后,表的后盖很容易打开 。如果是智能手机的密封设计,拆卸步骤就远不那么简单了 。
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这是后盖打开后的整体照片 。从装配过程来看,这块手表真的不敢恭维 。表面部件的安装和焊点相对粗糙 。后期有许多手工焊接场所,甚至后盖上的手电筒透镜也被烙铁烫伤 。可以看出,产品结构、工艺和质量控制的考虑非常普遍 。PCB在设计方面,我觉得元件布局不够紧凑,PCB空置率有点太大,优化整机尺寸可以更精致 。
电路分析:
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第一张电路板的整体照片 。中间黑胶封装的裸片是主控芯片,估计是集成的Σ-ΔADC的OTP型MCU,J1很可能是ISP编程界面 。右上角为段式 。LCD驱动芯片,从管脚连接分析,型号应该是HT1621B 。手电筒用于主控上方WLED,其围和辅助电路由其他电路控制 。
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这是左上部分的电路特写 。这部分电路主要是一个DCDC升压电路,将两节干电池的3V左右电压升高至5V,用于驱动LCD背光板和手电筒WLED 。驱动控制采用普通三极管,升压电源开关控制采用一个SI2301MOS管 。PCB顶部区域的铜箔是非接触带电检测的感应带,在保护电阻后直接送到主控芯片,其原理是分布电容耦合到CMOS通过输入引脚的电平来判断高阻抗输入 。这一原理的实用性实际上非常有限,经过测试也是如此 。灵敏度和有效性之间没有实质性的平衡,只能用于一定程度的参考 。
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电路板的左下部分为电压检测电路 。红黑表笔之间的电压通过R4、R5串联(提高耐压性)后R6、R7构成分压,分压后待测电压直送主控 。Q3~Q6是两两DS反向串联的N沟道MOS管SI2302,切换分压比以实现自动量程 。R6为10K,R7为1K,构成两路10倍的分压比 。MOS管DS反向串联是为了应对交流输入,否则寄生二极管会导致分压比在一半周内无法关闭 。
U7的丝印为C42X,对于低压轨道到轨道的双重运输(如果您知道型号,请懒得查看代码表),左侧的第一级连接到跟踪器,直接输入R5上端 。跟踪器的输出通过隔离电容器连接到第二级比例放大器 。这个级别的高增长意味着较低的输入电压将导致输出到电源轨道 。该电路用于实现测试笔的功能 。当使用万用表测试笔时,只使用红色表笔,通过人体或周围与地球之间的分布电容器形成电网火线到地球的电路 。当红色表笔接触火线时,交流信号通过C8耦合到比例放大器,输出饱和,从而判断火线 。C9放大器的高频增长率很低,可以避免空间电磁干扰造成的误报 。
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PCB电阻检测电路在正下方,R11~R14通过基准电阻ADC测量与外部电阻的分压值来获得外部电阻的电阻值,这是绝大多数数数字万用表测量电阻的方法 。
绿色设备是PTC热敏电阻,用来保护后级电路 。为了实现自动挡位切换,测电阻回路中串了一个晶体管Q1,上面的印刷已经看不清楚了,应该是高耐压晶体管 。为了承受反向高压,整流二极管串联在回路中D1 。Q1和D1事实上,引入不利于电阻测量的精度 。之前的51欧姆电阻比较测试表明了这一点 。估计是补偿,Q1驱动器不使用固定的数字电平,因此驱动器使用单刀双掷模拟开关U3,型号为SGM3157,这个型号有很多国产兼容片 。切换基准电阻Q8~Q11,N沟道MOS管SI2302 。
万用表启动工作后,首先设置为电压测试齿轮Q1截止日期 。当外部电压低于测试门限时,Q1试着测试一段时间的电阻,然后将高电阻转向电压测试,直到测量有效范围内的电压或电阻,或加班到待机状态 。这就是这个表的自动齿轮原理,价格是电压测试的门限(DC0.5V,交流1V),低电阻测量误差较大 。此外,当门限附近的自动齿轮方案和表笔接触不良时,齿轮错误是不可避免的 。此外,没有电流齿轮、二极管齿轮等万用表的常规测试功能,因此该表不适合电子工程师,至少不适合研发工作 。从仪表的保留功能、特点功能和轻设计来看,该仪表的目标用户是电工 。电工主要测量工作中的电压和断路器,精度要求不高 。这块手表完全适用,可以很容易地插入口袋 。回顾房子的装修,我不得不携带巨大的体积DY1类型指针万用表到现场,脏手必须按钮切换齿轮,有正泰这个自动齿轮万用表更方便 。
最后,看一看PCB另一面 。这一面没什么,只是LCD屏幕、背光板和导电胶按钮 。
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至于这款手表的主控芯片型号,我查了台湾省富晶、洪康、承永、香港梦国际、大陆晶华、双竞等厂家的产品 。根据外围电路比较,具体型号尚未确定,大陆厂家的信息往往很难找到,增加了确认难度,以后有机会补上 。
目前(2021年10月)淘宝平台上查了正泰手表的价格 。ZTW0111A和ZTW0111B都是139元,ZTW0111C售价为149元,均邮寄 。JD.COM平台的报价同比高出10元,但如果使用优惠券、红包、京豆,应该能够找平甚至更优惠 。鉴于同样的价格B如果的功能和性能更好 。如果您需要此表,建议选择B款或者C钱 。三者的区别见下图 。
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第二次拆解评估活动的简单记录首先到此为止网上查看这个活动可能是正泰ZTW0111A本表全网首拆 。欢迎关注EEWorld如有相关问题,请跟帖提出讨论 。【正泰ZTW0111A数字万用表拆解评测记】