|
Als u zeer kleine audio signaalspanningen moet meten hebt u niet veel aan uw digitale multimeter. De gevoeligheid is te klein en over de bandbreedte zullen wij maar zwijgen. Gelukkig is er de LW-322D, een digitale mVac-meter waar u bovendien dB's mee kunt meten.
|
Kennismaking met de LW-322D van Long Wei
Metingen van kleine signaalspanningen problematisch
Als u experimenteert met audio voorversterkers moet u vaak signalen meten die maar een paar mV groot zijn. Bovendien moet u bij dit soort experimenten versterkingsfactoren meten, die meestal in dB worden uitgedrukt. Voor beide soorten metingen laat uw multimeter u waarschijnlijk in de steek. dB's meten is voorbehouden aan de zeer dure modellen. En zelfs als uw multimeter een gevoeligst bereik heeft van 999,9 mV zult u merken dat metingen van een paar mV onbetrouwbaar zijn of helemaal niet worden gemeten. Ook het frequentiebereik van de meeste goedkope multimeters is volstrekt ontoereikend om signalen in het volledig audio-bereik goed te kunnen meten.
De LW-322D digitale mVac en dB meter
Deze digitale meter is speciaal ontwikkeld voor het meten van zeer kleine wisselspanningen. Met zijn laagste volle schaal bereik van 3,999 mV kunt u zelfs een spanning van minder dan 1 mV goed meten. Als u dat combineert met een gespecificeerd frequentiebereik tot 2 MHz en een nauwkeurigheid van ±1,5 % tot 100 kHz lijkt deze meter ideaal voor iedereen die vaak met audio-schakelingen experimenteert.
Wat deze meter echter helemaal onweerstaanbaar maakt is dat hij in staat is dB's te meten. Met het 0 dB punt bij 1,00 V kunt u volgens de specificaties meten van -79 dB tot +50 dB.
Merk, typenamen en prijzen
De LW-322D van het Chinese Long Wei (LW) wordt ook aangeboden als TVT-322D. De prijs van het apparaat ligt tussen € 110,00 en € 193,00, even googlen loont dus. Wij bestelden ons exemplaar bij Banggood voor € 127,48.
De pakketomvang
Deze digitale mVac-meter wordt goed verpakt geleverd in een stevige doos met:
- een netkabel van 130 cm met randaarde stekker en IEC C13 connector
- een BNC naar krokodilklem kabel van 60 cm
- een BNC naar BNC kabel van 60 cm
- een dunne Engelstalige handleiding
 |
| De pakketomvang van de LW-322D. (© 2021 Jos Verstraten) |
Het uiterlijk van de LW-322D mVac/dB meter
De meter zit in een stevige metalen behuizing van 220 mm bij 265 mm bij 85 mm weegt liefst 3,3 kg. De uitlezing bestaat uit vier groene zevensegment LED-display's met een cijferhoogte van 13 mm. Daarnaast zijn er vijftien groene LED'jes aanwezig voor indicatie van:
- de meetfunctie (mV, V, dB, dBm)
- een van de zes meetbereiken
- oversturing van het meetbereik
- automatische bereiken omschakeling
- handmatige bereiken omschakeling
- kanaal 1 als ingang
- kanaal 2 als ingang
Naast de stevige oranje netschakelaar staan vijf kleine drukknopjes, die vanwege het gewicht van het apparaat goed te bedienen zijn zonder dat het apparaat naar achter schuift:
- Preset range down
- Preset range up
- Auto/Man
- V/dB/dBm
- CH1/CH2
Rechts staan twee BNC-connectoren voor het aansluiten van twee meetsignalen.
De technische specificaties
Volgens Long Wei voldoet de LW-322D aan de onderstaande specificaties:
- Meetbereiken V: 3,999 mV ~ 39,99 mV ~ 399,9 mV ~ 3,999 V ~ 39,99 V ~ 399,9 V
- Nulpunt dB-meting: 1,0 V
- Nulpunt dBm-meting: 0,775 V
- Meetbereik dB: -79 db ~ +50 dB
- Meetbereik dBm: -77 dBm ~ +52 dBm
- Ingangsimpedantie: 1 MΩ // 30 pF
- Frequentiebereik: 5 Hz ~ 2 MHz
- Nauwkeurigheid V-meting 50 Hz ~ 100 kHz: ±(1,5 % + 8 digits)
- Nauwkeurigheid V-meting 20 Hz ~ 500 kHz: ±(1,5 % + 10 digits)
- Nauwkeurigheid V-meting 5 Hz ~ 2 MHz: ±4,0 % ±20 digits
- Nauwkeurigheid dB-meting: V-meting ±1 digit
Vier kleine schroefjes houden de behuizing stabiel
De onderdelen van de behuizing van de meter wordt met slechts vier heel kleine schroefjes tot één geheel verenigd. Tóch zit de meter mechanisch heel stabiel in elkaar.
Verbazingwekkend veel elektronica
Tegenwoordig zijn wij er aan gewend dat de behuizing van een meetapparaat grotendeels leeg is. Een gevolg van de miniaturisatie van de componenten en de hoge integratie-graad. Dat is niet het geval bij de LW-322D, zie de onderstaande foto. De basisprint neemt vrijwel de volledige lengte en breedte van de behuizing in beslag. Meteen valt een aantal opmerkelijke punten op:
Op de print ontdekken wij een OP07C van Texas Instruments, een precisie op-amp met een zeer lage offset en twee stuks LF351N. Deze twee op-amp's zitten waarschijnlijk in de logaritmische omvormer die noodzakelijk is voor het produceren van de uitlezing in dB's. De aanwezigheid van de zes transistoren rond deze op-amp's wijst een beetje in die richting. Ook dat deel van de schakeling zit in een afgeschermd deel op de print. Let u even op de 0 Ω weerstandjes die als draadbrug worden gebruikt. Wat een schattige, ouderwetse techniek!
De meter zit in een stevige metalen behuizing van 220 mm bij 265 mm bij 85 mm weegt liefst 3,3 kg. De uitlezing bestaat uit vier groene zevensegment LED-display's met een cijferhoogte van 13 mm. Daarnaast zijn er vijftien groene LED'jes aanwezig voor indicatie van:
- de meetfunctie (mV, V, dB, dBm)
- een van de zes meetbereiken
- oversturing van het meetbereik
- automatische bereiken omschakeling
- handmatige bereiken omschakeling
- kanaal 1 als ingang
- kanaal 2 als ingang
Naast de stevige oranje netschakelaar staan vijf kleine drukknopjes, die vanwege het gewicht van het apparaat goed te bedienen zijn zonder dat het apparaat naar achter schuift:
- Preset range down
- Preset range up
- Auto/Man
- V/dB/dBm
- CH1/CH2
Rechts staan twee BNC-connectoren voor het aansluiten van twee meetsignalen.
 |
| Het uiterlijk van de LW-322D. (© Long Wei) |
De technische specificaties
Volgens Long Wei voldoet de LW-322D aan de onderstaande specificaties:
- Meetbereiken V: 3,999 mV ~ 39,99 mV ~ 399,9 mV ~ 3,999 V ~ 39,99 V ~ 399,9 V
- Nulpunt dB-meting: 1,0 V
- Nulpunt dBm-meting: 0,775 V
- Meetbereik dB: -79 db ~ +50 dB
- Meetbereik dBm: -77 dBm ~ +52 dBm
- Ingangsimpedantie: 1 MΩ // 30 pF
- Frequentiebereik: 5 Hz ~ 2 MHz
- Nauwkeurigheid V-meting 50 Hz ~ 100 kHz: ±(1,5 % + 8 digits)
- Nauwkeurigheid V-meting 20 Hz ~ 500 kHz: ±(1,5 % + 10 digits)
- Nauwkeurigheid V-meting 5 Hz ~ 2 MHz: ±4,0 % ±20 digits
- Nauwkeurigheid dB-meting: V-meting ±1 digit
De elektronica in de LW-322D
Vier kleine schroefjes houden de behuizing stabiel
De onderdelen van de behuizing van de meter wordt met slechts vier heel kleine schroefjes tot één geheel verenigd. Tóch zit de meter mechanisch heel stabiel in elkaar.
Verbazingwekkend veel elektronica
Tegenwoordig zijn wij er aan gewend dat de behuizing van een meetapparaat grotendeels leeg is. Een gevolg van de miniaturisatie van de componenten en de hoge integratie-graad. Dat is niet het geval bij de LW-322D, zie de onderstaande foto. De basisprint neemt vrijwel de volledige lengte en breedte van de behuizing in beslag. Meteen valt een aantal opmerkelijke punten op:
- Het is duidelijk dat deze meter niet recent is ontworpen, de print is enkelzijdig, is met de hand gesoldeerd en er worden uitsluitend axiale componenten gebruikt. Er zitten zelfs een paar IC's uit de 74xxx TTL-familie in!
- Voordeel van zo'n oud ontwerp is dat er gebruik wordt gemaakt van een traditionele lineaire voeding met een 50 Hz trafo, secundaire gelijkrichting, afvlakking en stabilisatie met 7815 en 7915 chip's.
- De ingangsversterker op de print zit volledig ingebouwd in een koperen afscherming, zowel op de componenten- als op de koperzijde.
- De aarding van het IEC C13 chassisdeel gaat uitsluitend naar een afscherming tussen de primaire en secundaire wikkelingen op de trafo. De metalen behuizing van de meter is dus niet geaard. Ook de massa van de elektronica zélf is niet geaard en ook niet met de behuizing verbonden.
- De bedrading is netjes uitgevoerd met krimpkous over alle soldeerverbindingen.
 |
| Het interne van de LW-322D. (© 2021 Jos Verstraten) |
Op de print ontdekken wij een OP07C van Texas Instruments, een precisie op-amp met een zeer lage offset en twee stuks LF351N. Deze twee op-amp's zitten waarschijnlijk in de logaritmische omvormer die noodzakelijk is voor het produceren van de uitlezing in dB's. De aanwezigheid van de zes transistoren rond deze op-amp's wijst een beetje in die richting. Ook dat deel van de schakeling zit in een afgeschermd deel op de print. Let u even op de 0 Ω weerstandjes die als draadbrug worden gebruikt. Wat een schattige, ouderwetse techniek!
 |
| De logaritmische omvormer voor de dB-metingen. (© 2021 Jos Verstraten) |
Het digitale deel van de schakeling
Tegen de frontplaat van het apparaat is een tweede printje bevestigd, waarop het digitale deel van de schakeling aanwezig is. Wij herkennen daar een AT89C52 microcontroller van Atmel, een paar TTL-chip's en een TC7109CP 12 bit dual slope analoog naar digitaal omzetter. Ook dat is vrij oude technologie!
Conclusie
Samenvattend kunnen wij stellen dat de LW-322D er intern uitziet als een degelijk ontworpen en zorgvuldig gebouwd, maar wel verouderd apparaat. Dat wil uiteraard niets zeggen over de kwaliteit van het apparaat!
Het testen van de LW-322D
Opmerking vooraf
Volgens de specificaties heeft de LW-322D een nauwkeurigheid van ±1,5 % tot ±4,0 %, afhankelijk van het frequentiebereik. Voor het écht testen van een dergelijk apparaat zou een referentiemeter met een tien keer grotere nauwkeurigheid ter beschikking moeten staan. Die hebben wij niet. Wij meten mV's wisselspanning en dB's met een Philips PM2454, een analoge millivolt meter met een bereik tot 1 mV volle schaal en een nauwkeurigheid van ±1,0 % volle schaal. Door de spiegelschaal is deze meter zonder parallax af te lezen. Als wij bovendien alleen meten met de volle schaal waarden van deze meter, dus 1 mV, 3 mV, 10 mV, etc, dan kunnen wij de afleesfout op het aan de LW-322D aangeboden signaal zo gering mogelijk maken.
Desondanks kunnen wij niets meer dan de nauwkeurigheid van de LW-322D vergelijken met deze van de Philips meter. De onderstaande metingen geven dus niet meer dan een impressie van de nauwkeurigheid van de LW-322D.
Metingen van de nauwkeurigheid met sinussignalen van 1 kHz
Voor het opstellen van de onderstaande tabel hebben wij de effectieve waarde van onze functiegenerator ingesteld tot de meternaald van de PM2454 exact op de volle schaal waarde stond van de diverse meetbereiken. Voor ieder van de acht meetbereiken werd nadien de digitale uitlezing van de LW-322D genoteerd.
 |
| Vergelijken van de uitlezingen op de PM2454 en LW-322D. (© 2021 Jos Verstraten) |
Meten van het frequentiebereik bij diverse spanningen
Als tweede test hebben wij spanningen van 1 mV, 100 mV en 1 V met diverse frequenties aan de ingang van de LW-322D aangeboden. De constantheid van de aangeboden effectieve waarde werd zowel met de Philips PM2454 als met de cursor-metingen van een 100 MHz oscilloscoop gegarandeerd.
De metingen zijn samengevat in de onderstaande tabel. Wat wij hieruit kunnen besluiten is dat de opgegeven nauwkeurigheden niet gehaald worden tot 2 MHz. Het frequentiebereik vertoont boven 1 MHz een vreemde positieve 'bult' tot ongeveer 4,5 MHz. Nadien gaat de uitlezing weer dalen, zoals te verwachten is. De LW-322D werkt dus goed tot 1 MHz, maar bij hogere frequenties kunt u de uitlezing niet meer vertrouwen.
 |
Controleren van de bandbreedte van de LW-322D. (© 2021 Jos Verstraten) |
Controleren van de dB-metingen
Op de meetfunctie dB is de LW-322D geijkt met een uitlezing van 0 dB bij een spanning van 1,00 V. Zoals bekend neemt het aantal dB's af met 10 dB als u vanuit die positie de spanning verlaagt tot 300 mV, 100 mV enzoverder. Omdat onze Philips PM2454 (uiteraard) ook een dergelijke bereikenschakelaar heeft is het gemakkelijk om de nauwkeurigheid van de dB-schaal van de LW-322D te controleren. Iedere nieuwe volle schaal uitslag op de PM2454 moet 10 dB verschil maken. De resultaten zijn samengevat in de onderstaande tabel en zijn zeer indrukwekkend.
 |
| Controleren van de nauwkeurigheid bij dB-metingen. (© 2021 Jos Verstraten) |
Controleren van de dBm-metingen
Een spanning die een vermogen van 1 mW opwekt in een weerstand van 600 Ω wordt gelijk gesteld met 0 dBm. Hieruit kunt u gemakkelijk berekenen dat dit overeen komt met een spanning van 0,7745 V. Vanwege deze vreemde spanningswaarde is het is dus niet zo gemakkelijk de nauwkeurigheid van de LW-322D bij het meten van dBm's te controleren. Gelukkig heeft de Philips PM2454 ook zo'n schaal en vandaar dat wij de onderstaande tabel kunnen samenstellen.
Als signaalbron gebruiken wij een Philips PM5109S RC-generator, die knopjes van -10 dB, -20 dB en -30 dB heeft die in combinatie zijn te gebruiken om het signaal te verzwakken. De metingen zijn uitgevoerd met een sinusspanning met een frequentie van 1 kHz. Ook deze resultaten laten niets te wensen over!
 |
| Controleren van de nauwkeurigheid bij dBm-metingen. (© 2021 Jos Verstraten) |
Opmerking over de automatische bereiken omschakeling
Deze functie werkt bij de meeste metingen uitstekend. As u echter een spanning aan de meter aanlegt die maar iets groter is dan het maximale bereik, bijvoorbeeld 405 mV, gaat het soms mis. Dan weet de meter niet welk bereik te kiezen en klappert heen en weer tussen de bereiken 399,9 mV en 3,999 V. Omschakelen naar handmatige instelling is dan de enige oplossing.
Let op de ingangsimpedantie!
Een belangrijk punt dat in de praktijk vaak wordt vergeten is de invloed van de parallelle ingangscapaciteit op de metingen. Deze capaciteit wordt door de fabrikant gespecificeerd als maximaal 30 pF. Deze staat parallel aan de ingangsweerstand van 10 MΩ. Voor lage frequenties, deze in het audio-gebied, hebt u daar niet veel last van. Voor hogere frequenties gaat de impedantie van deze kleine capaciteit een steeds belangrijkere rol spelen. Bij 100 kHz is de impedantie van een 30 pF condensator gedaald tot 53 kΩ en bij 1 MHz zelfs tot 5,3 kΩ. Dat betekent dus dat de LW-322D, naarmate de frequentie stijgt, een steeds zwaardere belasting vormt voor het punt waarop u meet. Dat kan de nauwkeurigheid van de metingen volledig verstoren! Denk dus steeds goed na op welk punt u meet en wat de invloed van deze impedantie op dit punt kan zijn.
Dit is overigens een punt dat voor alle meetapparatuur geldt. Ter vergelijking: onze Philips PM2454 heeft een ingangscapaciteit van maximaal 25 pF, dus niet veel minder.
Onze conclusie over de LW-322D
Voor iedereen die geen analoge mV-meter met dB-schaal heeft en vaak kleine wisselspanningen en versterkingsfactoren in audio-apparatuur moet meten kan de LW-322D een zinvolle investering zijn. De toegepaste analoge logaritmische omvormer blijkt erg nauwkeurig te zijn en ook stabiele resultaten te leveren in functie van de omgevingstemperatuur.
Het apparaat is zeer zorgvuldig geconstrueerd. Het ontwerp van de elektronica lijkt echter vrij ouderwets te zijn, wat natuurlijk geen invloed hoeft te hebben op de kwaliteit van de meter.
LW-322D digitale mV/dB-meter
