|
Met deze twee digitale paneelmeters kunt u wisselspanningen (600 V) en -stromen (10 A) meten. De apparaten worden gevoed uit de 230 V netspanning, volledig gescheiden van het meetcircuit. Dat lijkt ideaal, maar helaas voldoen deze metertjes niet aan de specificaties.
|
Kennismaking met de V68 en de C68
Wisselspanning en -stroom meten is nog niet zo eenvoudig!
De meeste goedkope digitale paneelmeters meten uitsluitend gelijkspanning of -stroom. Dat is niet zo vreemd, want het nauwkeurig meten van wisselspanning of -stroom is niet zo simpel. U moet deze grootheden immers gelijkrichten en daarvoor kunt u uitsluitend een of meerdere diodes gebruiken. Een diode is echter geen lineair element. Er bestaat geen recht evenredig verband tussen de spanning over de diode en de stroom door de diode. Het gevolg is dat er bij het gelijkrichten van kleine spanningen grote fouten ontstaan, die u door middel van vrij complexe schakelingen moet compenseren.
Wij zijn dus erg benieuwd hoe deze goedkope AC inbouwmetertjes zich in de praktijk gedragen.
Het uiterlijk
Deze Chinese metertjes van Shenzhen Yourmestudio Technology Co. worden via de bekende internet kanalen aangeboden voor ongeveer € 6,50 per stuk. Dat betekent dat u voor nog geen vijftien euro een apparaatje kunt maken waarmee u zowel de spanning als de stroomlevering van het 230 V net kunt monitoren. Voor het voeden van de paneelmeters hebt u immers niets nodig, u kunt de netspanning rechtstreeks op de metertjes aansluiten. In de onderstaande foto zijn de twee meters, die een identiek uiterlijk hebben en dus ook optisch bij elkaar passen, voorgesteld.
 |
| Het uiterlijk van de C68 en de V68. (© 2020 Jos Verstraten) |
De frontplaat is 75 mm bij 43 mm groot en het rechthoekige gat dat u in een frontplaat moet maken is 68 mm bij 38 mm groot. De meter klikt zichzelf in het gat, bevestigingsschroefjes zijn niet noodzakelijk. De drie zeven-segment LED-display's hebben een cijferhoogte van 14 mm en branden vrij fel. De kunststof behuizing is 55 mm diep en bevat, zie de onderstaande foto, op de achterzijde vier stevige schroefklemmen voor het aansluiten van de 230 V voedingsspanning en de te meten grootheid.
 |
| De schroefklemmen op de achterzijde van de behuizing. (© 2020 Jos Verstraten) |
Volgens de pagina's op internet kunt u met de V68 wisselspanningen meten tot 600 V en met de C68 wisselstromen tot 10 A en dat met een nauwkeurigheid van ±1,0 %. Dat zijn indrukwekkende specificaties voor dergelijke goedkope meters en wij zijn benieuwd of deze apparaten aan deze spec's voldoen.
Het interne van de meters
De elektronica zit op twee kleine printjes, die via een kunststof juk in de behuizing worden geklemd, zie de onderstaande foto. Het eerste printje wordt tegen de frontplaat gedrukt en bevat alleen de zeven-segment display's en de chip die een gelijkspanning op de ingang omzet in de stuursignalen voor de display's. Het tweede printje bevat de voeding, een kleine scheidingstrafo en de schakeling die de ingangsgrootheid omzet in de gelijkspanning die de chip op het eerste printje stuurt. Op deze tweede print is een tientoeren instelpotentiometer aanwezig waarmee u desgewenst de ijking van de meter kunt aanpassen. De achterplaat wordt met vier zeer kleine schroefjes op de behuizing geschroefd.
 |
| De C68 opengeschroefd. (© 2020 Jos Verstraten) |
Het grote voordeel van de meters is dat u deze rechtstreeks uit de 230 V netspanning kunt voeden. De twee aansluitingen voor de netspanning zijn galvanisch gescheiden van de twee aansluitingen waar u de te meten grootheid op aansluit. Dat wil zeggen dat er een onmeetbaar hoge weerstand aanwezig is tussen beide circuits. Dat gegeven maakt het toepassen van deze meters uiteraard uiterst eenvoudig.
In het onderstaande schema hebben wij getekend hoe die galvanisch gescheiden voeding werkt. De 230 V netspanning wordt met één diode gelijkgericht en afgevlakt met een elco van 1 μF/400 V. Met twee transistoren, geschakeld als oscillator, wordt uit de gelijkspanning die over deze elco staat een 250 kHz wisselspanning gemaakt. Deze voedt de primaire wikkeling van een klein trafootje. Over de secundaire wikkeling staat het signaal dat op het onderstaand oscillogram is weergegeven. Uit dit signaal wordt door middel van gelijkrichting, afvlakking en stabilisatie een gelijkspanning van 5,0 V of 10,0 V afgeleid. Deze spanning voedt de meetschakeling en de schakeling van het display.
 |
| Het principe van de galvanisch gescheiden voeding. (© 2020 Jos Verstraten) |
Het printje waarop de ADC-schakeling en het display zijn aangebracht is weergegeven in de onderstaande foto en bevat geen verrassingen. Het typenummer van de ADC-chip is helaas onleesbaar gemaakt. Het display is van het type 5631AS-T en heeft common cathodes.
 |
| Het printje met de ADC en de display's. (© 2020 Jos Verstraten) |
De wisselspanning meter V68
De print van de schakeling
In de onderstaande foto zijn de twee zijden van het printje weergegeven. In de linker bovenhoek ziet u de elco C7 van 1 μF/400 V waarover de gelijkgerichte netspanning ontstaat. De transistor Q2 is een 13001, een halfgeleider met een maximale collector/emitter-spanning van 400 V. Op de andere zijde is een tweede transistor Q1 te ontdekken met als SMD-opdruk J3Y en als typenummer S8050.
De meetschakeling is de eenvoud zelve. De te meten wisselspanning wordt onmiddellijk gelijkgericht met een diode D1 en gaat dan via twee vaste weerstanden R1 en R2 naar de tientoeren instelpotentiometer, waarover een elcootje staat. De secundaire trafospanning wordt met één diode D4 gelijkgericht, afgevlakt met een elco van 220 μF en via een 78L05 tot de 5 V voedingsspanning gereduceerd.
 |
| Het printje van de wisselspanning meter V68. (© 2020 Jos Verstraten) |
Volgens de specificaties kunt u met deze meter wisselspanningen tot 600 V meten. Als u echter de constructie van de meter bekijkt en de componentenopstelling op de print, dan is het niet aan te raden een dergelijke hoge spanning aan te sluiten. Wij hebben onze twijfels over de doorslagvastheid van het trafootje. Weliswaar worden dergelijke trafootjes ook toegepast in de honderden miljoenen USB-laders die wereldwijd in gebruik zijn, maar daar is de maximale spanning tussen primair en secundair circuit 230 Veffectief. Wij adviseren u ten stelligste geen spanningen hoger dan de netspanning op de meter aan te sluiten!
De ingangsweerstand van de V68
Deze wordt niet gespecificeerd, maar is gemakkelijk te meten. Meet eerst een wisselspanning rechtstreeks en noteer de uitlezing. Zet dan een nauwkeurige weerstand van 100 kΩ in serie met de ingangsspanning en noteer weer de gemeten waarde. Met één simpele berekening kan dan de inwendige weerstand van de meter worden berekend. In dit geval blijkt dat 469 kΩ te zijn.
De nauwkeurigheid van de V68
Volgens de specificaties heeft deze voltmeter een maximale fout van ±1,0 %. Met de uiterst primitieve meetschakeling die in de V68 wordt toegepast kan het echter niet anders of de lineariteit van de meter laat te wensen over. Dat blijkt ook na een reeks metingen waarvan de meetresultaten in de onderstaande tabel zijn samengevat. Bij het meten van kleine wisselspanningen vertoont de meter grote fouten. Als u de V68 echter uitsluitend toepast voor het monitoren van de 230 V netspanning kunt u rekenen op een procentuele fout van maximaal 1,0 %, iets dat uiteraard goed genoeg is voor dit doel.
 |
| De nauwkeurigheid van de V68 gemeten. (© 2020 Jos Verstraten) |
De wisselstroom meter C68
Géén stroomtrafo, maar een shuntweerstand
De meeste wisselstroom meters maken gebruik van een stroomtrafo op een ring die u rond de stroomvoerende geleider moet aanbrengen. Dat is niet erg praktisch en het is dan ook een pluspunt dat de C68 dat niet doet, maar gebruik maakt van de bij gelijkstroommetingen gebruikelijke methode van een shuntweerstand. De stroom wekt over deze weerstand een spanning op en als u de waarde van de weerstand exact kent kunt u met de wet van Ohm de stroom berekenen die door de weerstand vloeit.
De print van de schakeling
Ook nu hebben wij de voor- en achterzijde van het printje tot één foto gemonteerd. Op de voorzijde is het meest in het oog vallend onderdeel de draadgewonden witte weerstand R1. Dat is uiteraard de stroomsensor weerstand. Groot was onze verbazing toen wij de code op deze weerstand lazen: 0,01 Ω. Dat betekent dat bij het maximale meetbereik van 10 A er 0,1 V beschikbaar is als meetspanning. Meet u 1 A, dan bedraagt de meetspanning slechts 10 mV. Als dat maar goed gaat! Om deze kleine spanning te kunnen meten wordt flink versterkt, waarvoor een dubbele op-amp van het type LM358 wordt toegepast.
Op het printje kunt u twee stuks 78L05 met bijbehorende dioden en condensatoren ontdekken. De uitgangsspanning van de eerste (U3) wordt door middel van een zenerdiode (D3) in de common-aansluiting ingesteld op een uitgangsspanning van 10 V. Deze spanning voedt de dubbele op-amp. Uit deze spanning wordt door middel van de tweede 78L05 (U2) de 5 V afgeleid voor het voeden van de ADC en de display's.
 |
| Het printje van de wisselstroom meter C68. (© 2020 Jos Verstraten) |
Omdat wij niet geloofden dat een elektronica ontwerper met enig verstand een sensorweerstand van slechts 0,01 Ω zou toepassen in een stroometer met een bereik tot 10 A hebben wij de exacte waarde van deze weerstand nagemeten. Dat is nog niet zo simpel. Dergelijke kleine weerstanden kunt u alleen betrouwbaar meten door een grote stroom door de weerstand te sturen en de spanningsval over de weerstand te meten. Omdat de sensorweerstand rechtstreeks tussen de ingangsklemmen staat kan dat ook met gelijkstroom. Bij een stroom van 7 Adc meten wij een spanning tussen de klemmen van 0,387 V. Hieruit valt de totale weerstand te berekenen als 0,055 Ω. Dat is de waarde van de stroomsensor weerstand plus de weerstand van de aansluitklemmen en de printbaantjes. De sensorweerstand zélf zal dus inderdaad een waarde van slechts 0,01 Ω hebben.
Uit deze meting kunt u ook de burden spanning van de C68 afleiden. Bij de maximale stroom van 10 A valt er 0,55 V over de meter. Verwaarloosbaar als u deze meter gebruikt voor het meten van de stroom die een apparaat uit de netspanning trekt.
De nauwkeurigheid van de C68
Volgens de specificaties heeft ook de C68 een maximale fout van ±1,0 %. Vanwege de extreem lage waarde van de sensorweerstand durven wij deze waarde in twijfel te trekken. Uit een aantal stroommetingen, samengevat in de onderstaande tabel, blijkt ons gelijk. De resultaten zijn desastreus en bewijzen dat de C68 volledig onbetrouwbare meetresultaten geeft. In feite kunt u uitsluitend in het bereik rond 1 A enigszins betrouwbare resultaten verwachten.
 |
| De nauwkeurigheid van de C68 gemeten. (© 2020 Jos Verstraten) |
Aanvulling de dato 22 juni 2020
Omdat dergelijke grote fouten uiteraard het gevolg kunnen zijn van exemplarische afwijkingen hebben wij een tweede C68 besteld en getest. Helaas stellen wij ook bij dit tweede exemplaar niet-identieke maar qua grootte vergelijkbare fouten vast. Wij gaan er nu dus van uit dat de door ons gemeten fouten bij de indicatie van de C68 niet exemplarisch zijn, maar het gevolg van grove ontwerpfouten.
Ons oordeel over de V68 en de C68
Het zal duidelijk zijn dat wij absoluut niet tevreden zijn over de prestaties van deze twee metertjes. De V68 kunt u alleen zinvol gebruiken als u de waarde van de 230 V netspanning wilt monitoren. Het specificeren van 600 V als maximaal bereik is bovendien totaal onverantwoord. De C68 is uitsluitend te gebruiken voor het meten van stromen rond 1 A. Lagere en hogere stromen worden met absurd hoge fouten gemeten.
C68 Digital AC Currentmeter 
|
V68 Digital AC Voltmeter 
|