0-100V 0-10A Dijital Volt Amper Metre İncelemesi

Elektronik yük devresinde ve ayarlı güç kaynağında kullanmak için 0-100V 0-10A, harici şönt direnç ile de 0-50A ölçüm yapabilen çift display dijital volt ampermetre modülünden aldım. Şimdilik 10 amper üzerinde işim olmadığı için 75mV 50A harici şönt direnç kullanmadım. Modülün düşük akım, yüksek akım ve yüksek voltaj ölçüm testlerini yaptım.

Gerilim ölçüm tarafı genel olarak başarılı; akım ölçümünde ise özellikle kalibrasyon noktası, düşük akım hassasiyeti ve yüksek akımda şönt ısınması gibi konulara dikkat etmek gerekiyor.

Modül STM8S103F3 mikrodenetleyici üzerine kurulu. Akım ölçümü düşük taraftaki şönt direnç üzerinden alınan gerilim düşümünün LM358 op-amp ile yükseltilmesiyle yapılıyor.

Kart üzerinde 3.3V regülatör olarak ME6203 kullanılmış. Gerilim ölçüm girişinde ise yüksek değerli direnç bölücü ve V-ADJ ayarı bulunuyor.

Modülün çalışma gerilimi 4V ile 28V DC arasında; bu yüzden 28V üzeri ölçümlerde modül mutlaka harici bir 4-28V DC kaynakla beslenmeli.

Ben bu modülü önce elektronik yük devresinde, sonra 0-30V ayarlı güç kaynağı üzerinde denedim. Elektronik yük tarafında ince ayar yapabilmek için çok turlu potansiyometre eklemiştim; bu sayede özellikle düşük akım testlerinde daha rahat gözlem yapılabildi.

Benzer bir kullanım için LM358 op-amp kullanılan MOSFET’li elektronik yük devresi yazısı da ölçüm modüllerini test etmek için iyi bir örnek olabilir.

Modülün Temel Özellikleri

Akım Ölçümünde Gözlenen Durum

Modülün gerilim ölçümünde ciddi bir problem görmedim. 22V DC civarında ve daha sonra 100V testinde multimetreyle karşılaştırınca fark çok büyük değildi. Akım ölçümünde ise kalibrasyon yapılmadan doğru sonuç beklememek gerekiyor.

Benim modülde düşük akımlarda birkaç mA seviyesinde sapma vardı. Kalibrasyonla bu fark azaltılabiliyor; fakat tek bir ayarla hem çok düşük akımda hem de 10A civarında mükemmel sonuç almak zor.

Yüksek akım testinde 10A civarında modül yaklaşık 300mA kadar fazla gösterebildi. I-ADJ ile bunu düzeltebilirsiniz; ancak bu kez düşük akım tarafında hata artabiliyor. Bazı satıcıların bu tip modüller için 0-10A yerine 1A-10A ölçüm aralığı yazmasının sebebi de bu olabilir.

Düşük akımda şönt gerilimi çok küçük kaldığı için LM358 giriş ofseti, ADC çözünürlüğü, şönt direncin gerçek değeri ve bağlantı kabloları ölçümü daha belirgin etkiliyor.

Yüksek akımda bir başka etken şönt direncin ısınmasıdır. Şönt ısındıkça direnç değeri az da olsa değişebilir ve bu da ölçüm sonucuna yansır. Bu nedenle bu modülü hassas laboratuvar ölçüm cihazı gibi düşünmemek daha doğru olur.

Elektronik yük, akü şarj cihazı, DC motor denemeleri, sabit akım çeken sistemler ve genel amaçlı panel göstergesi için kullanılabilir; fakat hassas ayarlı laboratuvar güç kaynağında tek referans ölçü aleti olarak güvenmek doğru olmaz.

Ayarlı Güç Kaynağında Kullanım Notu

Modülü masaüstü 0-30V 0-5A ayarlı güç kaynağına bağlayıp 12.8V civarında test ettiğimde gerilim göstergesi yaklaşık 13V gösterdi. Akım tarafında düşük akımda yine birkaç mA fark vardı.

Akım yükseldikçe gösterge daha kullanılabilir hale geliyor, fakat hassasiyet beklentisi yüksekse daha iyi ölçüm modülleri tercih edilebilir.

Bu testlerden sonra bu modülü hassas ayarlı güç kaynağında kullanmaktan vazgeçtim. Şimdilik elektronik yük devresinde kullanmak daha mantıklı görünüyor.

Ayarlı güç kaynağı projelerinde panel ölçüm modülü seçerken hassasiyet önemliyse, yalnızca satıcı açıklamasındaki 0-100V 0-10A bilgisine bakmamak gerekir.

Güç kaynağı tarafında farklı örnekler için 0-30V 0-5A ayarlanabilir laboratuvar güç kaynağı yazısındaki uygulama da incelenebilir.

Dijital Volt Ampermetre Devre Şeması

Şemada modülün yapısı oldukça net görünüyor. J3 konnektörü güç ve voltmetre girişleri için kullanılıyor. Sarı kablo voltmetre ölçüm girişine, kırmızı kablo modül besleme girişine, siyah kablo ise harici besleme kullanıldığı durumda ortak eksi hattına karşılık geliyor.

J4 tarafı ise ampermetre girişidir; yük akımı düşük taraftaki şönt üzerinden geçirilir.

Voltaj ölçüm girişinde R2 270K, RV1 20K ve R1 8K2 ile oluşturulan direnç bölücü var. C3 100nF kondansatör ölçüm girişindeki paraziti azaltmaya yardımcı olur.

Bu bölüm STM8S103F3 mikrodenetleyicinin ADC girişine gider. Akım tarafında SH-R1 şönt direnci, LM358 op-amp ve RV2 20K ayar trimpotu bulunuyor. RV1 gerilim kalibrasyonu, RV2 ise akım kalibrasyonu için kullanılır.

Display tarafında iki adet 3 haneli 7 segment gösterge bulunuyor. MCU pinleri, RN1 ve RN2 direnç dizileri üzerinden segmentleri sürüyor.

Bu yapı sayesinde gerilim ve akım aynı anda ayrı satırlarda gösteriliyor. Devre şeması tersine çizilmiş bir çalışma olduğu için piyasadaki her DSN-VC288 kartında birebir aynı değerleri görmek garanti değildir; bağlantı yapmadan önce kart üzerindeki yazıları ve satıcı bağlantı şemasını kontrol etmek gerekir.

Dijital Volt Ampermetre Bağlantı Şemaları

4V-28V aralığındaki DC kaynaklarda modül harici adaptör kullanmadan aynı kaynaktan beslenebilir. Bu bağlantıda kırmızı besleme kablosu ile sarı voltmetre ölçüm kablosu pozitif hatta bağlanır. Akım ölçümü için yükün eksi hattı kesilir ve akım modülün kalın akım kabloları üzerinden geçirilir. Şemada işaretlenen ince siyah kablo bu bağlantı şeklinde kullanılmaz.

Ölçülecek kaynak 28V üzerindeyse veya ölçülen gerilim 4V altına düşebilecekse modül ayrı bir 4V-28V DC kaynakla beslenmelidir. Bu bağlantıda sarı kablo ölçülen pozitif hatta gider, modülün kırmızı ve siyah ince besleme kabloları ise harici güç kaynağına bağlanır.

Akım ölçümü yine yükün eksi hattında, düşük tarafta yapılır. Bu modül AC ölçüm için değil, DC gerilim ve DC akım ölçümü içindir.

0-50A ölçüm için 75mV 50A harici şönt direnç kullanılır. 50A akımda 75mV şönt üzerinde yaklaşık 3.75W güç harcanır; bu yüzden şöntün bağlantıları sağlam yapılmalı, kablo kesiti yeterli seçilmeli ve temas noktaları gevşek bırakılmamalıdır. Bu akımlarda breadboard, ince kablo ve zayıf krokodil bağlantılar kesinlikle uygun değildir.

Bu bağlantıda akım ölçüm noktası yine negatif hatta olmalıdır. Yani yükün eksi hattı doğrudan kaynağa gitmez; önce harici şönt üzerinden geçer.

Modül şönt üzerindeki küçük gerilim düşümünü okuyarak akımı hesaplar. Test edilen modülde harici şönt bağlantısı yapılırken kart üzerindeki şöntün sökülmesi gerekmiyor; fakat farklı satıcıların kart revizyonlarında bu durum değişebileceği için satın alınan modelin bağlantı bilgisi mutlaka kontrol edilmelidir.

Kalibrasyon Nasıl Yapılmalı?

Kalibrasyon için önce güvenilir bir multimetre ile gerilim ölçümü karşılaştırılmalı. V-ADJ ayarı ile gösterilen voltaj, bilinen bir referans gerilime yaklaştırılır.

Daha sonra akım ölçümü için yük seri bağlı bir multimetreyle karşılaştırılır ve I-ADJ trimpotu ile ayar yapılır.

Burada önemli nokta, modülü hangi akım aralığında daha çok kullanacaksanız kalibrasyonu o bölgeye yakın yapmaktır.

Örneğin modül çoğunlukla 3A-6A aralığında kullanılacaksa kalibrasyonu 5A civarında yapmak daha mantıklıdır.

Çok düşük akımda yapılan kalibrasyon yüksek akımda daha fazla hata verebilir. Tersi de geçerlidir; 10A civarında yapılan ayar, 50mA-100mA gibi küçük akımlarda fark oluşturabilir.

Daha hassas ölçüm istenen projelerde ayrı voltmetre ve ampermetre modülleri tercih edilebilir. Ayrıca dijital voltmetre ampermetre termostat gibi daha farklı ölçüm modülleri de, özellikle sıcaklık takibi gereken güç kaynaklarında değerlendirilebilir.

Bağlantıda Dikkat Edilecek Noktalar

• Modülün çalışma beslemesi 4V-28V DC aralığındadır; kırmızı besleme kablosuna 28V üzeri verilmemelidir.
• 100V ölçüm yapılacaksa modül harici bir DC kaynakla beslenmelidir.
• Sarı kablo voltaj ölçüm girişidir; besleme kablosu gibi düşünülmemelidir.
• Akım ölçümü düşük tarafta yapılır; yükün negatif hattı modül veya şönt üzerinden geçirilmelidir.
• 50A ölçümde harici 75mV şönt, kalın kablo ve sağlam vidalı bağlantı kullanılmalıdır.
• Yüksek akımda şönt ısınması ölçüm hatasını artırabilir.
• Kalibrasyon için tek bir noktaya güvenmek yerine düşük, orta ve yüksek akımda karşılaştırma yapmak daha sağlıklıdır.
• Kart üzerindeki kablo renkleri farklı üreticilerde değişebileceği için bağlantı renge göre değil, kart üzerindeki yazılara göre yapılmalıdır.

Sonuç

Bu 0-100V 0-10A dijital volt ampermetre modülü ucuz, pratik ve panel tipi kullanım için yeterli bir ürün. Gerilim ölçümünde büyük bir problem görmedim.

Akım ölçümü ise kullanılacağı yere göre değerlendirilmelidir. Hassas laboratuvar tipi ölçüm gerekiyorsa beklentiyi yüksek tutmamak gerekir. Özellikle düşük akım ve yüksek akım uçlarında sapma olabiliyor.

Benim kullanımım için modül elektronik yük devresinde iş görecek. Regüle laboratuvar güç kaynağında ise daha hassas ölçüm yapan ayrı voltmetre ve ampermetre modülleri kullanmak daha doğru olacak.

Akü şarj cihazı, elektronik yük, motor test düzeneği, LED sürücü denemeleri veya genel DC panel göstergesi gibi uygulamalarda ise bu modül, hataları bilinerek kullanılırsa iş görebilir.

Modülün KiCad ile hazırlanan şema ve library dosyaları: https://github.com/Upcycle-Electronics/DSN-VC288/archive/refs/heads/master.zip