Амперметр-осциллограф для измерения токов точечной сварки и не только

Я люблю экспериментировать с точечными сварками, пробовать разные конструкции, улучшать их. И у одного блогера увидел амперметр, который может показывать большие токи и показывать форму сигнала сварки. Заказал, измеритель оказался неоднозначным.
Вот этот видеообзор, после которого я купил амперметр. В нем автор проверяет его на сварке на постоянке. Я использовал его в прошлом обзоре про сварку Fnirsi SWM-10 а сейчас покажу что он может показать на трансформаторной сварке переменкой.

Вроде бы эта плата с шунтом измеряла ток в составе какой-то сварки на ионисторах или на литий-полимерах. Потом к этой плате прикрутили дисплей, может поменяли прошивку и получился отдельный прибор. Продавец писал что заказали их около 100 штук, у него на странице много фото этих плат и сборки устройств.

Внешность.

Прибор приходит хорошо упакованным в коробке. Прибор нелегкий, поэтому обернут толстым слоем вспененного полиэтилена.

Разборка, ремонт.

Сразу прибор не включился, пришлось его зарядить. После зарядки я посмотрел на экраны, понажимал кнопки, положил на полку и через пару дней он снова был разряжен, аккумуляторы сели почти в ноль.
Разбирается очень просто, нужно открутить 4 винта и убрать экран в сторону.
Дальше бутерброд. Шунт 400А 75мВ, к нему прикручена плата. К плате приклеены два аккумулятора по 125мАч. Просто в параллель, можно поставить банку и побольше. Во включенном состоянии прибор потребляет около 50мА. С учетом указанной емкости аккумов на одной зарядке прибор может работать около 4-5 часов, примерно так и получается.
Отпаял аккумы (их там два), измерил ток в выключенном состоянии — прибор жрал 14мА, это никуда не годится.
На плате стоит микрочип stc8h3k64s2 пара операционных усилителей TLV2372IDR и еще несколько транзисторов и прочей мелочи.

Работа.

У прибора есть две кнопки и три режима.
Удержание верхней кнопки включает или выключает прибор. Есть автовыключение, срабатывает примерно через час. Прибор включается в режиме измерения импульса тока. Вертикальная шкала размечена до 4,65кА, горизонтальная размечена до 10ms. Горизонтальная может удлиняться, если импульс длиннее 10мс, вертикальную я пока не растягивал. В правом верхнем углу видны показания пикового и среднего тока, в левом уровень заряда аккумулятора и длительность импульса. При заряде этот символ не показывает заряд, просто символ батарейки меняет цвет и контур батареи закрашивается больше или меньше.
Нажатие нижней кнопки переводит прибор в режим отображения среднего и пикового тока, батарейка и длина импульса так же присутствуют.
Нажатие верхней кнопки переводит прибор в режим измерения тока, амперметра+осциллограф.
На экране есть пиковый ток, еще раз пиковый и реальный ток. Ток измеряет только в одну сторону, слева направо. При этом внизу есть график прохождения тока. Желтый пик это пиковый ток за все время измерений. Красный это пик секунд за 30, через короткое время он начинает падать. Вертикальная шкала размечена до 40А (автоматически масштабируется), горизонтальная до 14 секунд. И в этом режиме есть 4 экрана, от 1 до 4, что обозначено соответствующей цифрой в левом верхнем углу. Экраны 1-4 переключаются нижней кнопкой, это разная развертка по времени. Четвертый экран размечен до 2:20 по горизонтали, то есть на нем будет удобнее наблюдать медленные процессы.
Экран 1 — развертка до 14 сек
Экран 4 — развертка до 2мин 20 сек
Если поклацать сваркой в болты шунта, то на осциллограмме будут видны разные всплески тока. Выглядит примерно так, хотя импульсы одинаковые по силе и длительности.

Измерения.

Для примера измерение тока короткого замыкания вторички сварки. То есть это не совсем короткое замыкание, потому что измерение производится через шунт амперметра 400А/75мВ, который имеет сопротивление 0,18мОм. На таймере сварке настройки 01-99, амперметр показал 1,92кА пиковый ток и 1,35кА средний. На графике видно два полупериода положительной полярности, хотя реально один импульс должен быть отрицательной полярности. То есть прибор выпрямляет сигнал от шунта. Длина импульса 21мс, нормальная точность.

Что будет, если добавить к сопротивлению вторички электроды? При этом я даю импульс сварки в стальные болты, что тоже чуть уменьшает ток. Средний ток упал с 1,35кА до 0,97кА.

Добавляю импульсов сварки, ставлю таймер на 02-99. Ток остается практически таким же, но на осциллограмме видно 4 полуволны.

Убавляю ток до минимума, на таймере 02-30 то есть типа 30% от максимального тока. На экране видно что от импульсов остались только срезанные верхушки. Средний ток упал до 0,62кА.
Можно посмотреть эти показания без графика, просто крупные цифры.

При сварке играет роль не только сопротивление электродов, но добавляется сопротивление точек сварки и сопротивление участка ленты и металла между точками. Ставлю амперметр в разрыв вторички, прикручиваю к шунту электрод.
Подложка, основа это две ленты толщиной 0,2+0,2мм, сверху привариваю ленту 0,12мм. Просто что было под рукой. Минусовой контакт аккумулятора обычно имеет толщину 0,3-0,4мм, плюс вроде чуть потолще, то есть условия приближенные к реальным при сварке 18650. При измерении ток упал с 0,97 до 0,93кА. Получается что сопротивление ленты влияет не так сильно, как сопротивление электродов.

Что будет, если попробовать варить на медную ленту? Этой сваркой она не приварится, но может поменяется ток? Получилось 1,12кА. Когда я проверял ток только с электродами без ленты было 0,97кА, теперь на этих же электродах 0,12кА — странно. Может за это время изменилось сетевое напряжение.

У меня есть второй трансформатор сварки. В том, который я тестировал выше, мощность была 800 ватт, вторичка 5 витков провода сечением 35мм. Второй транс больше по габаритам, но вторичка два витка сечением 95мм. Напряжение на выходе у него меньше, но и сопротивление вторички меньше. По моим ощущениям он варит чуть хуже. Пробую проверить это, сравнив показания с показаниями тока трансформатора выше.
Установил на этот большой транс те же электроды, та же лента и ток получился 0,65кА. В меньшем трансформаторе с большим числом витоков было 0,97кА. Нужно переделывать большой транс.

Пробую измерить ток от сварки постоянкой. Источник импульсов — сварка Fnirsi.
Выставляю 1мс предварительный импульс, 1 мс пауза и 1 мс основной — амперметр показывает что в реальности длительности не такие, как заявлено.
Ставлю предварительный 3 мс, паузу 6 мс и основной импульс 30 мс — итого амперметр показывает общую длительность импульсов 104 мс и показывает что ток не растет, хотя SWM-10 показывает рост тока. Все наглядно видно и можно сравнить.

Точность

На странице товара красным по белому написано что «and is calibrated with Miaki before shipment.» Не нашел приборы фирмы Miaki, ну да ладно, допустим что он калиброван.
Подключаю осциллограф к этому же шунту. После комментария kdekaluga подключился к измерительным выводам, с которых прибор снимает падение напряжения с шунта.

Делаю 2 импульса по 20мс в шунт.
Амперметр показывает пиковый ток 1,306кА. Осциллограф показывает амплитуду сигнала 520мВ. При этом сигнал на осциллографе, как и должно быть, двуполярный. Если амплитуда сигнала 520мВ, шунт 400А/75мВ то получается пиковый ток 2,77кА. Рассчет на фото. Так как к шунту в каждый момент времени приложено напряжение только одной полярности, только положительное или только отрицательное, то амплитуду и пиковый ток нужно делить на 2. То есть по расчетам получается 1,38 кА, что ненамного отличается от 1,306 на экране шунта.

Попробовал измерить ток сварки постоянки. Выставил на SWM-10 минимальные параметры.
По длительности вопросов нет — показания прибора совпадают с осциллографом, около 11-12мс.
По току прибор показал 1,06КА в пике и это совпадает с показаниями осциллографа.
Пробую измерить постоянный ток в режиме амперметра. Даю с блока питания ток 5А, прибор показывает пик 1А и 0 постоянного тока.
Даю ток 13А — прибор показывает ток 5А и пик 6А, желтый пик 8А.
То есть постоянный ток показывает неверно.
Скинул эти фото продавцу, задал вопрос есть ли калибровка — он пишет что прибор предназначен только для измерения импульсов сварки, а не как амперметр. Странно.
В видеообзоре прибор нормально показывает постоянные токи 10-20А. Но там версия прибора с иероглифами вместо английских надписей.
Что в итоге?
Удалось сравнить токи сварки.
Ток на болтах вторички 1,35кА.
Ток с учетом электродов 0,97кА
Ток с учетом сопротивления ленты 0,93кА
Ток на другом трансформаторе 0,65кА.
Ток сварки Fnirsi SWM-10 0.8кА.

То есть можно сравнить разные сварки, разные электроды и прочие условия сварки. В видео сварка показывает точно, возможно у меня точность пропала из-за ремонта прибора. Прибор оставил двоякие впечатления. С одой стороны он хорошо показывает форму импульса сварки, лучше чем осциллограф. Осциллограф часто не показывает, пропускает 1-2 импульса из 4, этот прибор все показывает наглядно. Точно показывает ток сварки постоянкой и переменкой, но точность измерения постоянного тока в режиме амперметра не радует. Покупать или нет — по данным из обзора каждый решит сам.