USB тестеры или попытка номер два

Не так давно я делал обзор USB тестера имеющего некоторую «особенность». В комментариях как к обзору, так и к видео, разгорелась довольно бурная дискуссия и сегодня я попробую объяснить, что же это такое было.
В общем скандалы, интриги, расследования.


На самом деле сегодня будет обзор сразу двух тестеров, а ответ на вопрос о "китайской математике" будет в самом конце обзора, потому те, кто хочет знать результат сразу, могут смело перемотать обзор в самый конец.

Заказал я несколько USB тестеров. Ну как несколько, лот 10 штук, цена нормальная, вот и заказал. А как получил, то подумал, не написать ли мне обзор.
Конечно много кто скажет, да все эти «тестеры» обозревались уже миллион раз и конечно будут правы. Но вот как-то так вышло, что я не помню ни одного обзора, где помимо проверки базовых характеристик проверяли еще и корректность подсчета емкости, прошедшей через устройство. Оно и понятно, кому придет в голову, что правильно измеряя ток и напряжение прибор может считать неправильно, ведь это математика начальных классов.
В общем так назрел у меня еще один небольшой обзор, где я покажу пару уже известных USB тестеров, но проведу более полною их проверку.

Пришел заказанный товар довольно быстро, компактно упакованным в картонную коробку.


Как и было заказано, лот 10 штук. Одиннадцатый тестер и спичечный коробок показаны «за компанию».


Заявленные характеристики, причем что интересно, нигде не отображена заявленная погрешность. Потому формально, даже в случае проблемы предъявить что-то продавцу сложно. По сути это и правильно, так как назвать данное устройство измерительным прибором можно с большой натяжкой.


Внешне он один в один с предыдущим тестером, разница только в цвете корпуса. Хотя на самом деле даже это не такая уж и разница, так как у продавца эти тестеры есть в двух вариантах, темный и светлый.


Разбирается также неудобно, пластмасса довольно хрупкая, а защелки тугие.


Видно что дисплей немного больше, да и цвет платы голубой, а не черный.


Но куда большие изменения заметны с обратной стороны платы. Для начала явно выше качество сборки, также отсутствуют и разводы от флюса на плате.


Так как дисплею, который здесь установлен, не требуется отдельный контроллер, то плата выглядит более пустой.


Маркировка контроллера затерта, хотя как по мне, то вариантов здесь не особо много, скорее всего какой нибудь STM.
Питается устройство через линейный стабилизатор, как и в предыдущем варианте.


Но около выходного разъема находится куда олее важное отличие. Для начала шунт имеет сопротивление не 50, а 25мОм, потому падение на нем также в два раза меньше и составляет при токе 2 Ампера не 0.1 Вольта, а 0.05.
Кроме того, здесь применен операционный усилитель для усиления напряжения с шунта, а это уже куда как более правильно, чем подавать сигнал напрямую на микроконтроллер.
Все дело в том, что микроконтроллеру тяжело измерять такие малые значения напряжений и обычно это чревато снижением точности, особенно в районе нуля.


Большую часть платы занимает полигон общего провода, но и дорожка питания также имеет довольно большую ширину. В характеристиках заявлен ток до 5 Ампер, на мой взгляд это очень оптимистично, тем более что например я не вижу особого смысла в токах более 3 Ампер, так как проблему начнутся уже на этапе перегрева USB разъема, а не потерь на дорожках.
Но все равно, большие полигоны и широкая дорожка питания только положительно сказывается на характеристиках.


На экран выведено много информации, но сам дисплей не очень яркий. Причем при подключении создается эффект постепенного включения, примерно в 0.5 секунды, экран как бы «разгорается».
Немалое влияние оказывает и темный пластик, без которого экран светит ярче, хотя и не глобально, на фото разница видна больше, чем в реальной жизни.


При последовательном соединении (без нагрузки) часть тестеров показала примерно одинаковое значение, но некоторые отбились «от общего стада», например один вообще показал 5.09, хотя за ним тестеры показывали 5.12.
Сразу скажу, хоть дисплей и имеет разрешение до 0.01 Вольта, реально выводится с дискретностью 0.03-0.04 Вольта, это видно на фото.




Ну и конечно тест корректности измерения емкости, а заодно и тест на уход параметров по мере прогрева.
Ток нагрузки 2 Ампера, время — 1 час, соответственно должно отобразить 2000мАч, но так как подсчет ведется согласно встроенному измерителю, то и «математика» тестеров проверяется согласно измеренным значениям.

Тестер номер пять, самый худший.
Результат близок к реальному, но так как тестер немного занижает показания, то должно было отобразить 1970мАч, а показало 1903мАч, что в принципе терпимо.
Интересно что и емкость в мВтч также занижена, вместо 9593 тестер показал 9266. Встроенный таймер чуть «отстает», но не настолько чтобы был такой результат.


Тестер номер девять, один из самых точных.
В процессе показания «скакали» на уровне 2.01-2.02 Ампера, проще считать что было 2.015, напряжение 4.87 Вольта.
Также имеется небольшое занижение измерения мАч, вместо 2015 получено 1956, с емкостью в мВтч та же картина.
Что интересно, таймер данного экземпляра немного «спешит», в час на 11 секунд.


Ну и просто ради эксперимента, тест девятого экземпляра током 1 Ампер, результат занижен на 3% относительно расчетного, вместо 1000 выдало 970мАч. Такая же погрешность и у измерения мВтч.


На всякий случай, чтобы не было недопонимания, все тесты производились в тех же режимах и теми же устройствами, что и в прошлый раз, повторяемость эксперимента 99%.


А вот теперь «скандалы, интриги, расследования», которые я обещал в самом начале.

Когда уже были готовы все материалы для обзора, я получил еще несколько тестеров другой модели. Именно насчет этого типа тестера и были бурные дискуссии и я просто не смог пройти мимо, потому немного отложил выход обзора, решив протестировать и его.
Мне писали, что все из-за «неправильного» БП, некорректного теста при помощи электронной нагрузки, большой погрешности измерения и т.д. Но обзор назывался «USB тестер, или тонкости китайской математики», вот эту математику мы и будет проверять, а заодно узнаем, «кто же виноват».

Тестеры куплены у другого продавца, ссылка на товар, цена — $2.80 без учета доставки, но так как заказывал я не одну штуку, то вышло всего немного дороже.


Вскрытие тестера показало, что старый и новый имеют лишь одно отличие, в номинале токоизмерительного шунта, 25мОм у нового против 50мОм у старого, все остальные компоненты полностью идентичны.


Причем отличие можно заметить даже не разбирая корпус.




Но самое большое, что меня интересовало, точность подсчета емкости. Причем меня по сути интересовала не точность как таковая, а наличие разницы с предыдущим экземпляром.
И результат есть, причем вполне однозначный, но для начала о грустном — показания измерения тока росли по мере прогрева, причем заметно больше, чем у варианта из предыдущего обзора. Например у этого экземпляра сначала отображало 1.99 Ампера, но через 20 минут было уже 2.13 Ампера.
А вот результат измерения емкости полностью корректен. Расчетно должно было показать около 2130мАч, отобразило 2109, что вполне сходится с расчетным, так как до прогрева измеренный ток был все таки немного меньше.


Ладно, берем еще один экземпляр, у него показания амперметра изначально были сильно занижены, но с прогревом уплыли в сторону завышенных.
В итоге должно было насчитать 2090-2100, показало 2067, при этом здесь также надо учитывать, что в холодном состоянии результат измерения тока был ниже.


Теперь вернемся почти на пол года назад, когда я делал тест такого же тестера.
Измеренный «тестером» ток был в районе 2.10-2.14 Ампера, насчитать должно было максимум 2140мАч, реально ближе к 2100, но в результате получили почти 2500.
Вот именно это я и пытался донести до читателя и зрителя, но к сожалению поняли не все :(

В чем же причина.
А вот причина как раз банальна, ошибка в ПО. Вы конечно спросите, так а при чем тут ПО, если мы явно видели другой шунт на плате.
Все дело в том, что при прямом подключении шунта, без делителей или усилителей, поменять шунт можно только с одновременным изменением программы, где учтено другое сопротивление шунта и соответственно другое напряжение с него.
Но видимо реально изменено не только это, а и используется другой алгоритм подсчета мАч.
Потому я могу с уверенностью в 99% сказать, что если у вас стоит шунт с надписью R025, то результаты измерения тока будут хуже, но считать тестер будет корректно. А вот если написано R050, то все будет с точностью до наоборот, вы получите чуть более корректное измерение тока, но полный провал в подсчете емкости.
Подозреваю что один производитель украл исходники у другого, но изменил номинал шунта. Участок кода с измерением тока был скорректирован, но где-то вылез глюк в подсчете емкости. В итоге «имеем то, что имеем».


Сравнительный тест одной модели тестера, но в двух вариантах исполнения.
Я пытался сделать привязку ко времени, если не отрабатывает, то смотреть примерно с 7.15


Предыдущее видео.


В прошлый раз мне писали, что неплохо было бы составить табличку, а в идеале график. С графиком у меня как-то не задалось, а вот табличку составил.
Первая — точность измерения тока разными «подопытными», 1 и 2 — первый в этом обзоре, 3 — второй, 4 — тестер из предыдущего обзора.
Вторая — повторяемость параметров в партии, 1 — 10 шт первой модели из этого озора, 2 — 6 шт вторых из этого обзора, 3 — 15 шт из предыдущего.
К сожалению оба Keweisi склонны к завышению результатов по мере прогрева. Подозреваю, что из-за некорректной схемотехники и топологии печатной платы.


Пора подвести краткие итоги.

Если выбирать из двух показанных в обзоре моделей, то мне больше понравилась первая. Более корректная схемотехника, нет ухода показаний от температуры, лучше точность при измерении малых значений тока. Но все таки присутствует элемент случайности, например можно получить приборчик, который при нулевом токе что-то отображает. Также тест показал, что результат измерения емкости занижен примерно на 3%, причем как в мАч, так и в мВтч.

Второй тестер емкость измеряет корректно, но из-за убогой схемотехники вместо измерения тока вы можете получить что угодно, только не реальное значение. Причем откалибровать это не получится, так как эта ошибка на «генном уровне».

Ну и лично для себя я разобрался не только в проблеме некорректного измерения емкости предыдущим тестером, но и нашел отличие в моделях, позволяющее определить тестер с нормальной математикой и с «китайской». Естественно это касается только этой модели и только в этом исполнении, так как есть вариант и с «кляксой».

На этом у меня все, надеюсь что обзор был полезен и сможет ответить на некоторые вопросы, которые обсуждались в комментариях к предыдущему обзору.