ВольтАмперметр на ДИН рейку ВАР-М01-08 (Россия)

Прежде всего, поздравляю всех с наступившим Новым Годом.
Интересно, насколько российская электроника отличается от китайской?
Попробуем это выяснить — рискнул приобрести на пробу отечественный электронный сетевой однофазный вольтамперметр и реле защиты от перенапряжения.
В этом обзоре расскажу о показометре, а реле будет позже.

Данный вольтамперметр устанавливается в силовом распределительном щите на ДИН рейку и отображает текущие параметры напряжения сети и потребляемого тока. Прибор не первой необходимости, но если качество электроснабжения хромает по фазам — может оказаться полезным.


Изготовитель — фирма Меандр из Санкт-Петербурга
meandr.ru/voltmetr-ampermetr-var-m01-08
Паспорт
Делают они множество различной электроавтоматики бытового и промышленного назначения.

Продаётся измеритель в фирменной коробочке

Внутри прибор и инструкция на русском языке

Виды со всех сторон


На корпусе помимо основных характеристик нарисован логотип производителя — улыбающийся полосатый енот




Внутренний диаметр трубочки для провода измерения тока 13,8мм

Это позволяет легко просовывать провод до 35кв мм вместе со штыревым наконечником.
Максимальное сечение пролезаемого проводочка — 50кв мм

Устанавливается измеритель на ДИН рейку в электрическом щите, габариты — 2 модуля (35мм).
Надписи на корпусе сделаны не стираемыми (лазерной гравировкой).
Окна индикаторов защищает транспортировочная плёнка, которая удаляется после установки прибора


Спецификация производителя:
Измерение среднеквадратичных значений напряжений и токов (True RMS)
Измерение мощности потребляемой нагрузкой от 0,2 до 16 кВА
Питание от контролируемого напряжения
Измерение напряжения — АС20...450В
Рабочий диапазон частот — от 45 до 65 Гц или 400 Гц (по исполнениям)
Бесконтактное измерение тока — 0,5...63 А
Основная погрешность измерений напряжения, не хуже 1% ±1 ед. младшего разряда
Основная погрешность измерений тока, не хуже 2% ±2 ед. младшего разряда
Корпус шириной 2 модуля (35мм)

Заявленные возможности измерителя впечатляют, что-то не припоминаю, чтобы ещё какой-либо электронный вольтметр мог измерять сетевое напряжение от 20В до 450В при питании от этой-же сети. Фактически, прибор можно подключать не только на фазное напряжение 230В, но и на линейное 400В. Само собой, прибор можно подключать к сетям пониженных напряжений 24, 27, 40, 60, 80, 110В
Измерение тока до 63А производится встроенным токовым трансформатором.
Помимо напряжения и тока, измеритель может отображать полную проходящую мощность в кВА, минимальное и максимальное значение напряжения и число отключений с момента последнего сброса.
Полное описание можно почитать на сайте изготовителя.
Индикаторы напряжения и тока трёхразрядные, оба красного цвета.
Ранее, эти приборы выпускались со светлой лицевой панелью и зелёным индикатором тока, что на мой взгляд выглядит симпатичнее.

Не разобрать это интересное устройство я не смог :)
Гарантийная голограмма процессу не помешала.

В начале, необходимо снять пластину, закрывающую индикатор

Снять индикатор


Снять основание с платой (на защёлках)

Вынуть плату (на защёлках) и при желании вынуть защитную трубочку с токовым трансформатором
Трубочка и сам трансформатор дополнительно слегка закреплены клеем, чтобы внутри не болтались.


Все соединения разъёмные.

Конструкция получается трёхэтажная:
— основная плата
— токовый трансформатор на пластиковой трубочке
— пассивная плата индикации с кнопкой



В целом, качество изготовления на приличном уровне, придраться не к чему.

Срисовал схему с печати для проверки корректности схемотехники. Надеюсь производитель не будет против. Мелкие косяки там всё-же есть, но о них позже.

Не стану скрывать, схемотехника порадовала — разработчики фирмы умеют думать в правильном направлении.
Ничего лишнего, всё стоит по делу, итак:
Дроссели L1 и L2 совместно с варистором U2 на 680В, повышают помехозащищённость и стойкость измерителя к ВЧ помехам и импульсным перенапряжениям.
На высоковольтном полевике VT1 STD1NK80Z-1 собран последовательный линейный регулятор напряжения на уровне 170В для питания последующего токового драйвера на 20мА HV9921. Драйвер работает на параметрический стабилизатор напряжения на базе стабилитрона 5,6В. Далее, это напряжение идёт на интегральный микромощный low drop стабилизатор напряжения 3,3В LP2950
Всего, в цепи питания измерителя стоят последовательно четыре различных стабилизатора! Теперь понятно, почему измеритель может нормально работать в таком широком диапазоне питающего напряжения.
Контроллер PIC24F16KA101-I/SO (ADC 10bit 500ksps), для расширения выходов на индикацию добавлен сдвиговый регистр 74HC164D. Два красных трёхразрядных индикатора отображают измеренное значение напряжения и тока. Незначащие нули гасятся, индикация естественно динамическая.
Измерительная цепь напряжения — резистивный делитель 1:220
Измерительная цепь тока — токовый трансформатор 1:320 с нагрузочными резисторами 2,55 Ом. Начальное смещение +1,65В на измерительном входе контроля тока позволяет анализировать обе полуволны тока. Омическое сопротивление вторичной обмотки токового трансформатора 10 Ом.
Т.к. заявлен True RMS, контроллер за период полуволны должен многократно считывать значения напряжения и тока, затем математически вычислять и отображать истинные значения.
Гальваническая развязка схемы отсутствует, но она тут и не требуется.
Входы контроля напряжения А1 и А2 абсолютно равнозначны, подключать можно как угодно, максимальное сечение провода 2,5кв.мм.
Потребляемая мощность прибора по цепи питания и контроля напряжения всего 0,2Вт
По цепи контроля тока, потребляемую мощность измерить затруднительно, но вряд-ли она превышает 1Вт на максимальном токе.

Мелкие придирки к схемотехнике:
1. При максимальном питающем напряжении 450В на резисторе R1 амплитуда напряжения достигает величины 450*1,41-170=464В, что значительно превышает спецификации производителей SMD резисторов. Резисторы SMD 1206 имеют максимально допустимое рабочее напряжение всего 200В и мощность 0,25Вт (информация от Yageo)
www.yageo.ru/pdf/RC1206.pdf
Этот резистор необходимо было разделить на 2 последовательно соединённых резистора для устранения его перегрузки по напряжению и разгрузки по мощности.
2. Резисторы R10 R14 лучше было-бы составить из трёх последовательно соединённых резисторов с той-же целью.
3. Нагрузку токового трансформатора R16 R17 желательно зашунтировать парой встречно подключенных диодов (например RS1M) для защиты самих резисторов и пина контроллера от импульсов проходящего тока свыше 500А.
п.1 и 2 критичны при питании измерителя напряжением свыше 280В (линейное подключение)
п.3 критичен в сетях с высоким ожидаемым ТКЗ (током короткого замыкания)

В своём приборе исправил только первый косячок (R1), остальные не так критичны.
Последовательно с R1 подключил такой-же резистор

Повышение суммарного сопротивления резисторов на работу схемы не влияет.

Заявленные характеристики — это одно, а как оно в реальности?
Для проверки собрал на коленке тестовый стендик на базе ЛАТР TDGC2-0.5K (0-250В 2А), трансформатора 220/380В для вольтодобавки и нагрузочного трансформатора (от контактного сварочника).
Измерительные приборы:
HoldPeak HP-890CN
Mastech MS2109A
Mastech MS2101

Проверка измерения напряжения 0-460В
Собираю нехитрый стенд по этой схеме.

Когда входное напряжение меньше 20В и больше 450В, индикатор напряжения начинает мигать, показывая недопустимый уровень.
Напряжение от 20В до 460В индикатор измерял точно.
Больше 460В подавать не стал, т.к. защитный варистор по питанию может сработать и вывести прибор из строя.
Сравнительные результаты проверки


Проверка типа измерителя True RMS
Проще всего это проверить — подать на прибор несинусоидальное напряжение и сравнить показания с True RMS вольтметром
Собираю стенд по этой схеме.

В качестве нагрузки — паяльник 100Вт
HoldPeak HP-890CN — ВАР
50В — 70В (ВАР мерцает)
60В — 77В (ВАР мерцает)
70В — 82В (ВАР мерцает)
80В — 86В (ВАР мерцает)
90В — 90В
100В — 100В
150В — 150В
220В — 220В
При напряжении ниже 90В, индикатор ВАР быстро мерцает и кажет некорректное значение напряжения. Это связано с малой ёмкостью накопительного конденсатора — напряжение на нём успевает проваливаться ниже 20В и питание контроллера не может стабилизироваться на уровне 3,3В. К счастью, в реальной сети такое сильное искажение синусоидального напряжения не встречается.
True RMS в приборе реально есть.

Ради интереса, дополнительно, проверил возможность корректно измерять постоянное напряжение.
Собираю стенд по этой схеме.


Итог — никаких аномалий не обнаружено, прибор абсолютно нормально измеряет постоянное напряжение любой полярности по модулю (без учёта знака).
Т.е. он дополнительно нормально измеряет DC20-450V
Очевидно, это заслуга наличия True RMS (некритичность к форме сигнала).
Обратите внимание, что постоянный ток измерять прибор не может принципиально из-за наличия токового трансформатора.

Проверка измерения тока 0-100А
Собираю стенд по этой схеме.

Ток измеряю клещами Mastech MS2109A и MS2101

Клещи — ВАР
0А — 0А
1А — 1А
5А — 5,0А
10А — 9,9А
20А — 19,8А
30А — 29,7А
40А — 39,5А
50А — 49,3А
60А — 59,1А
70А — 68,7А
80А — 78,0А
90А — 85,2А
100А — 90,5А
Ток начинает измерять начиная с 0,2А
На токах свыше 80А, токовый трансформатор начинает потихоньку насыщаться и гудеть, показания занижаются сверх допуска. Это вполне нормально, т.к. производитель заявляет корректное измерение тока только до 63А. Ток свыше 60А подавал кратковременно, чтобы не допустить тепловую перегрузку токового трансформатора.

Дополнительно проверил, как прибор выдерживает кратковременные токовые перегрузки при аварии сети (режим короткого замыкания). Просто не хотелось-бы менять прибор после замыкания от сгоревшей лампочки.
Для проверки, кратковременно пропускал через него ток свыше 100А. Индикация таких больших токов естественно некорректная, например вместо 200А кажет что-то вроде 3,5А
На токе 600А (измерял Mastech MS2101), происходит аварийный сброс контроллера. Очевидно это связано с перегрузкой по напряжению входа контроллера цепи измерения тока. После снятия тока, нормальная работоспособность восстанавливается.
Ток свыше 1000А подавать не стал — в бытовой сети таких токов почти не бывает, да и спалить прибор в планы не входило.

Отображаемая мощность рассчитывается контроллером методом перемножения напряжения на ток без учёта фазового сдвига. Обратите внимание, что это не Ватты, а ВольтАмперы, т.е. мощность не потребляемая, а полная.

После тестирования, измеритель отправился в щит, где и будет работать в дальнейшем.

Высокую стоимость по сравнению с китайскими измерителями такого типа недостатком не считаю, можете меня попробовать закидать тапками (ранее его тестировал — он не идёт ни в какое сравнение с обозреваемым прибором).
Лично мне данный прибор понравился и могу с чистой совестью его рекомендовать.

Вывод: хорошую вещь не обязательно искать за тридевять земель — оглянитесь вокруг.
Продолжение следует…