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UIMeter为高精度电压表、电流表、功率表、欧姆表、库仑计、电能表、秒表、温度计、放电仪。主要特性如下： u 超宽电压范围：-9.9999V~99.9999V，满足DIYer直流测量一切需要。 u 超高电压精度：常用-9.9999V~13V范围内电压精度0.1mV。 u 超大电流范围：-9.9999A~9.9999A，解决散热前提下正向电流最大可支持到80A。 u 超高电流精度：-9.9999A~9.9999A范围内0.1mA电流精度。 u 高精度时钟：采用外部独立晶振提供稳定时钟。 u 超大时间范围：提供最长100天时间累计显示功能。 u 高精度电量显示：同时提供Ah和Wh两种电量显示，精度0.1mAh、0.1mWh。 u 友好的用户界面：支持多菜单界面，可以通过按键操作包括校准、设定限幅值、切换通信协议、开关LCD背光在内的所有功能。 u 灵活的供电方式：可通过TTL接口供电、MicroUSB接口供电、5.08-3PIN端子供电；提供选择跳线，兼顾方便性与测量范围。 u 低功耗：打开LCD背光功耗≤36mA，关闭背光≤16mA。 u 电池放电测试功能：电池放电自动切断，电压上下限可设，具备施密特特性。输出MOS管提供旁路跳线，降低通态损耗。 u 高精度温度测量：温度精度可达0.5℃。 u 强大的通信功能：支持MS8050台表协议和标准MODBUS协议，用户可定制的后台监控工具。TTL接口可与市面上常见蓝牙串口模块HC-06模块无缝对接。 u 友好的端子布局：TTL串口、跳线均为侧装，端子无凸出不易损坏，接线无需拆卸屏幕；5.08-3PIN端子可拔掉备用；按键对面屏幕插针端子可为手指提供支撑。 1 性能指标1.1电压指标表 1 电压指标
1.2电流指标表 2 电流指标 | 指标 | | | | | | | | | | | | | | 两只1W 1% 100ppm电阻并联， 或1.5mm锰铜丝 | | | |
1.3功率指标功率为USB接口J3的输出功率，计算方法为：实时电压x实时电流，单位W。 表 3 功率指标
1.4电阻指标电阻为USB接口J3的负载电阻，计算方法为：实时电压/实时电流，单位欧。最大范围为9999.9Ω,空载时显示最大电阻9999.9Ω. 表 4 电阻指标
1.5电量指标同时提供Ah和Wh显示，建议按照Wh数来估算能量。 放电平均电压可用放电结束后Wh数除以Ah数来获得。 表 5 电量指标
1.6时间指标外部独立晶振提供高精度时钟基准，远高于MCU内部RC振荡器。时间最大范围100天。
1.7温度指标温度测量指标如表 6所示。 表 6 温度测量指标
2 接口说明2 2.1端子布局主板端子布局如图 1所示。每个端子功能与主要器件见表 7所示。 图 1 主板端子布局 2.2端子说明表 7 端子与主要器件说明 | 端子号 | | | | | | | | | | | | | | 插上时可通过J1，J2，J6供电，拔下时只能通过J1供电 | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 双50mR，1% 100ppm并联， 或1.5mm锰铜丝 |
图 2 原理图 3 用户界面UIMeter的用户界面由LCD1602液晶屏和两个按键组成。 3 3.1按键操作按键位于左下方，如图 1中K0和K1所示，分别记为左键L和右键R。 按键推荐使用拇指按动，右上方插座可给食指提供有效的支撑。 按键区分长按、短按，长按时间大于1s，短按时间小于1s。定义四种按键操作： 1） LS：短按左键，功能为↓，不同菜单下定义不同。 2） LL：长按左键，功能为ESC，不同菜单下定义不同。 3） RS：短按右键，功能为↑，不同菜单下定义不同。 4） RL：长按右键，功能为ENTER，不同菜单下定义不同。 3.2操作流程主要操作流程见图 3。 图 3 UIMeter操作流程 3.3主界面切换上电以后，默认接入“电压、电流、功率、电阻” 界面；短按左键、右键可以在“电压、电流、功率、电阻” 界面、“电量、时间”界面、“关于、温度”界面之间切换。三个界面可以循环切换。 3.4电压电流校准“电压、电流、功率、电阻”界面下，长按左键或右键可进入电压电流校准界面。首先进入“增益补偿设定”界面，短按左键、右键，步长可以在0.1、0.01、0.001…之间切换；长按左键进入“电压校准”界面，长按右键进入“电流校准”界面，对应电压或电流增益闪烁显示。按左键、右键，增益值按照之前设定的步长增减。设定完毕以后，长按右键，将设定参数保存到内部FLASH，然后返回“电压、电流、功率、电阻”界面；长按左键，直接返回“电压、电流、功率、电阻”界面。 电压增益分为4档进行校准：-9.9999V~13V为第一档；13V~26V为第二档；26V~52V为第三档；52V~99.9999V为第四档。电压校准时UIMeter推荐使用外部供电，测量端连接稳定直流电源（如电池），经过校准的高位万用表电压档（至少5位精度，最好6位或以上，UIMeter出厂使用Tek DMM4050台表对第一档进行校准）同时连接同一个稳定直流电源（如电池），调整电压增益，直到UIMeter显示与高位万用表显示电压一致。不使用的档位可不用进行校准。 电流增益分为4档进行校准：-9.9999A~9.9999A为第一档；10A~20A为第二档；20A~40A为第三档；40A~80A为第四档。UIMeter软件和采样正向支持最大80A电流，实际由于散热情况限制，只使用第一档。电流校准时UIMeter推荐使用外部供电，UIMeter与经过校准的高位万用表电流档（至少5位精度，最好6位或以上，UIMeter出厂使用Tek DMM4050台表对第一档进行校准）串联，连接电源和负载，调整电流增益，直到UIMeter显示的电流值和高位万用表显示的电流值一致。 3.5时间电量清零“电量、时间”界面下，长按左键可清零电量和时间数据。 3.6设置电压最大最小值“电量、时间”界面下，长按右键可进行电压最大最小值设定。首先进入“电压步长设定”界面，短按左键、右键，步长可以在10V、1V、0.1V…之间切换；长按左键进入“最低电压设定界面”，长按右键进入“最高电压设定界面”，对应设定值闪烁显示。按左键、右键，设定值按照之前设定的步长增减。设定完毕以后，长按右键，将设定参数保存到内部FLASH，然后返回“电量、时间”界面；长按左键，直接返回“电量、时间”界面。 3.7通信协议切换“关于、温度”界面下，长按右键进入“参数设定”界面，短按左键，通信协议在MS8050和MODBUS之间切换。 长按左键退出“参数设置”界面，通信协议不写入FLASH。 长按右键退出“参数设置”界面，通信协议写入内部FLASH，下次重新上电以后通信协议依然保持设定值。 3.8开关背光“关于、温度”界面下，长按右键进入“参数设定”界面，短按右键，背光在“开”，“关”之间切换。 长按左键退出“参数设置”界面，背光状态不写入FLASH。 长按右键退出“参数设置”界面，背光状态写入内部FLASH，下次重新上电以后背光开关可保持设定的状态。 4 供电方式4 4.1MicroUSB接口供电如果测量电压在4.2V~5.5V之间，可直接使用MicroUSB接口J2供电，短接跳线J4，UIMeter控制电路从MicroUSB接口J2取电；TTL接口J1可悬空、接蓝牙串口模块或者对外供电，TTL如果接电脑不要连接VCC。 5.08-3PIN端子J6和MicroUSB接口并联在一起，此时V+和GND之间输出USB接口电压，可对外供电，严禁短路或者连接外部电压源。 如图 2所示，电流取样电阻串联在输出端子J3回路中，测量电流为输出电流，因此UIMeter控制电路从MicroUSB接口取电不会影响输出电压、电流、功率计算。接在J3上的负载电流、功率计算是准确的。 若此时MicroUSB接电源，测量电源输出能量，则测量能量没有包含UIMeter自身消耗部分，可通过关闭背光降低这部分误差、或者采用TTL接口供电。 实际由于MicroUSB接口输入电压源特性不一致，电压可能随着负载增大而降低，并低于UIMeter允许的最低电压，LCD对比度电源电压变化十分敏感，可能会存在显示不清晰的现象。 4.2TTL接口独立供电为了达到最大测量范围，保证UIMeter稳定可靠运行，最好使用TTL接口J1提供独立的外部供电，推荐支持e模式输出的魔方移动电源。此时需断开J4跳线。 使用TTL接口独立供电，MicroUSB接口输入电流与USB输出电流相等，用于测试移动电源放电、电池放电等场合准确度高。 5 后台通信UIMeter目前支持两种通信协议：MS8050台表协议，标准MODBUS-RTU协议，用户可以自由切换。 5 5.1MS8050台表协议UIMeter支持华谊MS8050台表协议，可以通过MS8050台表的配套软件实现联机。 通过TTL串口或蓝牙串口连接电脑，UIMeter切换为MS8050协议。打开MS8050台表软件，点击START按钮，软件自动连接UIMeter，可记录电压、电流数据并绘图。 注意MS8050台表软件只支持COM1和COM2两个串口，需要将USB-TTL串口调整为COM1或者COM2才能连接。 图4 MS8050台表软件界面 5.2标准MODBUS-RTU协议UIMeter支持标准MODBUS通讯协议。 通过TTL串口或者蓝牙串口连接电脑，UIMeter切换为MODBUS协议。 输入寄存器如表 8所示，每个寄存器均为32位，占据两个MODBUS地址，可以通过0x04功能码进行查询。 表 8 MODBUS输入寄存器地址 保持寄存器如表 9所示. 每个寄存器均为32位，占据两个MODBUS地址，可以通过0x03功能码进行查询。 表 9 MOSBUS保持寄存器地址 使用MODBUS协议的上位机软件如图 5所示，该上位机软件使用昆仑通态公司组态软件MCGSE嵌入版完成，并运行在PC模拟器上。用户可以根据自己需求对界面进行定制。 图 5 使用MODBUS协议的上位机软件 5.3后台连接方式可通过5V-TTL接口连接计算机，推荐使用CH340方案USB转TTL线，此时USB转TTL线可以同时为UIMeter提供工作电源。 如果使用MicroUSB接口供电，TTL接口可以连接HC-06蓝牙模块，PC通过蓝牙虚拟串口访问UIMeter，此时蓝牙模块电源由UIMeter提供。 6 常用操作6 6.1充电器、移动电源输出电压、电流测试连接J4、J5跳线，MicroUSB线插入UIMeter的MicroUSB接口，将MicruUSB线插入USB充电器、移动电源输出，即可测量输出电压。此时UIMeter使用MicroUSB输入供电，电流最大不超过36mA，对充电器、移动电源输出影响可以忽略。 将负载（如电阻、没电的数码设备、USB风扇等）负载接入J3 USB接口，可测试设备输出电流。此时通过UIMeter读取的电流不包括UIMeter本身消耗的电流，为了得到更精确的结果，最好拔下J4跳线，并通过TTL为UIMeter提供独立供电。 6.2移动电源输出电量测量去掉J4跳线，使用TTL接口J1对UIMeter进行独立供电； 连接J5跳线，短接输出MOSFET，降低输出电阻； 移动电源输出通过MicroUSB数据线连接UIMeter的MicroUSB接口J2； 负载通过USB母座J3接入； 清零UIMeter电量，放电直到移动电源自动关机，从UIMeter读取放电Ah数和Wh数。 注意： 1） 必须使用外部供电，如果放电时同时使用移动电源输出作为UIMeter电源，一方面UIMeter自身耗电（很小）会对测试结果造成干扰；另一方面，放电结束移动电源自动关机，UIMeter也会因为掉电而关机，无法读取电量。 2） 一般移动电源容量使用电池电量标注，单位mAh，1000mAh=1Ah，电池电压为3.7V；而放电电压经过升压板以后大约为5V，不能用mAh数相除来计算转化率。推荐使用Wh数来计算，最为准确。如：一个标注10000mAh的移动电源，电量为10Ah，也就是10*3.7=37Wh，放电结束UImeter显示放出了30Wh电量，那么转化率为30/37*100%=81.0811%。 6.3电池放电测试UIMeter可支持各种电压等级放电测试，放电测试由于电压变化范围大，必须使用TTL接口外部供电。 去掉J4跳线，使用TTL接口J1对UIMeter进行独立供电，如果不需要监控连接VCC和GND即可；连接监控时可以利用TTL串口供电。 去掉J5跳线，使能输出MOSFET；忘记去掉J5跳线可能导致锂电池过放报废！ 设定最低电压范围，也就是放电截止电压，推荐2.8V~3V之间。 USB输出接入负载电阻，放电至截止电压以下，UIMeter切断电压输出，点亮指示灯。 恢复电压为放电截止电压+0.5V，一般电池设定3V截止电压，放电到3V切断输出以后电池会有一定回升，一般0.3V左右，不超过0.5V。 6.4更多测试请关注 http://blog.sina.com.cn/xjtuecho http://weibo.com/eth0
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发表于 2014-8-10 17:23
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