聚豐項(xiàng)目 > DIY帶無線充電功能的6位半手持?jǐn)?shù)字萬用表
目前手持式數(shù)字萬用表大多采用9V疊層電池或多節(jié)5號電池供電，換電池麻煩不說，一些公司，電池需要申購、領(lǐng)取、退換等，處處填表層層核簽，非常繁瑣，以至于很多“電工”們都拿出看家本領(lǐng)，直接對萬用表進(jìn)行了改造，比如在表殼上燙個(gè)洞，直接引線外接電源；或是在萬用表后捆個(gè)超級電池包。 今天我給大家介紹的無線充電技術(shù)可以讓這些煩惱統(tǒng)統(tǒng)煙消云散。在萬用表閑置時(shí)只需輕輕放在充電座上（即可充電），隨時(shí)使用都可保正電力充足，那種愜意只可意會不可言傳，你懂的。
wayhe
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團(tuán)隊(duì)成員
何哲清 研發(fā)
一、本項(xiàng)目DIY的這臺手持式數(shù)字萬用表具有以下功能及特點(diǎn)：
1、輕便手持具有6位半的分辨率；
2、具有交直流電壓、電流測量功能；
3、具有電阻、二極管邏輯、溫度等測量功能；
4、外還具有無線數(shù)據(jù)傳輸功能；
5、無線充電功能。（本項(xiàng)目采用的是IDT 5W無線充電開發(fā)套件）
二、無線充電手持?jǐn)?shù)字萬用表系統(tǒng)規(guī)劃方框圖：
三、設(shè)計(jì)及元器件選型：
1、為了實(shí)現(xiàn)6位半分辨率，該項(xiàng)目采用了24Bit低噪聲ΣΔ ADC LTC2440 可提供接近21Bits的有效位；
2、因?yàn)橐獙?shí)現(xiàn)手持式數(shù)字萬用表，考慮到恒溫基準(zhǔn)耗電大及工作前需要預(yù)熱，不適合作為手持?jǐn)?shù)字表電壓基準(zhǔn)，本項(xiàng)目選用低成本、可靠、通用的精密帶隙基準(zhǔn)ADR421，最大3ppm/C的溫度系數(shù)，1.5uV pp 0.1~10Hz 噪聲；
電源基準(zhǔn)及ADC電路：
3、控制部分MCU 采用STM32F103VBT6，該芯片資源充足性能夠用價(jià)格也不貴7-8元左右，留有SWD端口用于調(diào)試和燒寫程序，無線通信部分采用常見的藍(lán)牙模塊通過串口連接實(shí)現(xiàn)無線數(shù)據(jù)傳輸；
MCU及藍(lán)牙電路：
4、供電部分采用1節(jié)鋰電池供電，數(shù)字電路（MCU）及藍(lán)牙模塊電路直接由LDO穩(wěn)壓供電，模擬電路工作需要的5V及測試用的其他電源采用2組LT1372構(gòu)成的Boost電路升壓得到；
5、電池保護(hù)電路采用常見的DW01單節(jié)鋰電保護(hù)電路，充電電路采用ZCC1056，考慮到無線充電接收部分標(biāo)稱5W，而實(shí)際超薄接收片長時(shí)間工作電流大部分只能做到600-800mA左右（只有少數(shù)品牌質(zhì)量好的能做到800-1000mA電流），因此充電電路設(shè)置編程電阻為1.5K充電電流約700-750mA左右；
鋰電保護(hù)電路：
充電電路圖：
6、無線充電電路采用IDT的5W無線充電套件，該套件符合Qi 標(biāo)準(zhǔn)，外殼我找了一個(gè)尺寸接近的模塊塑膠外殼，考慮到接收片安裝問題，我采用市售的用于手機(jī)無線充電的超薄接收片（同樣采用Qi標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議）改裝，實(shí)際使用效果不錯(cuò)。
外殼與IDT 5W發(fā)送模組：
FPC型超薄接收片及安裝：
7、萬用表外殼選用勝利VC01外殼；
8、其他電路設(shè)計(jì)及選型限于篇幅就不一一列出了，此處省略一萬字--------------------------------------------------------
四、組裝調(diào)試：
1、萬用表焊接調(diào)試限于篇幅此處省略----------；
2、FPC超薄無線接收片及焊接：
3、背殼貼鋁箔紙屏蔽處理：
4、接收片貼附與萬用表背殼：
5、安裝保護(hù)套后整機(jī)正面照片：
6、安裝保護(hù)套后整機(jī)背面照片：
7、無線充發(fā)送端加工及安裝：
a、外殼加工USB孔位及LED導(dǎo)光孔：
b、導(dǎo)光片選用常見的銘牌扎帶截取合適的片段即可：
c、PCB貼絕緣片及安裝固定片（亞克力條），試驗(yàn)導(dǎo)光片效果，還行吧？
d、安裝完成的圖片：
五、功能測試：
1、萬用表功能測試，（進(jìn)行以下測試時(shí)萬用表還未進(jìn)行校正，因此只做了簡單測試）：
DC 1V檔 輸入表筆短接：
DC 1V檔 測試放完電的5號電池，參考萬用表為FLUKE87 III：
電阻 100R檔 2線測量表筆短接：
2、無線充電功能測試：
采用移動(dòng)電源給無線充電模塊供電充電測試：
無線充電水平面工作范圍測試：先用：CorelDRAW 繪制“十”字測度尺并打印備用，將準(zhǔn)備好的紙張裁剪成合適大小，并將十字尺的中心對準(zhǔn)接收線圈的中心，然后用美紋膠布將其固定于萬用表上，測試時(shí)將萬用表和無線充發(fā)射器翻轉(zhuǎn)放置于桌面，接通電源先讓無線充正常連接充電，然后緩慢左（右）移動(dòng)無線充發(fā)射器，并觀察LED指示燈狀況和移動(dòng)的刻度線最終測試出左右工作范圍，用同樣的方法可以測出前后移動(dòng)范圍。實(shí)際測試的工作范圍結(jié)果：以中心點(diǎn)向左右前后工作范圍約10mm。
無線充電垂直工作范圍測試：我采用了3片2.8mm的亞克力片（約8.4mm）間隔在無線充發(fā)射和接收端之間，然后再陸續(xù)插入紙質(zhì)名片作為介質(zhì)調(diào)整厚度最終測試加入的介質(zhì)厚度約9.6mm+發(fā)射器塑膠外殼1.5mm，即收發(fā)線圈間距約11.1mm左右。
FOD異物檢測測試：在萬用表與無線充電發(fā)射器中間放入1角硬幣、刀片，無線充發(fā)射器亮紅燈不充電，實(shí)際觸摸硬幣、刀片沒有感覺到溫升（因設(shè)備簡陋這里只做了異物檢出，沒有進(jìn)行輸入功耗測試）
六、無線充電測試結(jié)果總結(jié)：
1、無線充電水平面工作范圍：以中心點(diǎn)向左右前后工作范圍約10mm；
2、無線充電垂直工作范圍：收發(fā)線圈間距約11.1mm左右；
3、FOD異物檢測：金屬異物有保護(hù)不充電；
4、實(shí)際測試無線接收端輸出電流約：650-750mA（@鋰電池恒流充電階段）；
5、電池充飽時(shí)間：充電1小時(shí)左右充飽（該機(jī)內(nèi)置650mAh左右電池）；
6、隨機(jī)放置充電成功率：50-60%（隨機(jī)將萬用表放置于充電發(fā)射模塊上時(shí)可正常充電概率，多加練習(xí)應(yīng)該可以做到70%左右，后續(xù)還可以考慮加裝適當(dāng)?shù)亩ㄎ谎b置，提升隨機(jī)放置充電成功率）。
最后曬一下DIY用到的工具：
軟件基于keil MDK 平臺編寫，采用STM32F10x標(biāo)準(zhǔn)庫。
部分程序代碼截圖：
6位半手持式萬用表無線充電
無線充電水平工作范圍測試
無線充電垂直工作范圍測試
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