UT61E UNI-T Multimetro

Scrivo questa piccola recensione principalmente per quelli che non leggono l'inglese. Si trovano decine di post in lingua inglese su questo Multimetro, basta cercare.

l'UT61E e' il modello piu' performante della serie UT61, e' prodotto dalla  UNI-T, non e' una grande marca ma questo modello e' riuscito particolarmente bene, soprattutto per il rapporto prezzo/prestazioni.

Le caratteristiche da mettere in evidenza sono:

Autorange
Lettura del vero valore RMS
Lettura di 22000 punti
Precisione dello 0,1%
Connessione al PC per Data logging (Programma fornito col Multimetro)

E' molto difficile trovare tutte queste caratteristiche su Multimetri di questa fascia di prezzo.

Schermata del programma di Data-Logging

COSTRUZIONE

Esternamente si presenta con un look molto piacevole, da un idea di robustezza ed effettivamente lo e', prendendolo tra le mani e "torcendolo" non si notano scricchiolii, e' solido.

Sul retro vi e' il vano batterie, ben costruito ed accessibile, non c'e' bisogno di smontare tutto il Multimetro per sostituire la batteria, basta togliere una vite, una cosa molto apprezzata e' il fatto che la batteria si inserisce in un vano apposito e richiudendo ed entra in contatto con due Clip richiudendo l'alloggiamento, niente batterie che ballonzolano scuotendo il Multimetro.

Il guscio in gomma (Holster) e' integrato e non rimovibile, non protegge da cadute dal decimo piano ma svolge bene la sua funzione.

Appongiandolo sul banco di lavoro si puo' agevolmente ruotare il commutatore delle funzioni senza che il Multimetro si metta a ruotare come una trottola.

Sul retro e' presente anche il classico sostegno apribile per il posizionamento in verticale.


CARATTERISTICHE TECNICHE

Le caratteristiche tecniche le potete trovare sul sito del produttore, le riassumo qui' brevemente:

Funzioni di misura:
Misure di tensione continua in Autorange o manuale
Misure di corrente continua in Autorange o manuale
Misure di tensione alternata True RMS Autorange o manuale
Misure di corrente alternata True RMS Autorange o manuale
Misure di Duty-Cycle
Misure di Diodi
Misure di resistenza Autorange o manuale
Misure di capacita' Autorange
Misure di frequenza Autorange
Test di continuita' (con cicalino)

Funzioni aggiuntive:
Hold ed Autohold (temporizzata)
Peak Min/Max

La precisione su misure di tensione continua non e' per niente male perche' si attesta su 0,1%, per esempio un FLUKE 87V che in Italia costa la bellezza di 400/600 Euro arriva allo 0,05%
Normalmente la precisione dichiarata e' relativa alle misure di tensione continua, l'accuratezza delle altre funzioni di misura e sempre minore, in tutti i multimetri.

l'UT61E e' fornito di Puntali rosso e nero, cavo RS232 per il Data-Logging, Zoccolino per misure di capacita' SMD.




MODIFICHE POSSIBILI

Si possono aggiungere 2 Spark Gap perche' c'e' la predisposizione sul circuito stampato (almeno sul mio c'e'), ancora meglio sarebbero due MOV.

In rete esistono alcune modifiche che aggiungono la funzionalita' della retroilluminazione e della lettura Min/Max. Esiste anche la possibilita' di disabilitare l'interfaccia RS232 per riabilitare cosi' l'autospegnimento.
Si tratta di sfruttare i 6 pulsanti disponibili in modo da moltiplicarne le funzioni perche' il Chipset le comprende gia'.

- Chipset: ES51922
- Analog Devices RMS Converter: AD737
- Retroilluminazione
- Schema elettrico
- Software alternativo
- Software alternativo (non molto stabile)


CONSIDERAZIONI FINALI

Pregi
Autorange
Lettura 22000 punti
True RMS
Data logging via RS232 da PC
Fusibili in ceramica

Difetti
Protezione carente per misurazioni in circuiti ad alta energia
Mancanza della retroilluminazione (e' possibile aggiungerla se siete degli smanettoni)
Mancanza dell'autospegnimento (anche questa funzione si puo' aggiungere)
Le 4 prese per i puntali sono tutte di colore nero.

Acquisto: UT61E acquistabile in Italia ad un prezzo IMBATTIBILE

LED a 220V

I LED sono particolari diodi i cui elementi semiconduttori ed il loro "drogaggio" esaltano una delle sue qualita',  cioe' emettere fotoni, in pratica emettere luce.

Sulla rete circolano vari circuiti atti ad alimentare i LED, come sappiamo questi diodi vanno alimentati in corrente e non in tensione, questo vuol dire che tra i dati del loro Datasheet dovremo preoccuparci di rispettare non la tensione ma la corrente di alimentazione.

Uno dei metodi piu' semplici e' quello di utilizzare una resistenza limitatrice, con questo sistema pero' la corrente non sara' regolata perfettamente e rischiamo di sovraccaricarlo pregiudicandone il funzionamento e la durata.

Una delle caratteristiche principali dei LED e' il loro alto rendimento, se per alimentarlo usiamo una resistenza oltre ad avere i problemi sopra citati abbassiamo anche il rendimento generale del sistema rendendo inutile il suo impiego. Diventa quindi necessario diminuire al massimo le perdite in calore nel circuito di alimentazione.
Per essere sicuri di alimentare correttamente un diodo LED dobbiamo usare un vero e proprio regolatore di corrente.

Volendo ridurre al minimo le perdite si possono alimentare i LED direttamente dalla rete a 220V.
Sapendo che ogni LED ad alta luminosita', nel suo formato piu' comune (Fig.1) presenta una tensione di circa 3-3,4 Volt quando viene attraversato da una corrente di 20ma, si possono collegare i LED in serie fino ad arrivare alla tensione di 220V.

Fig.1

La tensione di rete a 220V e' in realta' una sinusoide di ampiezza 220 * 1,4142 = 311 Volt p-p perche i 220V sono la tensione efficace, quella di picco e' piu' alta. Per sapere quanti LED sono necessari dobbiamo quindi dividere 311 per circa 3V di ogni LED

311/3 = 103,6 LED

Volendo alimentare i LED a 220V dobbiamo raddrizzare la corrente alternata con un ponte a diodi e livellare la tensione con un condensatore elettrolitico, cosi facendo otteniamo una tensione di circa 311 Volt.
Se il condensatore di livellamento e' abbastanza grande la tensione rimane costante, con un ripple trascurabile.

Rimane un problema, la tensione di rete non e' stabile. Anche l'assorbimento dei LED non e' costante, ci sono delle variazioni nelle loro caratteristiche dovute al tempo, alla temperatura ecc.

Per mantenere costante la corrente assorbita dai LED e' necessario un circuito adatto.

Fig.2

In Fig.2 e' rappresentato un circuito di alimentazione che preleva la tensione alternata a 220V, la raddrizza con il ponte formato dai 4 diodi D1-D4 e la livella tramite il condensatore C1.

La restante parte del circuito serve per regolare la corrente, X1 ed R8 sono il vero regolatore.

l'LM117 (LM317) non puo' sopportare una tensione maggiore di 40V tra il suo ingresso IN e l'uscita OUT, anche se normalmente questa tensione non viene superata per sicurezza ho aggiunto: R1, R2, R3, D7 e Q1 che servono per limitare la tensione ai capi di X1, Se la tensione ai capi dello Zener viene superata questo entra in conduzione avvicinando la polarizzazione della base di Q1 al suo emettitore, di conseguenza la tensione tra emettitore e collettore aumentera' perche' il transistor condurra' meno, tutta la tensione che eccede VZ-0,6V verra' sopportata quindi da Q1 e X1 rimarra' nei limiti di tensione.

Lo stadio che fa capo a Q1 l'ho preso da qui, dove l'LM317 viene usato come regolatore di tensione, nel nostro caso invece viene usato come regolatore di corrente

La corrente regolata sara' uguale al rapporto tra la tensione di riferimento del'LM317 (1,25V) ed R8.

1,25/61 = circa 20ma

R5 rappresenta il carico formato dai LED.

Il Transistor Q1 deve sopportare alte tensioni, nell'ordine dei 300/400 Volt, la corrente e' invece molto bassa, i transistor usati nei vecchi monitor e TV a tubo catodico per pilotare i le griglie RGB possono andare bene. In alternativa anche la famiglia BU e' ottima.

Il diodo Zener D5 da 12V non deve essere di un tipo particolare. R1 e' meglio che sia da almeno da 1/2W.

R8 ha un valore di 61 ohm, io nel circuito reale ne ho messa una di valore piu' alto per diminuire la corrente nei LED, funzionando ad una temperatura minore i LED durano e rendono di piu'.

Nota:
I diodi LED diminuiscono il loro rendimento all'aumentare della loro temperatura, questa loro caratteristica raramente viene indicata nei vari articoli che si trovano in internet. Recentemente e' stato compiuto un'esperimento in un laboratorio universitario del MIT dove da un LED alimentato a bassissima potenza si ricava un rendimento addirittura superiore ad 1, non e' un miracolo, l'energia mancante viene semplicemente ricavata dal calore dell'ambiente circostante, di fatto il LED raffredda l'ambiente.

http://www.wired.co.uk/news/archive/2012-03/09/230-percent-efficient-leds

Il circuito e' stato provato con la normale tensione di rete a 220V 50Hz.
Non disponendo di un'alimentatore in alternata capace di arrivare a 400V non ho potuto testare il circuito nelle sue condizioni estreme ma il transistor dovrebbe proteggere l'LM317 ed i LED anche con tensioni cosi' alte.

ATTENZIONE TUTTE LE PARTI DI QUESTO CIRCUITO SONO SOTTO TENSIONE A 220V ALTERNATA E 311V CONTINUA, NON TOCCARE ASSOLUTAMENTE IL CIRCUITO QUANDO E' ALIMENTATO. IL CIRCUITO DEVE ESSERE REALIZZATO SOLO DA PERSONE COMPETENTI CHE SANNO QUELLO CHE FANNO. NON MI ASSUMO RESPONSABILITA' IN CASO DI DANNI A PERSONE E/O COSE.

0 VOLT da un LM317

Questo regolatore/stabilizzatore di tensione e' molto famoso e viene utilizzato in moltissimi progetti.
La sua tensione di uscita minima e' di 1,25V. A volte e' necessario poter avere una tensione ancora minore, per questo motivo ho realizzato una piccola aggiunta al classico schema applicativo, con questo circuito e' possibile partire da 0V ed arrivare fino alla sua tensione massima di uscita diminuita di 1,25V.

Vmin = 1,25-1,25=0V

Vmax = 37V-1,25V= 35,75V

Range = 0V-35,75V

La tensione minima e' anche la tensione di riferimento del regolatore, questo vuol dire che senza applicare resistenze aggiuntive l'LM317 fornisce 1,25V come in questo schema base.

Fig.1

Aggiungendo un LM358, che e' un doppio operazionale, possiamo ottenere 0V.

L'operazionale X4 preleva la tensione di riferimento di 1,25V presente tra il PIN ADJ ed il PIN OUT in modo da avere sulla sua uscita la stessa tensione ma negativa. X4 viene usato come sommatore algebrico.

La tensione negativa di -1,25V viene applicata poi all'altro operazionale X5 che riporta la stessa tensione negativa sul PIN ADJ del regolatore.

La resistenza R1 applicata tra l'uscita ed il PIN ADJ serve per garantire un'assorbimento di circa 5ma necessario al buon funzionamento dell'LM317.

1,25 V / 240 ohm = 5,2 ma

Nel circuito si vede un LM117 che e' uguale all'LM317 tranne che per il diverso range di temperature di funzionamento.
Le resistenze utilizzate sono da 18K semplicemente perche' le avevo gia', si possono utilizzare tranquillamente delle resistenze da 10K, meglio se con precisione dell'1%.
La resistenza R15 serve solo come carico.
Nell'esempio di Fig.2 otteniamo soltanto una tensione di circa 0V sull'uscita, senza una particolare utilita'.

Fig. 2

Il secondo operazionale di Fig.2 e' stato aggiunto perche' scollegando la resistenza R11 dalla massa (0V) ed applicando ad essa una tensione variabile possiamo ottenere la tensione voluta sull'uscita dell'LM317.

Fig.3

V6 nello schema di Fig.3 e' una batteria ma simboleggia una qualsiasi sorgente di tensione che potrebbe, per esempio, essere prelevata dall'uscita PWM di un PIC o AVR (debitamente filtrata).

L'unico difetto di questa soluzione e' che necessita di un'alimentazione aggiuntiva negativa e che in realta' non si puo' sfruttare l'LM317 fino alla sua massima tensione perche' l'LM358 ha un limite di 32V massimi dal - al + della sua alimentazione.
Per ovviare al problema dell'LM358 si potrebbe utilizzare un circuito cosiddetto di "BOOTSTRAP".