聚豐項目 > DIY帶無線充電功能的6位半手持數字萬用表
目前手持式數字萬用表大多采用9V疊層電池或多節5號電池供電，換電池麻煩不說，一些公司，電池需要申購、領取、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，直接對萬用表進行了改造，比如在表殼上燙個洞，直接引線外接電源；或是在萬用表后捆個超級電池包。 今天我給大家介紹的無線充電技術可以讓這些煩惱統統煙消云散。在萬用表閑置時只需輕輕放在充電座上（即可充電），隨時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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團隊成員
何哲清 研發
一、本項目DIY的這臺手持式數字萬用表具有以下功能及特點：
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、外還具有無線數據傳輸功能；
5、無線充電功能。（本項目采用的是IDT 5W無線充電開發套件）
二、無線充電手持數字萬用表系統規劃方框圖：
三、設計及元器件選型：
1、為了實現6位半分辨率，該項目采用了24Bit低噪聲ΣΔ ADC LTC2440 可提供接近21Bits的有效位；
2、因為要實現手持式數字萬用表，考慮到恒溫基準耗電大及工作前需要預熱，不適合作為手持數字表電壓基準，本項目選用低成本、可靠、通用的精密帶隙基準ADR421，最大3ppm/C的溫度系數，1.5uV pp 0.1~10Hz 噪聲；
電源基準及ADC電路：
3、控制部分MCU 采用STM32F103VBT6，該芯片資源充足性能夠用價格也不貴7-8元左右，留有SWD端口用于調試和燒寫程序，無線通信部分采用常見的藍牙模塊通過串口連接實現無線數據傳輸；
MCU及藍牙電路：
4、供電部分采用1節鋰電池供電，數字電路（MCU）及藍牙模塊電路直接由LDO穩壓供電，模擬電路工作需要的5V及測試用的其他電源采用2組LT1372構成的Boost電路升壓得到；
5、電池保護電路采用常見的DW01單節鋰電保護電路，充電電路采用ZCC1056，考慮到無線充電接收部分標稱5W，而實際超薄接收片長時間工作電流大部分只能做到600-800mA左右（只有少數品牌質量好的能做到800-1000mA電流），因此充電電路設置編程電阻為1.5K充電電流約700-750mA左右；
鋰電保護電路：
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 標準，外殼我找了一個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無線充電的超薄接收片（同樣采用Qi標準協議）改裝，實際使用效果不錯。
外殼與IDT 5W發送模組：
FPC型超薄接收片及安裝：
7、萬用表外殼選用勝利VC01外殼；
8、其他電路設計及選型限于篇幅就不一一列出了，此處省略一萬字--------------------------------------------------------
四、組裝調試：
1、萬用表焊接調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、安裝保護套后整機正面照片：
6、安裝保護套后整機背面照片：
7、無線充發送端加工及安裝：
a、外殼加工USB孔位及LED導光孔：
b、導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），試驗導光片效果，還行吧？
d、安裝完成的圖片：
五、功能測試：
1、萬用表功能測試，（進行以下測試時萬用表還未進行校正，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，將準備好的紙張裁剪成合適大小，并將十字尺的中心對準接收線圈的中心，然后用美紋膠布將其固定于萬用表上，測試時將萬用表和無線充發射器翻轉放置于桌面，接通電源先讓無線充正常連接充電，然后緩慢左（右）移動無線充發射器，并觀察LED指示燈狀況和移動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范圍。實際測試的工作范圍結果：以中心點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）間隔在無線充發射和接收端之間，然后再陸續插入紙質名片作為介質調整厚度最終測試加入的介質厚度約9.6mm+發射器塑膠外殼1.5mm，即收發線圈間距約11.1mm左右。
FOD異物檢測測試：在萬用表與無線充電發射器中間放入1角硬幣、刀片，無線充發射器亮紅燈不充電，實際觸摸硬幣、刀片沒有感覺到溫升（因設備簡陋這里只做了異物檢出，沒有進行輸入功耗測試）
六、無線充電測試結果總結：
1、無線充電水平面工作范圍：以中心點向左右前后工作范圍約10mm；
2、無線充電垂直工作范圍：收發線圈間距約11.1mm左右；
3、FOD異物檢測：金屬異物有保護不充電；
4、實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、電池充飽時間：充電1小時左右充飽（該機內置650mAh左右電池）；
6、隨機放置充電成功率：50-60%（隨機將萬用表放置于充電發射模塊上時可正常充電概率，多加練習應該可以做到70%左右，后續還可以考慮加裝適當的定位裝置，提升隨機放置充電成功率）。
最后曬一下DIY用到的工具：
軟件基于keil MDK 平臺編寫，采用STM32F10x標準庫。
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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