本次拆解評(píng)測(cè)的樣本為EEWorld拆解活動(dòng)第二期一號(hào)拆品——多功能手持?jǐn)?shù)字萬(wàn)用表。

原以為這是一塊采用液晶觸摸屏操作的MCU/MPU嵌入式平臺(tái)型數(shù)字萬(wàn)用表，過(guò)去曾將此類(lèi)方案稱(chēng)為“虛擬儀表”即利用通用計(jì)算機(jī)平臺(tái)作為人機(jī)交互-操作界面的測(cè)量?jī)x表。

而現(xiàn)在，基于高性能嵌入式處理器的移動(dòng)計(jì)算平臺(tái)經(jīng)過(guò)適當(dāng)外圍擴(kuò)展以及利用手機(jī)產(chǎn)業(yè)的一些現(xiàn)有資源和經(jīng)驗(yàn)完全可以實(shí)現(xiàn)智能手機(jī)式的多功能測(cè)量?jī)x表。但當(dāng)我打開(kāi)包裝，第一眼就看到了兩節(jié)7號(hào)電池，當(dāng)即頗有些失望，這只是一塊常規(guī)數(shù)字萬(wàn)用表，拆解難度自然不能跟“嵌入式虛擬儀表”比了。

先簡(jiǎn)單介紹一下這款萬(wàn)用表的功能、參數(shù)和一些特色。

品牌：正泰

型號(hào)：ZTW0111A

產(chǎn)地：杭州

基本功能：

電阻測(cè)量，量程0-10兆歐，支持低阻蜂鳴，門(mén)限為30歐姆。

交直流電壓測(cè)量，量程DC0.5-600V，AC1-600V。

頻率測(cè)量，量程40Hz-1kHz。

特色功能：

火線測(cè)量即試電筆。

非接觸帶電偵測(cè)。

LED手電。

這款萬(wàn)用表最大的特色當(dāng)屬輕薄，表筆也是底部平插，不會(huì)像傳統(tǒng)萬(wàn)用表表筆豎插后帶來(lái)高度的大幅增加，非常適合放在衣服口袋內(nèi)隨身攜帶。外觀整體上比較簡(jiǎn)潔，按鍵不多，除試電筆和非接觸帶電偵測(cè)外所有測(cè)量功能和擋位均為全自動(dòng)切換，基本無(wú)需人工操作介入。 下圖為厚度直觀比量，與兩節(jié)7號(hào)電池的直徑疊加基本相當(dāng)。

與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)萬(wàn)用表的比對(duì)，比對(duì)對(duì)象為FLUKE 107，可見(jiàn)比已為輕薄款的后者還要明顯輕薄了不少。

在拆機(jī)前，先做些簡(jiǎn)單的測(cè)量，同時(shí)與FLUKE107做個(gè)比對(duì)。

先測(cè)電阻，我找了兩只1%精度的金屬膜電阻來(lái)測(cè)。因正泰表全自動(dòng)擋位的緣故，無(wú)法簡(jiǎn)單將兩塊表并聯(lián)后再測(cè)試，F(xiàn)LUKE表會(huì)影響正泰表的自動(dòng)擋位判斷，故以下測(cè)試均采用“保持”功能固定讀數(shù)。

電阻標(biāo)稱(chēng)為51歐姆，從讀數(shù)上看，顯然FLUKE107的精確度和分辨率更好，正泰表在低阻值區(qū)間的測(cè)量誤差明顯較大，分辨率也較低。

電阻標(biāo)稱(chēng)為100k歐姆，在中值區(qū)間正泰的表現(xiàn)好了許多。更高阻值的電阻手里沒(méi)有高精度的，故不再測(cè)試。 電壓測(cè)試，先測(cè)直流電壓，標(biāo)的為一節(jié)全新的GP品牌5號(hào)堿性電池，再測(cè)交流電網(wǎng)的電壓。

從測(cè)試數(shù)據(jù)來(lái)看，正泰表的讀數(shù)稍低，交流電壓測(cè)量時(shí)會(huì)同時(shí)給出頻率數(shù)值。電網(wǎng)的50Hz頻率是相當(dāng)精準(zhǔn)的，正泰表測(cè)出的結(jié)果為50.1Hz，顯然這個(gè)是測(cè)量誤差，電網(wǎng)的頻率誤差決不會(huì)那么大。 再測(cè)試一下試電筆和非接觸帶電偵測(cè)功能。以下為試電筆功能測(cè)試，此時(shí)只需使用紅表筆。

當(dāng)紅表筆與電網(wǎng)火線接觸時(shí)，正泰表會(huì)給出LIUE字樣的指示并以蜂鳴告警，其中U應(yīng)為V，段式LCD無(wú)法顯示V，所以用U代替。

把測(cè)試功能置于NCV即非接觸帶電偵測(cè)擋位時(shí)，表頂端靠近帶電的導(dǎo)線或物體時(shí)，根據(jù)感應(yīng)強(qiáng)度會(huì)給出1、2、3擋指示并蜂鳴報(bào)警。 好了，簡(jiǎn)單的功能測(cè)試和對(duì)比到此，下面正式開(kāi)拆。 首先觀察，表的后蓋有3顆螺絲，其中1顆是電池蓋螺絲，電池倉(cāng)內(nèi)另有兩顆螺絲，移除這些螺絲后，表的后蓋就輕松打開(kāi)了。如果是智能手機(jī)的那種密封設(shè)計(jì)，拆機(jī)這一步就遠(yuǎn)沒(méi)有這么簡(jiǎn)單了。

這是后蓋打開(kāi)后的整體照片。從裝配工藝上講，這塊表實(shí)在不敢恭維，表貼元件的貼裝和焊點(diǎn)都比較粗糙，還有不少后期手工焊接處，甚至后蓋上的手電透光鏡都有被烙鐵燙過(guò)的“傷疤”，可見(jiàn)對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、工藝性和品控的考慮都很普通。

PCB設(shè)計(jì)方面，感覺(jué)元件布局不夠緊湊，PCB空置率有點(diǎn)過(guò)大，優(yōu)化一下整機(jī)尺寸還能再精巧些。 中間黑膠封裝的裸片是主控芯片，估計(jì)為整合了Σ-ΔADC的OTP型MCU，J1很可能是ISP編程接口。右上角為段式LCD驅(qū)動(dòng)芯片，從管腳連接分析，型號(hào)應(yīng)為HT1621B。主控上方是手電用的WLED，其它電路為主控的周邊和輔助電路。

此為左上部分的電路特寫(xiě)。該部分電路主要為一個(gè)DCDC升壓電路，將兩節(jié)干電池的3V左右電壓升高至5V，用于驅(qū)動(dòng)LCD背光板和手電WLED。驅(qū)動(dòng)控制用的是普通三極管，升壓電源的開(kāi)關(guān)控制用了一只SI2301MOS管。PCB頂部區(qū)域的銅箔為非接觸帶電偵測(cè)的感應(yīng)帶，經(jīng)保護(hù)電阻后直送主控芯片，其原理為分布電容耦合至CMOS高阻抗輸入，通過(guò)輸入引腳的電平來(lái)判斷。

該原理的實(shí)用性其實(shí)很有限，經(jīng)測(cè)試也確實(shí)如此，無(wú)法在靈敏度和有效性之間取得實(shí)質(zhì)的平衡，只能用于一定程度的參考。

電路板的左下部分為電壓檢測(cè)電路。紅黑表筆間的電壓經(jīng)R4、R5串聯(lián)（為提高耐壓）后與R6、R7構(gòu)成分壓，分壓后的待測(cè)電壓直送主控。Q3～Q6是兩兩DS反向串聯(lián)的N溝道MOS管SI2302，用來(lái)切換分壓比以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)量程。R6為10K，R7為1K，構(gòu)成兩路10倍的分壓比。MOS管DS反向串聯(lián)是為了應(yīng)對(duì)交流輸入，否則寄生二極管會(huì)導(dǎo)致某半周無(wú)法關(guān)斷而令分壓比發(fā)生變化。

U7的絲印為C42X，為低壓軌到軌型雙運(yùn)放（知道型號(hào)的說(shuō)一聲，懶得查代碼表了），左邊的第一級(jí)接為跟隨器，輸入直接接在R5上端。跟隨器的輸出經(jīng)隔直電容接到第二級(jí)比例放大器上，該級(jí)增益很高，意味著較低的輸入電壓就會(huì)導(dǎo)致輸出達(dá)到電源軌。

該電路用來(lái)實(shí)現(xiàn)試電筆功能。萬(wàn)用表當(dāng)試電筆用時(shí)，只使用紅表筆，通過(guò)人體或周邊與大地間的分布電容構(gòu)成電網(wǎng)火線至大地的回路。當(dāng)紅表筆接觸火線，交流信號(hào)經(jīng)C8耦合至比例放大器，輸出于是飽和，據(jù)此來(lái)判斷火線。因C9的存在，放大器的高頻增益很低，所以可避免空間電磁干擾導(dǎo)致的誤報(bào)。

PCB的正下方為電阻檢測(cè)電路，R11～R14為基準(zhǔn)電阻，通過(guò)ADC測(cè)量與外部電阻的分壓值來(lái)得出外部電阻的阻值，這是現(xiàn)在絕大多數(shù)數(shù)字萬(wàn)用表測(cè)電阻的方法。

綠色的器件是PTC熱敏電阻，用來(lái)保護(hù)后級(jí)電路。為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)擋位切換，測(cè)電阻回路中串了一個(gè)晶體管Q1，上面的印字已經(jīng)看不清，應(yīng)為高耐壓晶體管。為耐受反向高壓，回路里還串聯(lián)了一只整流二極管D1。Q1和D1的引入事實(shí)上對(duì)電阻測(cè)量精度不利，之前的51歐姆電阻對(duì)比測(cè)試已經(jīng)表明了這一點(diǎn)。估計(jì)是為了做補(bǔ)償，Q1的驅(qū)動(dòng)沒(méi)有用固定的數(shù)字電平，所以驅(qū)動(dòng)用了一片單刀雙擲模擬開(kāi)關(guān)U3，型號(hào)為SGM3157，該型號(hào)有不少?lài)?guó)產(chǎn)兼容片?；鶞?zhǔn)電阻的切換用Q8～Q11，N溝道MOS管SI2302。

萬(wàn)用表開(kāi)機(jī)工作后，先置為電壓測(cè)試擋，此時(shí)Q1截止。當(dāng)外部電壓低于測(cè)試門(mén)限時(shí)，Q1導(dǎo)通一段時(shí)間來(lái)嘗試測(cè)電阻，高阻則再轉(zhuǎn)向電壓測(cè)試，如此周而復(fù)始，直至測(cè)得有效區(qū)間內(nèi)的電壓或電阻，或者超時(shí)進(jìn)入待機(jī)態(tài)。這就是這塊表的自動(dòng)擋位原理，代價(jià)是電壓測(cè)試有門(mén)限（直流0.5V，交流1V），電阻測(cè)量低阻區(qū)誤差較大。另外，該自動(dòng)擋位方案在門(mén)限附近以及表筆接觸不良時(shí)必然會(huì)發(fā)生擋位錯(cuò)誤，再加上沒(méi)有電流檔、二極管擋等萬(wàn)用表常規(guī)測(cè)試功能，所以該表不適合電子工程師使用，至少不適合在研發(fā)工作中使用。

從該表的保留功能、特色功能和輕薄設(shè)計(jì)來(lái)看，這塊表的目標(biāo)用戶(hù)是電工。電工在工作中主要測(cè)量電壓和通斷，且對(duì)精度要求不高，這塊表完全適用并可方便的插在口袋里隨身攜帶?；叵氘?dāng)年裝修房子時(shí)，我不得不攜帶體積巨大的DY1型指針萬(wàn)用表去現(xiàn)場(chǎng)，兩手臟臟的還得按鍵切換擋位，有正泰這塊自動(dòng)擋萬(wàn)用表就方便多了。 最后，看一下PCB的另一面。這一面沒(méi)什么，僅LCD屏、背光板以及導(dǎo)電膠按鍵。

關(guān)于這塊表的主控芯片型號(hào)，我查了目前市場(chǎng)上比較流行的臺(tái)灣富晶、纮康、承永、香港夢(mèng)想國(guó)際和大陸晶華、雙競(jìng)等廠家的產(chǎn)品，根據(jù)外圍電路比對(duì)，尚未能確定具體型號(hào)，而大陸廠家的資料又往往非常難找，這更增加了確認(rèn)難度，以后有機(jī)會(huì)補(bǔ)上吧。

查了一下正泰這塊表的售價(jià)，目前（2021年10月）淘寶平臺(tái)上ZTW0111A和ZTW0111B都是139元，ZTW0111C的售價(jià)為149元，均包郵。京東平臺(tái)的報(bào)價(jià)同比高出10元，但如果用優(yōu)惠券、紅包、京豆之類(lèi)應(yīng)該能夠找平甚至更優(yōu)惠點(diǎn)。鑒于相同售價(jià)下B款的功能、性能都更好些，如果你需要這塊表，建議選B款或者C款。有關(guān)三者間的區(qū)別見(jiàn)下圖。

本次拆解評(píng)測(cè)活動(dòng)的簡(jiǎn)單記錄先到此，上網(wǎng)查了一下這次活動(dòng)可能算是正泰ZTW0111A這塊表的全網(wǎng)首拆。歡迎大家關(guān)注EEWorld的拆解評(píng)測(cè)系列活動(dòng)和大量其它有意思的站內(nèi)活動(dòng)，如有相關(guān)問(wèn)題歡迎跟帖提出、討論。責(zé)任編輯：haq