正泰多功能手持数字万用表拆解

本次拆解评估的样本为——多功能手持式数字万用表，在EEWorld拆解活动第二期1号拆解。

该方案最初被认为是由液晶触摸屏操作的MCU/MPU嵌入式平台型数字万用表，过去被称为“虚拟仪器”，即以通用计算机平台作为人机交互-操作界面的测量仪器。

目前基于高性能嵌入式处理器的移动计算平台，经过适当的外设扩展，利用手机行业的一些现有资源和经验，完全可以实现智能手机的多功能测量仪。但是当我打开包装的时候，第一眼就看到了两块7号电池，顿时就挺失望的。只是常规的数字万用表，拆卸难度无法与“嵌入式虚拟仪器”相比。

首先，简单介绍一下万用表的功能、参数和一些特点。

品牌：正泰。

类型：ZTW0111A。

产地：杭州。

基本功能：

电阻测量，测量范围0-10兆欧，支持低电阻蜂鸣器，阈值30欧姆。

交流/DC电压测量，范围从DC 0.5到600伏和ac1到600伏。

频率测量，测量范围40Hz-1kHz。

特点：

火线测量是电子探针。

非接触式带电检测。

LED手电筒。

这款万用表最大的特点就是轻薄，探头水平插在底部，不会像传统的万用表探头垂直插一样带来高度的大幅提升。非常适合放在衣服口袋里随身携带。整体来说，外观比较简单，按钮也不多。除电探针和非接触带电检测外，所有测量功能和档位均为全自动切换，基本无需人工干预。下图为直观的厚度比，基本相当于两块7号电池的直径叠加。

对比传统万用表，对比对象是FLUKE 107，明显比薄的薄。

拆卸机器前，进行一些简单的测量，并与FLUKE107进行比较。

首先，测量电阻。我找到了两个精度为1%的金属薄膜电阻。因为郑泰表全自动档，不可能简单的将两米并联后再测试。福禄克仪表会影响郑泰仪表的自动档位判断，因此以下测试采用“保持”功能来固定读数。

电阻标称值为51欧姆。从读数来看，FLUKE107的精度和分辨率明显更好。郑泰计在低阻范围内的测量误差明显较大，分辨率较低。

阻力标称为100k，正泰在中值区间的表现要好得多。电阻较高的电阻没有高精度，所以不再测试。电压测试：先测量DC电压，目标是全新GP品牌5号碱性电池，然后测量交流电网电压。

根据测试数据，郑泰表读数略低，测量交流电压时会同时给出频率值。电网的50Hz频率相当准确，郑泰计测得的结果是50.1Hz显然，这就是测量误差，电网的频率误差绝不会这么大。再次测试电探针和非接触带电检测功能。以下是电探针的功能测试，其中只需要红色探针。

当红笔接触到电网的火线时，正泰手表会给出刘鹗的指示，并发出蜂鸣器报警，其中U应该是V，分段式液晶屏无法显示V，所以用U代替。

当测试功能置于NCV(非接触带电检测档位)时，当仪表顶部靠近带电导线或物体时，将根据感应强度给出一档、二档和三档指示，并发出蜂鸣器报警。好了，简单的功能测试对比到此结束，下面正式开启。首先观察手表后盖上有三颗螺丝，其中一颗是电池盖螺丝，电池仓里有两颗螺丝。卸下这些螺丝后，手表的后盖就可以轻松打开了。如果是智能手机的那种密封设计，拆卸的步骤就远不简单了。

这是封底打开后的全貌。在装配技术方面，t

在PCB设计方面，感觉元器件布局不够紧凑，PCB的空置率有点太大，可以通过优化整机尺寸来更加精致。封装在中间乙烯基的管芯是主控芯片，估计是集成了 - ADC的OTP MCU，J1大概是ISP编程接口。右上角是分段式LCD驱动芯片，根据引脚连接分析，型号应该是HT1621B。手电筒的WLED在主控上面，其他电路是主控的外围和辅助电路。

这是左上方电路的特写。这部分电路主要是DCDC升压电路，将两节干电池的电压从3V左右提升到5V，用于驱动LCD背光和手电筒WLED。用普通三极管驱动，用SI2301MOS管对升压电源进行开关控制。PCB顶部区域的铜箔是用于非接触带电检测的感应带，通过保护电阻后直接送到主控芯片。其原理是将分布电容耦合到CMOS高阻抗输入端，利用输入引脚的电平来判断。

其实这个原理的实用性是非常有限的，经过测试也是如此，无法在灵敏度和有效性之间达到实质性的平衡，只能在一定程度上借鉴。

电路板的左下方分为电压检测电路。红色探头和黑色探头之间的电压与R4和R5串联(为了提高耐压)，然后与R6和R7分压，待测分压直接送到主控。Q3 ~ Q6为N沟道MOS管SI2302，每两个DS反向串联，用于切换分压比，实现自动量程。R6是10K，R7是1K，构成两路分压比的10倍。MOS管DS反向串联是为了应对交流输入，否则寄生二极管会导致某个半周期无法关断，从而改变分压比。

U7的丝印是C42X，是低压轨到轨双运算放大器(如果知道型号就不用费心查码表了)。左边的第一级连接到跟随器，输入直接连接到R5的上端。跟随器的输出通过DC阻塞电容连接到第二级比例放大器，该电容具有高增益，这意味着较低的输入电压将导致输出达到电源轨。

该电路用于实现电子探针功能。当万用表用于电探针时，只使用红色探针。

人体或周边与大地间的分布电容构成电网火线至大地的回路。当红表笔接触火线，交流信号经C8耦合至比例放大器，输出于是饱和，据此来判断火线。因C9的存在，放大器的高频增益很低，所以可避免空间电磁干扰导致的误报。

PCB的正下方为电阻检测电路，R11～R14为基准电阻，通过ADC测量与外部电阻的分压值来得出外部电阻的阻值，这是现在绝大多数数字万用表测电阻的方法。

绿色的器件是PTC热敏电阻，用来保护后级电路。为了实现自动挡位切换，测电阻回路中串了一个晶体管Q1，上面的印字已经看不清，应为高耐压晶体管。为耐受反向高压，回路里还串联了一只整流二极管D1。Q1和D1的引入事实上对电阻测量精度不利，之前的51欧姆电阻对比测试已经表明了这一点。估计是为了做补偿，Q1的驱动没有用固定的数字电平，所以驱动用了一片单刀双掷模拟开关U3，型号为SGM3157，该型号有不少国产兼容片。基准电阻的切换用Q8～Q11，N沟道MOS管SI2302。

万用表开机工作后，先置为电压测试挡，此时Q1截止。当外部电压低于测试门限时，Q1导通一段时间来尝试测电阻，高阻则再转向电压测试，如此周而复始，直至测得有效区间内的电压或电阻，或者超时进入待机态。这就是这块表的自动挡位原理，代价是电压测试有门限（直流0.5V，交流1V），电阻测量低阻区误差较大。另外，该自动挡位方案在门限附近以及表笔接触不良时必然会发生挡位错误，再加上没有电流档、二极管挡等万用表常规测试功能，所以该表不适合电子工程师使用，至少不适合在研发工作中使用。

从该表的保留功能、特色功能和轻薄设计来看，这块表的目标用户是电工。电工在工作中主要测量电压和通断，且对精度要求不高，这块表完全适用并可方便的插在口袋里随身携带。回想当年装修房子时，我不得不携带体积巨大的DY1型指针万用表去现场，两手脏脏的还得按键切换挡位，有正泰这块自动挡万用表就方便多了。 最后，看一下PCB的另一面。这一面没什么，仅LCD屏、背光板以及导电胶按键。

关于这块表的主控芯片型号，我查了目前市场上比较流行的台湾富晶、纮康、承永、香港梦想国际和大陆晶华、双竞等厂家的产品，根据外围电路比对，尚未能确定具体型号，而大陆厂家的资料又往往非常难找，这更增加了确认难度，以后有机会补上吧。

查了一下正泰这块表的售价，目前（2021年10月）淘宝平台上ZTW0111A和ZTW0111B都是139元，ZTW0111C的售价为149元，均包邮。京东平台的报价同比高出10元，但如果用优惠券、红包、京豆之类应该能够找平甚至更优惠点。鉴于相同售价下B款的功能、性能都更好些，如果你需要这块表，建议选B款或者C款。有关三者间的区别见下图。

本次拆解评测活动的简单记录先到此，上网查了一下这次活动可能算是正泰ZTW0111A这块表的全网首拆。欢迎大家关注EEWorld的拆解评测系列活动和大量其它有意思的站内活动，如有相关问题欢迎跟帖提出、讨论。