Обзор FNIRSI TDM-120P: тепловизор и мультиметр в одном корпусе. Удобно, но есть нюансы

Технические характеристики

Фото: BadMadSam

Внешний вид

По конструкции FNIRSI TDM-120P больше напоминает небольшую цифровую камеру, чем привычный мультиметр. Корпус горизонтальный, с утолщением под хват рукой, а почти всю переднюю панель занимает сенсорный экран диагональю 2,8 дюйма. Справа от дисплея оставлено место для круглой кнопки питания. Держать прибор одной рукой можно, не перекрывая изображение пальцами. Для тепловизора это вполне естественный способ работы, хотя при измерениях щупами такая форма поначалу кажется непривычной.

Фото: BadMadSam

Упакован прибор в картонную коробку, внутри которой находится полужесткий защитный кейс. В нем отдельно размещены TDM-120P, измерительные щупы и кабель USB Type-C. Также в комплект положили карту памяти и руководство пользователя. Кейс пригодится для переноски: экран и корпус не соприкасаются с металлическими наконечниками щупов, а аксессуары не приходится хранить отдельно.

Фото: BadMadSam

Управление сочетает сенсорный экран и несколько выделенных кнопок. Под дисплеем находятся три сенсорные области. Левая открывает сохраненные термограммы, центральная переключает тепловизор и мультиметр, правая вызывает настройки. Сама логика такого разделения понятна. При переходе от поиска горячего участка к электрическим измерениям не нужно искать нужную функцию в глубине меню.

Сверху расположена отдельная кнопка съемки. Здесь же находятся два измерительных гнезда. Черный щуп подключается к COM, красный используется для измерения напряжения, сопротивления и емкости, проверки диодов и прозвонки цепей. А вот измерять ток TDM-120P не умеет. Причем дело не в отсутствии соответствующего пункта меню: отдельного токового входа здесь физически нет. При проверке напряжения питания или поиске обрыва это никак не мешает, но для измерения потребляемого устройством тока потребуется другой мультиметр.

Фото: BadMadSam

На боковой стороне под резиновой заглушкой спрятаны разъем USB Type-C, слот карты памяти и утопленная кнопка Reset. Через Type-C прибор заряжается, подключается к компьютеру и позволяет обновлять прошивку. Термограммы сохраняются на карту памяти, а затем их можно просмотреть непосредственно на экране.

Объектив тепловизора находится на задней стороне, в отдельном квадратном выступе. Ниже установлена довольно крупная откидная подставка. С ней прибор можно поставить на рабочий стол под углом и освободить руки для щупов. На нижней грани также предусмотрена металлическая резьба для штатива.

Фото: BadMadSam

Получается любопытное сочетание. Когда TDM-120P используется как тепловизор, его удобно держать перед собой, направляя объектив на исследуемый участок. Когда нужен мультиметр, корпус можно поставить на подставку и работать двумя щупами. Конструкция учитывает оба сценария, хотя привычного поворотного переключателя режимов у этого мультиметра нет.

Тестирование

Проверку FNIRSI TDM-120P я начал с мультиметра. Возможность переключиться с тепловизора на электрические измерения прямо на одном приборе выглядит удобной, но здесь сразу возникает вопрос точности. Если тепловизор нужен для предварительного поиска проблемного участка, то показания мультиметра уже используются для принятия решений при диагностике. Поэтому сначала проверил постоянное и переменное напряжение, сопротивление, емкость и работу дополнительных режимов. А затем перешел к тепловизионной части.

Для сравнения использовал AideTek VC97+. Постоянное напряжение измерял на калибровочном модуле AD584 с четырьмя фиксированными выходами: 2,5000, 5,0000, 7,5000 и 10,0000 В. У модуля имеются индивидуальные результаты проверки на настольном 6½-разрядном мультиметре Gwinstek GDM-8261A. Это позволяет сравнивать показания FNIRSI с указанными опорными значениями, а не ограничиваться сопоставлением двух портативных приборов.

По этим результатам FNIRSI практически не отстает от опорных значений. На выходе 2,5000 В расхождение составило всего 0,2 мВ, а при 10,0000 В увеличилось до 0,7 мВ. Абсолютная погрешность постепенно растет вместе с напряжением, но относительно измеряемой величины остается очень небольшой.

Меня больше заинтересовала стабильность последних разрядов. На выходе 5,0000 В оставил прибор подключенным примерно на минуту. За это время показания менялись от 4,9996 до 4,9998 В. При 10,0000 В наблюдал значения от 9,9992 до 9,9994 В. Выраженного дрейфа за минуту не появилось. Разумеется, такой опыт ничего не говорит о долговременной стабильности, но при обычной проверке напряжения на плате колебания последних цифр практически не мешают.

Производитель указывает для постоянного напряжения точность ±(0,5% + 3 единицы младшего разряда). Полученные расхождения значительно меньше этого допуска. Но здесь я бы разделял разрешение дисплея и реальную точность: наличие четырех знаков после запятой еще не означает, что все они гарантированно соответствуют действительному напряжению.

Переменное напряжение

Фото: BadMadSam

проверил в обычной розетке. FNIRSI показал 230,1 В, AideTek VC97+ — 229,7 В. Разница составила 0,4 В. Для контроля бытовой сети это несущественно, хотя по одной точке нельзя оценивать точность на всем заявленном диапазоне переменного напряжения до 750,0 В.

Дальше перешел к сопротивлению. Для этих измерений подготовил два стенда. Первый содержит резисторы номиналом 100 Ом, 1 кОм, 10 кОм, 100 кОм и 1 МОм с заявленной точностью менее 0,1%. Второй стенд — регулируемая резисторная плата с допуском ±1%. Она позволяет быстро менять сопротивление и проверять поведение мультиметра при переключении диапазонов.

Фото: BadMadSam

Сначала замкнул щупы между собой. FNIRSI показал 0,23 Ом, а AideTek — 0,18 Ом. Для измерений сопротивления в килоомах этими значениями можно пренебречь. Но при проверке низкоомных компонентов, контактов или проводников сопротивление самих щупов уже влияет на результат. Поэтому сравнивать десятые доли Ома без учета этого обстоятельства неправильно.

Результаты измерения фиксированных резисторов получились следующими.

На всех пяти номиналах приборы показали близкие значения. При переходе от 100 Ом к 1 МОм заметного ухудшения результатов не произошло. На низком сопротивлении нужно учитывать вклад измерительных проводов, а на десятках и сотнях килоом показания двух мультиметров различались незначительно.

Регулируемая резисторная плата понадобилась для проверки промежуточных значений, которые не представлены на первом стенде.

Здесь показания тоже оказались близкими к установленным значениям. Но делать по этой таблице строгие выводы о точности было бы неправильно. Допуск самой платы составляет ±1%, а значит, фактическое сопротивление может отличаться от выбранного номинала. В данном опыте меня интересовала прежде всего работа на разных участках диапазона. Неправильного выбора диапазона или резких скачков показаний не обнаружилось.

Отдельно проверил автоматический режим AUTO. Прибор самостоятельно распознает напряжение и сопротивление, что избавляет от необходимости каждый раз выбирать нужную функцию. При обычных измерениях такая автоматика удобна, но во время прозвонки обнаружилась особенность, которая влияет на скорость работы.

В ручном режиме прозвонки звуковой сигнал появляется приблизительно через 0,1–0,2 секунды после замыкания щупов. Числовое значение сопротивления на дисплее обновляется немного позже. В AUTO приходится ждать уже около 0,7 секунды. Если проверяешь одну цепь, разницы почти не замечаешь. Но при последовательной прозвонке нескольких дорожек или десятков контактов ожидание начинает мешать.

От автоматического режима я ожидал большей оперативности. На практике оказалось удобнее заранее перейти в ручную прозвонку, особенно при работе с электронными платами. Звуковой сигнал при небольшом сопротивлении стабильный. При увеличении сопротивления он прекращается, после чего прибор продолжает показывать числовое значение.

Режим проверки диодов сравнил с AideTek VC97+ на двух обычных кремниевых диодах и двух светодиодах.

На кремниевых диодах расхождение составило 0,004–0,005 В, на светодиодах — 0,02 В. Для проверки исправности этих компонентов такая разница практически ничего не меняет. Оба мультиметра показывают сопоставимое прямое падение напряжения.

Затем проверил измерение емкости. Здесь использовал конденсаторы от 100 нФ до 1000 мкФ, чтобы посмотреть, как меняются показания с увеличением номинала.

Здесь прослеживается повторяющаяся особенность: FNIRSI на всех пяти конденсаторах показывает емкость немного ниже AideTek. Для 100 нФ расхождение составило 1,3 нФ, для 1000 мкФ — уже 15 мкФ. В абсолютных величинах разница увеличивается, но в относительном выражении остается небольшой.

При этом сами конденсаторы не использовались как калиброванные эталоны. Поэтому нельзя утверждать, что FNIRSI обязательно занижает реальную емкость. Можно лишь сказать, что в этой серии он систематически показывал меньшие значения, чем второй мультиметр.

Фото: BadMadSam

Функцию HOLD проверил на постоянном напряжении. После ее включения значение на экране фиксируется, даже если напряжение на входе изменяется. Min и Max работают отдельно и запоминают минимальное и максимальное показания за время измерений. При проверке медленно изменяющихся параметров пользоваться ими удобнее, чем непрерывно наблюдать за экраном.

После проверки мультиметра перешел к тепловизору. Здесь уже интересовало другое: насколько хорошо прибор способен обнаруживать нагрев, различать близко расположенные компоненты и показывать изменение температуры в процессе работы устройства.

В FNIRSI TDM-120P используется инфракрасная матрица на основе оксида ванадия с физическим разрешением 120×90 пикселей. Частота обновления заявлена до 25 Гц, угол обзора составляет 50°. Диапазон измерения температуры — от -20 до 400 °C, паспортная погрешность — ±2 °C или ±2% от измеренного значения.

Первую проверку провел с горячей водой. Сразу после закипания прибор фиксировал максимальную температуру поверхности и струи в пределах 101,2–101,5 °C. Этот опыт нельзя считать полноценной проверкой точности. Температура кипения зависит от атмосферного давления, а при съемке воды на результат влияют состояние поверхности, отражения и пар. Здесь было интересно прежде всего поведение тепловизора при температуре около 100 °C.

Для более контролируемой проверки использовал нагреваемую металлическую поверхность стола, предназначенного для снятия дисплейных модулей. Выставлял несколько температурных значений и сравнивал их с показаниями FNIRSI.

Во всех трех точках расхождение оказалось небольшим. При 50 °C тепловизор завысил показания на 1,3 °C, а при 100 и 150 °C, наоборот, немного занизил. Значения укладываются в заявленные производителем пределы погрешности, если сравнивать их с установленной температурой стола.

Однако сам стол не является поверенным температурным эталоном. Поэтому эти результаты показывают степень совпадения двух приборов в конкретных условиях, а не подтверждают паспортную точность тепловизора на всем диапазоне.

Следующий опыт оказался интереснее. Я выбрал поверхность с температурой около 40 °C и начал постепенно увеличивать расстояние до нее. Хотелось понять, насколько сильно дистанция влияет на показания и с какого момента становится трудно работать с небольшими электронными компонентами.

При увеличении расстояния с 10 до 50 см показания снизились на 1,2 °C. Само по себе такое изменение не выглядит критичным. Например, при поиске сильно перегретого компонента разница в один градус вряд ли помешает заметить проблему. Но есть другой момент: вместе с расстоянием уменьшается количество пикселей, приходящихся на исследуемый элемент.

С 10–15 см отдельные компоненты на электронной плате различаются достаточно хорошо. С 50 см маленький SMD-элемент занимает уже несколько пикселей. В результате тепловизор показывает температуру участка платы, а не обязательно самого компонента. Если рядом находятся более холодные детали, они тоже начинают влиять на измеряемую область.

С расстояния около метра горячие участки платы еще заметны, но разделить небольшие компоненты становится трудно. Для матрицы 120×90 пикселей это серьезное ограничение. На экране можно видеть, что определенная зона нагревается сильнее остальных, но точно установить виновника по одной термограмме удается далеко не всегда.

С крупными объектами ситуация иная. Человек, радиатор отопления или большой нагретый корпус остаются различимыми с нескольких метров. Их размеры позволяют задействовать значительную часть матрицы. Правда, по мере удаления сначала исчезают мелкие температурные подробности, а затем изображение сводится к общему контуру теплого объекта.

Для оценки чувствительности провел простой опыт с ладонью. Сначала измерил температуру поверхности стола — около 23,6 °C. Затем положил на нее ладонь примерно на 10 секунд и убрал руку. В центральной части оставленного теплового следа прибор показал 29,4 °C.

Через минуту температура снизилась примерно до 26,2 °C. Разница с исходным состоянием составляла всего 2,6 °C, но контур ладони все еще был различим.

Этот опыт показал, что для получения заметного теплового изображения не обязательно иметь сильно нагретый объект. Сенсор способен отображать сравнительно небольшие температурные перепады, если нагретая область достаточно велика. При этом опыт не дает численной оценки температурной чувствительности матрицы, поскольку не проводился в лабораторных условиях.

Дальше перешел к более практической проверке. Взял работающий блок питания и проследил за изменением температуры платы без нагрузки и после ее подключения. Здесь мне хотелось увидеть, насколько информативной окажется термограмма в динамике и можно ли по ней выделить наиболее нагревающиеся элементы.

Разница между первоначальным максимумом и значением после стабилизации составила 14,5 °C. При этом основная часть платы нагрелась сравнительно слабо, а отдельные участки заметно выделились на тепловом изображении.

Меня здесь заинтересовала именно разница в скорости нагрева. Через минуту после подключения нагрузки максимум вырос до 44,2 °C, через три минуты достиг 51,0 °C, а затем поднялся до 54,6 °C. По одному окончательному измерению нельзя было бы увидеть, как менялась температура в процессе работы.

Для диагностики электроники это полезная информация. Можно определить, какие участки начинают нагреваться первыми, как изменяется их температура под нагрузкой и где формируется локальный максимум. Однако повышенный нагрев сам по себе не означает неисправность. Некоторые компоненты блока питания при нормальной работе способны нагреваться значительно сильнее остальной платы.

Здесь обнаружилось ограничение, связанное уже не с матрицей. FNIRSI TDM-120P не умеет записывать тепловое видео. Наблюдать за изменением температуры можно непосредственно на экране, а для последующего сравнения сохранять отдельные термограммы. Если необходимо получить подробную историю нагрева, придется фиксировать результаты вручную.

Следующий эксперимент касался коэффициента излучения. Это настройка, от которой напрямую зависит корректность измерений температуры, особенно на металлических поверхностях.

На одной и той же нагретой металлической поверхности при коэффициенте излучения 0,95 тепловизор показал 44,8 °C. Затем я последовательно уменьшил коэффициент до 0,90 и 0,85.

При неизменной температуре исследуемой поверхности разница между крайними показаниями составила 5,6 °C. Причем изменялась исключительно программная настройка.

Это заставляет внимательнее относиться к цифрам на экране. Даже если сама матрица работает стабильно, неправильно выбранный коэффициент излучения способен внести ошибку больше нескольких градусов. Особенно заметно это при измерении температуры металлов, поверхность которых может по-разному отражать окружающее тепловое излучение.

В настройках TDM-120P коэффициент излучения регулируется от 0,01 до 1,00. Также можно задавать расстояние в пределах 0,5–3,0 м и отраженную температуру от -20 до 400 °C. Эти параметры имеют практический смысл, когда нужны именно температурные измерения, а не только поиск наиболее горячего участка.

Следом проверил температурные диапазоны. В меню доступны Auto, от -20 до 150 °C и от 100 до 400 °C. При переключении между ними на одном и том же объекте числовое значение температуры существенно не менялось. Зато менялось распределение цветов на термограмме.

Когда в кадре находятся поверхности с относительно небольшим температурным разбросом, ручная настройка диапазона помогает лучше различать соседние участки. В автоматическом режиме прибор самостоятельно подбирает цветовую шкалу, и не всегда это дает наиболее удобную для анализа картину.

Семь доступных палитр также проверил отдельно: Arctic, Hot Iron, Iron Red, Rainbow, Lava, Black Hot и White Hot. На электронных платах мне больше подошли Iron и White Hot. В них проще ориентироваться по небольшим нагретым областям и контурам компонентов. Rainbow оказалась удобнее для крупных поверхностей, например радиатора или корпуса блока питания, поскольку температурные зоны сильнее разделяются цветом.

Arctic тоже позволяет хорошо различать участки с разной температурой. Черно-белые палитры Black Hot и White Hot пригодились в ситуациях, когда цветные переходы мешали рассматривать мелкие детали. При этом смена палитры не изменяет измеренную температуру, а влияет только на отображение тепловой картины.

Отдельно проверил автоматическое отслеживание самой горячей и самой холодной точек кадра. На плате с несколькими нагревающимися компонентами маркер максимальной температуры перемещался между ними вслед за изменением показаний. Центральный курсор оставался неподвижным, поэтому можно одновременно наблюдать температуру выбранной точки и текущий максимум изображения.

Есть и рамочный курсор, ограничивающий область поиска. Например, если рядом с исследуемой платой находится другой горячий предмет, автоматический маркер максимума может переключаться на него. Рамка позволяет исключить постороннюю часть изображения и отслеживать температуру только в нужном участке.

Температурную сигнализацию проверил с верхним порогом 50 °C. Пока поверхность оставалась холоднее установленного значения, предупреждения не было. После превышения порога прибор активировал сигнализацию. Такая функция пригодится при испытании устройства под нагрузкой, когда нужно контролировать достижение определенной температуры, не следя постоянно за числами на экране.

Во время тестирования заметил еще одну особенность. После холодного включения показания тепловизора в течение первых минут немного меняются. Кроме того, периодически запускается внутренняя коррекция FFC, при которой изображение на долю секунды останавливается.

На одном стабильном объекте перед коррекцией прибор показывал 35,2 °C. В исходных записях значение после коррекции сохранилось с ошибкой, поэтому достоверно указать величину изменения не могу. Само изменение показаний при коррекции наблюдалось.

Фото: BadMadSam

При сравнительных измерениях такую особенность лучше учитывать. Если задача заключается в том, чтобы определить разницу температуры до и после изменения нагрузки, разумнее дать прибору прогреться и проводить измерения в одинаковых условиях. В противном случае небольшие изменения показаний могут быть связаны с внутренней коррекцией сенсора.

В завершение оценил скорость обновления изображения. Быстро перемещал руку перед объективом, наблюдая за задержкой тепловой картинки. Небольшая инерция присутствует, однако движение отображается достаточно плавно, без выраженного эффекта слайд-шоу. После остановки руки изображение быстро стабилизируется.

По визуальному восприятию работа согласуется с заявленной частотой до 25 Гц. Точного измерения частоты кадров я не проводил, поэтому подтверждать паспортное значение только на основании этого опыта нельзя.

И еще один момент, который стал заметен при просмотре сохраненных термограмм на компьютере. На собственном 2,8-дюймовом дисплее изображение выглядит несколько более четким, чем на большом мониторе. Это объясняется масштабом просмотра: небольшое физическое разрешение 120×90 пикселей на экране самого прибора не так бросается в глаза. При увеличении снимка отдельные температурные области теряют детализацию, а мелкие элементы платы сливаются.

Поэтому для поиска перегрева на компактной плате к объекту приходится подходить ближе. На крупных поверхностях ограничение матрицы ощущается значительно слабее, и здесь TDM-120P позволяет достаточно наглядно оценивать распределение температуры.

Примечание для подготовки публикации: в исходном обзоре указано, что численные результаты мультиметрических тестов пока рабочие и требуют замены фактическими измерениями. Все значения перенесены без изменений. Поврежденное значение после FFC не восстановлено предположением.