Как сделать вольтметр на микроконтроллере AVR

Подробности

Категория: Микроконтроллеры

Опубликовано 25.04.2014 09:22

Автор: Admin

Просмотров: 15099

Вольтметр на микроконтроллере Atmega8 и на светодиодном индикаторе FYT-3031-BSR-21 с общим анодом, применяют в измерениях напряжений блоков питания, при контроле зарядки аккумуляторов и  в других устройствах.

Технические характеристики вольтметра

• количество сегментов индикатора – 3;
• измеряемый диапазон напряжения: 0 – 50 В;
• измерительный шаг — 0.1 В;
• расчетная погрешность — 0.3%;
• U напряжение питания  от 6 до 14 В.

Схема вольтметра представлена на рисунке ниже.

Схема работы вольтметра на микроконтроллере

Питающее входное напряжение ограничивает и стабилизирует микросхема DA1 — 7805. Диод VD1 является своего рода гарантом того что полярность не перепутана. Конденсаторы С1 и С2 стабилизируют работу микросхемы. Измеряемое напряжение подается на вход микроконтроллера через делитель напряжения, R1 и R2 которые расширяют диапазон измерения. Напряжение получаемое на входе в АЦП преобразуется в цифровое значение. Резистор R3 номиналом 10 кОм необходим для защиты микроконтроллера от случайного сброса.

Полученное таким образом цифровое значение раскладывается на разряды. Вывод значения каждого разряда производится последовательно при помощи динамической индикации. Набор резисторов R4 — R11 ограничивает ток в сегментах индикатора до приемлемых значений. На выводах A1 — A3 появляется положительное напряжение последовательно.

Детали и настройка схемы

Резистор R1 лучше применить прецизионный, как пример, типа С2-36 (допуск 0.5%) или С2-29В-0,125 ( допуск 0.25-0.5%). Сопротивление R2 для подстройки многооборотное, как пример, тип его 3296W. Сопротивления R3 — R11 мощностью 0,125-0,5 ватт (допуск +10%) , как пример, тип С2-33; CF1/4 и т. д. Конденсаторы С1, С2 подойдут электролитический любые с пределом Т* = 105*С, емкостью – 22-47 мкФ. Конденсатор С3 с керамики, как пример, К10-17Б. Диод VD1 лучше заменить бы на 1N4148 или даже более мощный КД247; 1N4001; и т. д. Стабилизатор U до 5 В DA1 любой, но в корпусе TO220, как пример, КР142ЕН5А и т. д.

При настройке прибора на вход дают образец напряжения – под 50 В, но не больше, и регулировкой R2 достигают того, чтобы совпали показания вольтметра и образец напряжения. Потом ось резистора подстройки контрят нитрокраской или цапонлаком, которые быстро сохнут.

Сборка вольтметра

При динамичном управлении индикаторами светодиодными необходимо учитывать эффект от накопившихся зарядов в светодиодах. Если просто снимается U с сегмента, то накопленный заряд в диффузионной емкости p-n-p перехода будет еще какое-то время засвечивать индикатор, пока p-n-p-переходная емкость полностью не потеряет заряд. Это называется паразитной подсветкой индикатора. Чтобы быстро рассеять данный заряд и четко гасить индикатор, необходимо подать на сегменты U с обратной полярностью (как пример, для индикатора с 1-общим анодом на сегмент-катод надо подать уровень до 5 В, а на анод – уровень 0 В.)

Точность вольтметра на микроконтроллере с АЦП 10 — ти разрядными не очень высокая, составляет всего лишь примерно 0.3 %. Ее вычисляют следующим образом: ошибка дискретности 1LSB + нелинейная ошибка (по Даташиту – это 2LSB). Суммарная ошибка будет равна 3LSB. Соответственно погрешность относительная 3/1024~0,3%. Погрешность абсолютная для показаний близких к 50 В 0.3% = ±0,15 В.

Следовательно, разница при этом между завышенными показаниями и заниженными вдвое больше и равняется она — 0.3 В. Говоря другими словами, прибор настраивается так, чтобы отклонения показаний получались не односторонними, а симметричными по отношению к заданной характеристики.

Исходный код и прошивка для вольтметра

• < Назад
• Вперёд >

Добавить комментарий

Простой модульный вольтметр переменного напряжения на PIC16F676

Простой вольтметр переменного напряжения с частотой 50 Гц, выполнен в виде встраиваемого модуля, который может использоваться как отдельно, так и быть встроен в готовое устройство.
Вольтметр собран на микроконтроллере PIC16F676 и 3-разрядном индикаторе и содержит не очень много деталей.

Основные характеристики вольтметра:
• Форма измеряемого напряжения — синусоидальная
• Максимальное значение измеряемого напряжения — 250 В;
• Частота измеряемого напряжения — 40…60 Гц;
• Дискретность отображения результата измерения — 1 В;
• Напряжение питание вольтметра — 7…15 В.
• Средний ток потребления — 20 мА
• Два варианта конструкции: с БП на борту и без 
• Односторонняя печатная плата
• Компактная конструкция
• Отображение измеряемых величин на 3-разрядном LED-индикаторе

Содержание / Contents

Реализовано прямое измерение переменного напряжения с последующим вычислением его значения и вывода на индикатор. Измеряемое напряжение поступает на входной делитель, выполненный на R3, R4, R5 и через разделительный конденсатор C4 поступает на вход АЦП микроконтроллера.

Резисторы R6 и R7 создают на входе АЦП напряжение 2,5 вольта (половина питания). Конденсатор C5, относительно малой ёмкости, шунтирует вход АЦП и способствует уменьшению ошибки измерения. Микроконтроллер организует работу индикатора в динамическом режиме по прерываниям от таймера.

Вариант с питанием от измеряемой сети 220 В. Предусмотрен простейший блок питания 5 Вольт, эта часть обведена бледно зелёной линией на схеме. Такой модуль используется при непосредственном питании от измеряемой сети. В этом режиме нижняя граница измеряемого напряжения будет составлять около 150 Вольт.

Вариант с доп. питанием + 7…15 В. Пределы измерения 0 – 250 Вольт.

Вольтметр собран на плате из одностороннего фольгированного стеклотекстолита. Индикатор применён с общим катодом.
Резисторы R6 и R7 могут иметь величину 47 – 100 ком. Их необходимо подобрать с одинаковыми номиналами или взять с 1% допуском. От их равенства номиналов зависит линейность показаний в верхней части шкалы.

Номинал резисторов R8 – R12 выбирается в зависимости от требуемой яркости свечения и светоотдачи индикатора. При этом возможно придётся увеличить ёмкость конденсатора C1 для получения большего значения тока для питания индикатора.
При использовании индикатора с малой светоотдачей желательно вместо микросхемы U1 (78L05) применить более мощную 7805 для того чтобы избежать перегрева.

Настройка вольтметра особенностей не имеет. Перед настройкой желательно выждать 10 – 15 минут после включения. Необходимо установить правильные показания с помощью резисторов R5 (точно) и R3 (грубо, если потребуется).Программа написана на языке СИ (mikroC PRO for PIC) и снабжена комментариями. В программе применено прямое измерение переменного напряжения микроконтроллером, что позволило упростить схему и повысить точность измерения малых напряжений.
Микропроцессор применён PIC16F676. Тактовая частота внутреннего генератора 4 МГц.

Работа программы: в течение некоторого отрезка времени производится многократное прямое измерение напряжения без привязки к фазе и при этом определяются минимальное и максимальное значения напряжений. Разность их значений будет равна размаху измеряемого напряжения, которое и выводится на индикатор.

• Измерение напряжения сети (пределы измерения 150 – 250 Вольт)

• Измерение регулируемого напряжения, снимаемого с ЛАТРа (пределы измерения 0 – 250 Вольт)

• Измерение напряжения внутри какого-либо устройства, если есть внутренний источник питания с напряжением 8 – 15 Вольт (пределы измерения 0 – 250 Вольт). Используется вариант платы без блока питания. Я применил этот вариант в ШИМ регуляторе переменного напряжения.

Схема, плата, прошивка и исходный код
▼ Файловый сервис недоступен. Зарегистрируйтесь или авторизуйтесь на сайте.

▼ Файловый сервис недоступен. Зарегистрируйтесь или авторизуйтесь на сайте.

▼ Файловый сервис недоступен. Зарегистрируйтесь или авторизуйтесь на сайте.

03-02-2016 Новая статья с доп. материалами: Вольтметр переменного напряжения на PIC16F676. Прошивка с общим анодом и новая плата на SMD

Спасибо за внимание!
Иван Внуковский, г. Днепропетровск, Украина

Камрад, рассмотри датагорские рекомендации

Иван Внуковский (if33)

Украина, г. Днепропетровск

Радиолюбитель, стаж более 40 лет. Работал на заводе инженером КБ, инженером по обслуживанию ЭВМ, механиком по ремонту бытовой техники. Сейчас на пенсии.

 

Миниатюрный вольтметр на семисегментном LED индикаторе и PIC16F684

Привет читателям Датагора! Мне удалось собрать вольтметр минимальных размеров с посегментной разверткой индикатора при довольно высокой функциональности, с автоматическим определением типа индикатора и выбором режимов.

Прочитав статьи Edward Ned’а, я собрал DIP-версию и проверил ее в работе. Действительно вольтметр работал, ток через вывод микросхемы к индикатору не превышал 16 миллиампер в импульсе, так что работа микросхемы без резисторов, ограничивающих токи сегментов, вполне допустима и не вызывает перегрузок элементов.
Не понравилось слишком частое обновление показаний на дисплее и предложенная шкала «999». Хотелось подправить программу, но исходных кодов автор не выкладывает.

В это же мне потребовались вольтметр и амперметр для небольшого блока питания. Можно было собрать на PIC16F690 совмещенный вариант, а можно было собрать два миниатюрных вольтметра, причем габариты двух вольтметров получались меньше совмещенного варианта.
Свой выбор я остановил на микросхеме PIC16F684 и написал исходный код для посегментной развертки индикатора.
В процессе написания кода возникла идея программируемого переключения шкал и положения запятой, что и удалось реализовать.

Содержание / Contents

• Автоматически определяется тип индикатора, поэтому в схеме будут работать как общий анод, так и общий катод.
• С помощью кнопки выставляется желаемая шкала измерений «1023», «511», «343», «256» или «204». Это означает, что при входном напряжении 5 Вольт будет, зажигается максимальное число из вышеуказанных. Поскольку число 10 зажечь на первом элементе индикатора невозможно, то вместо него зажигается верхний сегмент.
• Кнопкой выставляется желаемое место запятой – после первого, второго знака или без запятой.
• Можно запрограммировать сдвиг значений на постоянную величину – потребовался этот режим для правильного измерения тока (вычитается ток измерителя напряжения). Этот вариант и был применен, что и отображено на блок-схеме приложенном примере.

Питание измерителя осуществляется от источника 7,5 – 12 Вольт, при токе 15 – 25 мA, потребление тока зависит от индикатора. Более яркие индикаторы потребляют больший ток.

производится таким образом, чтобы можно было измерить наибольшее значение напряжения или тока. В этом случае будет наибольшая точность при минимальном воздействии помех.

В измерителе программно реализована посегментная развертка индикатора, поэтому в каждый момент времени зажигается только один из сегментов в каждом из знаков. Это приводит к снижению нагрузки на выводы микроконтроллера по сравнению с поразрядной индикацией.

Деталей в схеме очень мало, и все они расположены на плате между выводами индикатора 0,36″.

Кнопка используется только перед установкой в конечное устройство, при эксплуатации ей не пользуются. При включении происходит измерение падения напряжения на резисторе R4 и по результатам измерений происходит выбор примененного типа индикатора «Общий катод» или «Общий анод».

Для отображения запятой выводов микроконтроллера не хватило, и поэтому запятая формируется переключением катодов или анодов через резистор R5. Величина этого резистора влияет на яркость свечения запятой и подбирается по отсутствию паразитной засветки незажженных запятых.

Сдвиг шкалы вычисляется автоматически по результатам измерения паразитного тока, протекающего по шунту блока питания, если это необходимо.

После установки нужных значений шкалы, положения запятой и сдвига показаний производится запись установленных значений в EEPROM и в дальнейшем эти данные вызываются из памяти при включении.

Программа написана на «mikroC for PIC» и снабжена достаточным количеством комментариев для понимания ее работы.

• Короткое нажатие вызывает смену шкалы. Шкалы меняются по кругу («1023», «511», «343», «256» или «204»). На индикаторе загорается максимальное значение шкала на 0,5 секунды, а затем высвечивается значение входного напряжения.
• Длительное (0,5 – 1 сек) нажатие перемещает запятую вправо по кругу (после первого, второго знака или без запятой).
• Если кнопка удерживается при включении 0,5 — 2 сек, то измеритель ожидает 3 секунды, пока установятся режимы блока питания и записывает величину паразитного тока в память. При этом нагрузка от блока питания не должна быть подключена.
Если эту коррекцию надо изменить, то операцию можно повторить.
Если коррекцию надо убрать, то кнопку надо удерживать при включении более 3 секунд.
Был собран малогабаритный блок питания, у него получились следующие параметры:
Напряжение 0 – 31,2 Вольта.
Ток 0 – 2,2 Ампера.
Как видно из блок-схемы, через шунт протекает ток, потребляемый измерителем напряжения, который сдвигает показания измерителя тока в сторону увеличения. Этот ток имеет постоянную величину, поэтому этот сдвиг можно учесть в программе измерителя.

Для измерения напряжения в этом случае удобными оказались значения: шкала «343» и запятая после 2-го знака. При этом максимальное значение шкалы составит 34,3 Вольта, что вполне приемлемо.

Для измерения тока удобными оказались значения: шкала «255» и запятая после 1-го знака, соответственно максимальное значение шкалы составит 2,55 Ампера. В связи с тем, что по токоизмерительному шунту протекает ток, потребляемый измерителем, показания тока были завышены. После проведения коррекции этот паразитный ток стал вычитаться из общих показаний и показания стали правильными.

После установки шкал в блоке питания были подобраны значения резисторов делителя R2, R3 и коэффициент усиления OP1 так, чтобы показания соответствовали контрольным.

• Простейший вольтметр на PIC16F676.
• Суперпростой вольтметр стал ещё проще!
• Готовые миниатюрные вольтметры с доставкой, кому недосуг паять.
• Семисегментные LED индикаторы с Али.
• Чипы PIC16F684. ▼ Файловый сервис недоступен. Зарегистрируйтесь или авторизуйтесь на сайте.

▼ Файловый сервис недоступен. Зарегистрируйтесь или авторизуйтесь на сайте.

Спасибо за внимание!

Камрад, рассмотри датагорские рекомендации

Иван Внуковский (if33)

Украина, г. Днепропетровск

Радиолюбитель, стаж более 40 лет. Работал на заводе инженером КБ, инженером по обслуживанию ЭВМ, механиком по ремонту бытовой техники. Сейчас на пенсии.

 

RMS-вольтметр на микроконтроллере ATMEGA8 » Журнал практической электроники Датагор (Datagor Practical Electronics Magazine)

Срочно понадобился RMS вольтметр. Облепил контроллер схемой.
Решил сделать блок питания универсальным, чтобы вольтметр питался от измеряемого напряжения.
Нашел кусочек схемы, видно с какого-то буржуйского аппарата.
Что получилось, смотрите далее.

Содержание / Contents

Добавил конденсатор на входе (С4), без него не запустится, не нашел транзистор 2N6517, заменил на КТ630, (надо сказать, плохая замена).
Измеряемое напряжение от встроенного блока питания 12 — 220В.
Измеряемое напряжение самого вольтметра 0 — 1000В.

Никто не запрещает использовать встроенный блок питания для измерения 0 — 1000В. Просто подаете питающее напряжение от любого трансформатора (12 — 220В) на блок питания выводы U,U. А измеряемое напряжение на +U и –U на плате вольтметра, с дополнительного диодного моста.
Блок питания можно использовать, где не требуется гальваническая развязка.
Вольтметр измеряет не только переменное напряжение, но и постоянное.

Схемы, проект в протеусе, прошивки и пр. За основу принял прошивку из radioliga.com
▼ Файловый сервис недоступен. Зарегистрируйтесь или авторизуйтесь на сайте.

Удачи!

Камрад, рассмотри датагорские рекомендации

Геннадий (hgm0)

г.Волжский

Писатель, радиолюбитель, инженер-электроник

Увы, вот такой я непостоянный — вечные командировки. Постараюсь быть примерным горожанином. Моя работа связана с Черным континентом, скажем так «геологическая и радиационная разведка, изучение аномальных (во всех смыслах) зон». Чаще о цивилизации нет и намеков — это одна из причин занятий радиоэлектроникой, литературой.

 

Простой вольтметр на AVR на 50, 5 и 0.3В

Плата нашего измерительного прибора универсальна и в зависимости от установленных элементов может выполнять функции как вольтметра, так и амперметра с различными пределами измерений. В этой статье речь пойдет о том, как из нее сделать простой вольтметр на AVR с разными пределами измерения. В отдельной статье рассказано о том, как на основе той же самой платы можно сделать амперметр.

Схема измерительного прибора

Для того, чтобы схема была универсальна ко входу можно подключить шунт, делитель напряжения или операционный усилитель.

Схема измерительного прибора

Делитель напряжения R2, R3 позволяет измерять напряжения больше 5ти вольт. Для измерения малых напряжений входной сигнал пропускается через операционный усилитель DA2 с регулируемым коэффициентом усиления. Его коэффициент усиления задается резисторами R4, R5. Для измерения тока на входе прибора должен быть установлен шунт R1.
Основой схемы служит микроконтроллер Atmega8. После преобразования уровня сигнала он поступает на вход АЦП, встроенного в микроконтроллер. Микроконтроллер выводит полученное значение на трехразрядном сегментном индикаторе с общим анодом. Напряжение на аноды разрядов поступает через транзисторы. Резисторы в эмиттерах R9, R10, R11 задают яркость индикатора. Способ индикации — динамический.
Питание можно подавать напрямую от источника напряжения 5В, либо через стабилизатор. Обратите внимание, что минус питания и минус измерительного входа соединены друг с другом.

Печатная плата

Плата измерительного прибора

Плата односторонняя и содержит все элементы измерительного прибора. Резистор R1 (шунт амперметра) имеет несколько посадочных мест для корпусов разной мощности. Файл с платой, нарисованной в формате Sprint-Layout 5.0 можно скачать по ссылке.

Программа

При включении устройства в течении двух секунд на индикатор выводится приветствие «HI», после чего начинается работа прибора. В AVR-микроконтроллерах используется 10-ти разрядный АЦП. В нашем проекте мы используем только девять разрядов. Эта разрядность позволяет получить конечную приборную точность 1%. Для большей стабильности и плавности изменения показаний берется выборка из ста отсчетов и на дисплей выводится наибольший из них. Если входное напряжение превышает диапазон измеряемых значений на индикатор выводится сообщение: -0. Третий разряд не включается, если он не используется.
HEX-фал для каждой версии свой. Мы будем их прикладывать к каждой версии отдельно. Фьюз-биты всегда должны оставаться заводскими. Прошивка загружается через стандартный 6ти-пиновый разъем ISP-программирования.

Технические характеристики

• напряжение питания, 5В либо 7-12В
• потребляемый ток, не более 60мА
• частота обновления индикатора, 56Гц
• пределы измерения, 0.5В, 5В, 50В
• входное сопротивление, не менее 10кОм
• точность, не менее, 10%

Вольтметр на 50В

Для сборки вольтметра с пределом измерения 50В нужно установить все элементы, кроме R1, R4, R5, DA2. Если вы не планируете использовать нестабилизированное питание, то можно не устанавливать также конденсатор C1 и стабилизатор DA1.

Плата вольтметра на 50В

После сборки плата с лицевой стороны выглядит так:

Вольтметр на 50В. Лицевая сторона

…и с обратной стороны:

Вольтметр на 50В. Обратная сторона

Элементы схемы на предел 50В:

1. C2 — танталовый конденсатор, 22мкФ, 16В T491C226K016AT, 1шт.
2. C1,C3,C4 — конденсаторы на 0,1мкФ в корпусе 0805
3. DA1 — стабилизатор L7805 в корпусе D2PAK, 1шт.
4. DD1 — микроконтроллер Atmega8a-au, 1шт.
5. J1 — чип-резистор 1206 с сопротивлением 0 Ом, 1шт. (перемычка)
6. HL1 — сегментный индикатор BA56-12YWA, 1шт. (желательно устанавливать через колодку)
7. R2 — подстроечный резистор CA6V на 2,5кОм, 1шт
8. R3 — чип-резистор 0805 на 10кОм, 1шт.
9. R6-R8, R12 — чип-резисторы 0805 на 1кОм, 4шт.
10. R9-R11 — чип-резисторы 0805 на 56Ом, 3шт. (можно взять с меньшим сопротивлением для увеличения яркости)
11. VT1-VT3 — транзисторы BC807-40, 3шт.
12. Гребенка PLS-контактов

Прошивку для версии с пределом измерения на 50В можно скачать здесь. Фьюз-биты оставляем без изменения.
Если все правильно собрано, то работать должно примерно так:

На видео левый блок используется как источник питания, а правый в качестве источника измеряемого напряжения.

Вольтметр на 5В

На плату необходимо установить следующие элементы:

1. C2 — танталовый конденсатор, 22мкФ, 16В T491C226K016AT, 1шт.
2. C1,C3,C4 — конденсаторы на 0,1мкФ в корпусе 0805
3. DA1 — стабилизатор L7805 в корпусе D2PAK, 1шт.
4. DD1 — микроконтроллер Atmega8a-au, 1шт.
5. J1 — чип-резистор 1206 с сопротивлением 0 Ом, 1шт. (перемычка)
6. HL1 — сегментный индикатор BA56-12YWA, 1шт. (желательно устанавливать через колодку)
7. R2 — подстроечный резистор CA6V на 25кОм, 1шт
8. R3 — чип-резистор 0805 на 1кОм, 1шт.
9. R6-R8, R12 — чип-резисторы 0805 на 1кОм, 4шт.
10. R9-R11 — чип-резисторы 0805 на 56Ом, 3шт. (можно взять с меньшим сопротивлением для увеличения яркости)
11. VT1-VT3 — транзисторы BC807-40, 3шт.
12. Гребенка PLS-контактов

Фактически отличаются только сопротивления резисторов в делителе напряжения R2, R3.
Прошивку для версии вольтметра на 5В можно скачать здесь. Фьюз-биты оставляем без изменения. Отличие этой прошивки от предыдущей только в положении разрядной точки.
Видео работы вольтметра на 5В:

Вольтметр на 300мВ

Для работы с пределом измерения от 0 до 300мВ потребуется дополнительный каскад на микросхеме LM358N. Принципиальная схема при этом принимает следующий вид:

Схема вольтметра на 300мВ

Резисторы R4, R5 задают коэффициент усиления усилителя. R1 необходим для того, чтобы в отсутствии входного сигнала вольтметр показывал 0В.
Элементы платы:

1. C2 — танталовый конденсатор, 22мкФ, 16В T491C226K016AT, 1шт.
2. C1,C3,C4 — конденсаторы на 0,1мкФ в корпусе 0805
3. DA1 — стабилизатор L7805 в корпусе D2PAK, 1шт.
4. DA2 — операционный усилитель L358N в корпусе SO8, 1шт.
5. DD1 — микроконтроллер Atmega8a-au, 1шт.
6. J1 — чип-резистор 1206 с сопротивлением 0 Ом, 1шт. (перемычка)
7. HL1 — сегментный индикатор BA56-12YWA, 1шт. (желательно устанавливать через колодку)
8. R1 — чип-резистор 0805 на 10кОм, 1шт.
9. R4 — чип-резистор 0805 на 1кОм, 1шт.
10. R5 — подстроечный резистор CA6V на 25кОм, 1шт
11. R6-R8, R12 — чип-резисторы 0805 на 1кОм, 4шт.
12. R9-R11 — чип-резисторы 0805 на 56Ом, 3шт. (можно взять с меньшим сопротивлением для увеличения яркости)
13. VT1-VT3 — транзисторы BC807-40, 3шт.
14. Гребенка PLS-контактов

Версия прошивки для этого вольтметра не использует разрядную точку совсем. Если старшие разряды индикатора не используются, то они отключаются. В этой версии вольтметра переполнение показывается при достижении входного напряжения 300мВ. Скачать ее можно здесь. Фьюз-биты также необходимо оставить без изменения.
Видео работы вольтметра с пределом измерения 300мВ:

Предосторожности в работе и особенности эксплуатации

Вольтметр предназначен для встраивания в любительскую радиоаппаратуру и поэтому не имеет встроенных схем защиты. Вы можете его раз и навсегда встроить его в свой лабораторный блок питания или для контроля показаний какого-либо датчика. Он не предназначен для повседневного использования в качестве тестера, поэтому необходимо соблюдать предосторожности при работе с ним:

1. Вольтметр рассчитан только для измерения постоянного напряжения
2. У вольтметра нет встроенной защиты от смены полярности входного напряжения
3. Измерения производятся относительно напряжения питания. Другими словами стабильность питающего напряжения определяет точность показаний вольметра.
4. У вольтметра нет защиты по входу. Не стоит подавать на него напряжения больше предельного
5. Вход вольметра не имеет гальванической развязки. Если вы питаете основную схему и предложенный вольтметр от одного и того же источника питания измерения можно производить только относительно общего провода. В случае, когда необходимо измерить разность потенциалов между двумя точками на которых есть напряжение, необходимо использовать для питания вольтметра отдельный источник питания с гальванической развязкой через трансформатор. И при этом обязательно подключать минус вольтметра к точке с меньшим напряжением!
6. Если необходимо увеличить яркость индикатора, можно уменьшить сопротивление резисторов R9-R11. Однако не стоит ставить сопротивление меньше 20Ом
7. Если вы планируете использовать вольтметр для индикации бортового напряжения в автомобиле вам потребует подключить только два провода: минус автомобиля к «GND» вольтметра, а плюсовой провод к выводам разъема «7-12V» и «+»

Если у вас будут какие-то пожелания относительно пределов измерения, количества включенных разрядов, положения разрядной точки и т.д., то я могу скомпилировать прошивку под ваши нужно. Вам достаточно обратиться ко мне в комментариях или через форму обратной связи на сайте. Если кто-то пропустил ссылку на плату, то вот она.
О том, как сделать на основе этой платы амперметр читайте в продолжении.

Мы будем очень рады, если вы поддержите наш ресурс и посетите магазин наших товаров shop.customelectronics.ru.

Вольтметр и амперметр повышенной точности — Eddy site

Затеял я навести порядок на рабочем столе и радикально упрятать в корпус привода для чтения CD-ROM лабораторный блок питания, блок питания паяльника TS-100, USB-хаб и USB-зарядку. Но в последний момент возникла трудность — китайский вольтметр с амперметром не влезли по ширине передней панели привода. Решил я сделать свой, снова на PIC16F690, схему которого я давно публиковал на моём старом сайте. Но под руку попали сдвоенные 7-сегментные индикаторы, которые замечательно вписались по ширине корпуса 30мм. Пришлось ставить четырехразрядные индикаторы и переписывать программу контроллера для более точного расчета напряжения и тока…

Как выяснилось уже в процессе эксплуатации нового измерителя, повышенное разрешение приборов очень удобно при диагностике ремонтируемых устройств или отладке новых. Реже приходится пользоваться тестером для замера тока потребления.

Схема нового вольтметра и амперметра для лабораторного блока питания мало отличается от схемы старого. Но софт переписал с нуля и радикально. Главное отличие в схеме амперметра применен шунт не 0,1 Ом, а 0,01. Это очень уменьшило падение напряжения на нём, но повысило требования к преобразователю тока в напряжение. Так как в качестве усилителя я применил «народный» LM358, пришлось для компенсации напряжения смещения вводить программную коррекцию. При первом включении прибора (обязательно без нагрузки) он измеряет падение напряжения на шунте и смещение ОУ и принимает этот уровень за ноль и сохраняет значение в энергонезависимую память. Далее все измерения производятся относительно запомненного уровня.

Если по какой-то причине Вы захотите произвести снова калибровку нуля, сделать это можно подав питание на плату с нажатой кнопкой калибровки. Прибор сотрет старое значение. Следующее включение амперметра приведет к измерению и сохранению напряжения условного нуля отсчета.

Резистор, подключенный к выводу 4 микроконтроллера, определяет тип используемого экрана — с общим анодом или общим катодом.
Плата рассчитана на индикатор высотой знака 0,36″.
Мой неудачный первый опыт сборки прибора показал, что зелёные индикаторы почему-то светят весьма слабо. Видимо потому, что яркость слабого свечения зеленых индикаторов делится во времени не на три, а на восемь разрядов двух индикаторов.

В архиве три платы (индикатор и два варианта процессорной платы для контроллеров в корпусах SSOP и SOIC), схема и прошивка прибора.

Если у Вас возникнут вопросы или Вы захотите связаться со мной, сделайте это с помощью формы на страничке «Обратная связь»

ВОЛЬТАМПЕРМЕТР НА МИКРОКОНТРОЛЛЕРЕ В ЛАБОРАТОРНЫЙ БП

ВОЛЬТАМПЕРМЕТР НА МИКРОКОНТРОЛЛЕРЕ В ЛАБОРАТОРНЫЙ БП

      В наш век прогресса у любого радиолюбителя самый главный прибор при наладке устройств это лабораторный блок питания (БП). БП может быть как самодельный, так и заводского исполнения. Отличаются по сложности, может быть собран всего на одном линейном регуляторе напряжения, например LM317T, может быть собран на операционных усилителях, на транзисторах. БП может иметь защиту от КЗ, или наоборот, регулируемое ограничение выходного тока. А более совершенные БП имеют переключение режима «Защита от КЗ/Ограничение выходного тока». Но почти все БП оборудованы в лучшем случае стрелочным вольтметром. Цифровой вольтметр сложен в изготовлении и настройке, и чаще всего требует применения специализированных микросхем АЦП, например, КР572ПВ2А. 

     Но вся сложность заключается не в изготовлении платы, а в необходимости применения двухполярного питания +5 В, -5 В для питания указанной микросхемы. Для этого нужен отдельный маломощный БП или отдельные обмотки трансформатора. Таким образом, данные АЦП не очень зарекомендовали себя в радиолюбительской практике. Что же происходит? На дворе XXI-й век, а дизайна любительских БП не коснулся прогресс? Необходимо исправить эту ситуацию! Задумавшись над этим, я пришел к выводу, что надо сделать собственное устройство индикации параметров БП на микроконтроллере. В связи с этим и была разработан модуль – цифровой вольтамперметр. Который и будет рассмотрен далее более подробно. Данная разработка предложена вам для повторения и возможной доработки, так как она выполнена в пилотном варианте и требует доработок..(Планировалась функция вычисления потребляемой мощности и отображение на индикаторе, но до этого не дошли лапы, а при испытании обнаружены баги при измерении тока.) Но даже в таком варианте данная схема вполне работоспособна и может быть предложена для повторения даже начинающим радиолюбителям. Основной упор делался на то, чтобы сохранить минимальную сложность, чтобы не оставить за бортом начинающих радиолюбителей. Вот что у меня получилось.

     Схема и рисунок печатной платы представлены далее.

     Устройство обеспечивает следующие параметры и функции:

• 1. Измерение и индикация выходного напряжения блока питания в диапазоне от 0 до 100 В, с дискретностью 0,01 В
• 2. Измерение и индикация выходного тока нагрузки блока питания в диапазоне от 0 до 10 А с дискретностью 10 мА
• 3. Погрешность измерения — не хуже ±0,01 В (напряжение) или ±10 мА (ток)
• 4. Переключение между режимами измерения напряжение/ток осуществляется с помощью кнопки с фиксацией в нажатом положении.
• 5. Вывод результатов измерения на большой четырехразрядный индикатор. При этом три разряда используются для отображения значения измеряемой величины, а четвертый – для индикации текущего режима измерения.
• 6. Особенность моего вольтамперметра – автоматический выбор предела измерения. Смысл в том, что напряжения 0-10 В отображаются с точностью 0,01 В, а напряжения 10-100 В с точностью 0,1 В.
• 7. Реально делитель напряжения рассчитан с запасом, если измеряемое напряжение увеличивается больше 110 В (ну может кому-то надо меньше, можно исправить это в прошивке), на индикаторе отображаются символы перегрузки – O.L (Over Load). Аналогично сделано и с амперметром, при превышении измеряемого тока больше 11 А вольтамперметр переходит в режим индикации перегрузки.

   Вольтметр осуществляет измерение и индикацию только положительных значений тока и напряжения, причем для измерения тока используется шунт в цепи «минуса». Устройство выполнено на микроконтроллере DD1 (МК) ATMega8-16PU.

 Технические параметры ATMEGA8-16PU:

• Ядро AVR
• Разрядность 8
• Тактовая частота, МГц 16
• Объем ROM-памяти 8K
• Объем RAM-памяти 1K
• Внутренний АЦП, кол-во каналов 23
• Внутренний ЦАП, кол-во каналов 23
• Таймер 3 канала
• Напряжение питания, В 4.5…5.5
• Температурный диапазон, C 40…+85
• Тип корпуса DIP28

     Количество дополнительных элементов схемы — минимально. (Более полные данные на МК можно узнать из даташита на него). Резисторы на схеме — типа МЛТ-0,125 или импортные аналоги, электролитический конденсатор типа К50-35 или аналогичный, напряжением не менее 6,3 В, емкость его может отличаться в большую сторону. Конденсатор 0,1 мкФ — керамический импортный. Вместо DA1 7805 можно применить любые аналоги. Максимальное напряжение питания устройства определяется максимальным допустимым входным напряжением этой микросхемы. О типе индикаторов сказано далее. При переработке печатной платы возможно применение иных типов компонентов, в том числе SMD.

     Резистор R… импортный керамический, сопротивление 0,1 Ом 5 Вт, возможно применение более мощных резисторов, если габариты печатки позволяют установить. Также нужно изучить схему стабилизации тока БП, возможно там уже есть токоизмерительный резистор на 0,1 Ом в минусовой шине. Можно будет использовать по возможности этот резистор. Для питания устройства может использоваться либо отдельный стабилизированный источник питания +5 В (тогда микросхема стабилизатора питания DA1 не нужна), либо нестабилизированный источник +7…30 В (с обязательным использованием DA1). Потребляемый устройством ток не превышает 80 мА. Следует обращать внимание на то, что стабильность питающего напряжения косвенно влияет на точность измерения тока и напряжения. Индикация — обычная динамическая, в определенный момент времени светится только один разряд, но из-за инерционности нашего зрения мы видим светящимися все четыре индикатора и воспринимаем как нормальное число.

     Использовал один токоограничительный резистор на один индикатор и отказался от необходимости дополнительных транзисторных ключей, т. к. максимальный ток порта МК в данной схеме не превышает допустимые 40 мА. Путем изменения программы можно реализовать возможность использования индикаторов как с общим анодом, так и с общим катодом. Тип индикаторов может быть любым — как отечественным, так и импортным. В моем варианте применены двухразрядные индикаторы VQE-23 зеленого свечения с высотой цифры 12 мм (это древние, мало-яркие индикаторы, найденные в старых запасах). Здесь приведу его технические данные для справки;

• Индикатор VQE23, 20x25mm, ОК, зеленый
• Двухразрядный 7-сегментный индикатор.
• Тип Общий катод
• Цвет зеленый (565nm)
• Яркость 460-1560uCd
• Десятичные точки 2
• Номинальный ток сегмента 20mA

     Ниже указано расположение выводов и габаритный чертеж индикатора:

 

• 1. Анод h2
• 2. Анод G1
• 3. Анод A1
• 4. Анод F1
• 5. Анод B1
• 6. Анод B2
• 7. Анод F2
• 8. Анод A2
• 9. Анод G2
• 10. Анод h3
• 11. Анод C2
• 12. Анод E2
• 13. Анод D2
• 14. Общ катод К2
• 15. Общ катод К1
• 16. Анод D1
• 17. Анод E1
• 18. Анод C1

     Возможно использование вообще любых индикаторов как одно-, двух-, так и четырехразрядных с общим катодом, придется только разводку печатной платы под них делать. Плата изготовлена из двухстороннего фольгированного стеклотекстолита, но возможно применение одностороннего, просто надо будет несколько перемычек запаять. Элементы на плате устанавливаются с обеих сторон, поэтому важен порядок сборки:

• Сначала необходимо пропаять перемычки (переходные отверстия), которых много под индикаторами и возле микроконтроллера. 
• Затем микроконтроллер DD1. Для него можно использовать цанговую панельку, при этом ее надо устанавливать не до упора в плату, чтобы можно было пропаять выводы со стороны микросхемы. Т.к. не было под лапой цанговой панельки, было решено впаять МК намертво в плату. Для начинающих не рекомендую, в случае неудачной прошивки 28-ногий МК очень неудобно заменять.
• Затем все прочие элементы.

     Эксплуатация данного модуля вольтамперметра не требует объяснения. Достаточно правильно подключить питание и измерительные цепи. Разомкнутый джемпер или кнопка – измерение напряжения, замкнутый джемпер или кнопка – измерение тока. Прошивку можно залить в контроллер любым доступным для вас способом. Из Fuse-битов, что необходимо сделать, так это включить встроенный генератор 4 МГц. Ничего страшного не случится, если их не прошить, просто МК будет работать на 1 МГц и цифры на индикаторе будут сильно мерцать. 

     А вот и фотография вольтамперметра:

     Я не могу дать конкретных рекомендаций, кроме вышесказанных, о том, как подключить устройство к конкретной схеме блока питания — ведь их такое множество! Надеюсь, эта задача действительно окажется такой легкой, как это я себе представляю.

     P.S. В реальном БП данная схема не проверялась, собрана как макетный образец, в будущем планируется сделать простой регулируемый БП с применением данного вольтамперметра. Буду благодарен тем, кто испытает в работе данный вольтамперметр и укажет на существенные и не очень недостатки. За основу взята схема от ARV Моддинг блока питания с сайта радиокот. Прошивку для микроконтроллера ATmega8 c исходными кодами для CodeVision AVR C Compiler 2.04, и плату в формате ARES Proteus можно скачать на ФОРУМЕ. Также прилагается рабочий проект в ISIS Proteus. Материал предоставил – i8086.

   Схемы блоков питания Схема вольтметра

LM3914

Здесь мы собираемся разработать простой вольтметр. Это просто, потому что в нем всего одна микросхема — LM3914 . LM3914 — это микросхема, которая управляет 10 светодиодами в зависимости от значения линейного входного напряжения.

Микросхема обеспечивает десятичный вывод, зажигая необходимый светодиод в зависимости от значения входного напряжения. Максимальный измерения входного напряжения изменяется в зависимости от опорного напряжения и напряжения питания, мы обсудим, что в более поздней части статьи.

Эту микросхему можно модифицировать для схемы защиты аккумулятора, схемы амперметра и т. Д., Но здесь мы используем ее для вольтметра. LM3914 — это 10-ступенчатый вольтметр, что означает, что он показывает изменения в 10-битном режиме. Микросхема воспринимает измеряемое входное напряжение как параметр и сравнивает его с эталонным, каждый раз, когда напряжение пересекает определенную часть эталонного сигнала, загорается соответствующий светодиод.

Микросхема запрограммирована на непосредственное управление светодиодом, поэтому дополнительное сопротивление не требуется.

Компоненты

Блок питания (5в)

Резистор 1К (3шт)

Резистор 10 кОм (2 шт.)

LM3914 IC

10 светодиодов

Конденсатор 0,1 мкФ (2 шт.).

Макетная плата и соединительные провода

Принципиальная схема и работа

Внутренняя схема LM3914 показана на рисунке ниже:

Как уже говорилось, LM3914 представляет собой 10-ступенчатый измерительный блок.Это показано на внутренней схеме выше. LM3914 представляет собой комбинацию из 10 компараторов. Каждый компаратор представляет собой операционный усилитель с повышенным опорным напряжением на его отрицательном выводе.

Теперь главное здесь в том, что измеряемое напряжение не может быть выше, чем опорное напряжение или напряжение питания чипа. Об этом нужно всегда помнить. Для достижения более высокого измерительного напряжения при постоянном входном напряжении мы будем использовать схему резистивного делителя напряжения. Он просто делит напряжение по резисторам.

Рассмотрим схему, образованную сетью, показанной на рисунке:

Итак, при входном напряжении 15 В, R1 = 11K, R2 = 1K мы имеем Vout = 15 (1/11) = 1,5 В (приблизительно).

Опорное напряжение выбирается в зависимости от требований. Контрольное значение должно быть максимальным измерительным напряжением, которое мы собираемся приложить к микросхеме. Если мы измеряем переменное напряжение с пиковым напряжением 20v мы должны выбрать ссылку на 20В.

Ссылка выбирается по уравнению:

Поскольку мы хотим измерять напряжения от 0 до 15, нам нужно выбрать R2 = 11K = 10K + 1K, R1 = 1K.

С этим мы выбрали опорное напряжение для Vref = 1,25 * 12 = 1. Итак, у нас максимальное входное напряжение до 15В.

Тем не менее, важно помнить, что выше, опорное значение больше шага напряжение и уменьшить разрешение. Скажем, относительно 20 В у нас есть шаг 2 В, любое напряжение между 2 В и 4 В невозможно измерить. Таким образом, чем выше напряжение, тем меньше точность.

Так как микросхема 10-каскадная и напряжение от 0 до 15В, то имеем 1.Шаг 5В. Таким образом, с каждым шагом измерения напряжения 1,5 В загорается дополнительный светодиод.

Подключения, которые выполняются для цепи вольтметра LM3914 , приведены ниже:

PIN3 —————————- Питание + 5В

PIN2 ——————————— земля

PIN5 —————————— + переменное напряжение

PIN1,10,11,12,13,14,15,16,17,18 ——————- подключен к светодиодам

Уровень измерения для светодиода равен,

+1.5 В, + 3,0 В, + 4,5 В, + 6,0 В, + 7,5 В, + 9,0 В, + 10,5 В, + 12,0 В, + 13,5 В, + 15,0 В.

Допустим, измеряемое напряжение 10В, горит шестой светодиод. Допустим, измеряемое напряжение 12,5В, горит девятый светодиод. Таким образом, с шагом 1,5 В мы можем измерить до 15 В.

[Также проверьте: вольтметр с микроконтроллером AVR]

.Вольтметр переменного и постоянного тока с автоподстройкой диапазона

на базе Arduino и TRMS

/ *********************************** ************************************

*

* Вольтметр переменного / постоянного тока Arduino с автоматическим выбором диапазона.

* Напряжение и частота отображаются на ЖК-экране 1602.

* Это бесплатное программное обеспечение БЕЗ ГАРАНТИЙ — используйте его на свой страх и риск!

* https://simple-circuit.com/

*

******************************* **************************************** /

#include // включить ЖК-библиотеку Arduino

// Подключения ЖК-модуля (RS, E, D4, D5, D6, D7)

LiquidCrystal lcd (8, 9, 10, 11, 12, 13);

// определение контактов канала с автоматическим переключением диапазонов

#define CH0 2

#define Ch2 3

#define Ch3 4

#define Ch4 5

const uint16_t Time_Out time_Out = 500

периодов = 10; // количество периодов измерения (только для переменного напряжения)

// переменные

byte ch_number;

const uint16_t res_table [4] = {2444, 244, 94, 47}, // сопротивления делителя напряжения в десятых долях кОм

total_res = 22444; // общее сопротивление в десятых долях кОм

uint16_t current_res;

энергозависимых байтов на;

void setup (void)

{

pinMode (CH0, OUTPUT);

pinMode (Ch2, OUTPUT);

pinMode (Ch3, OUTPUT);

pinMode (Ch4, OUTPUT);

ЖК.begin (16, 2); // устанавливаем количество столбцов и строк ЖК-дисплея

lcd.setCursor (1, 0);

lcd.print («Напряжение:»);

ch_number = 0;

ch_select (ch_number);

// Конфигурация АЦП и аналогового компаратора

ADMUX = 0x03;

ADCSRA = 0x87;

ADCSRB = (0 << ACME); // выбираем AIN1 как отрицательный вход компаратора

ACSR = 0x13; // включение аналогового компаратора

}

// аналоговый компаратор ISR

ISR (ANALOG_COMP_vect)

{

byte count = 0;

для (байт i = 0; i <50; i ++) {

если (ACSR & 0x20)

count ++;

}

if (count> 48)

per ++;

}

// основной цикл

void loop ()

{

bool dc_flag = 0; // бит флага постоянного напряжения

int32_t sum = 0; // сумма всех показаний

uint16_t n = 0; // количество отсчетов (отсчетов)

ACSR = (1 << ACI); // сброс флага прерывания аналогового компаратора

ACSR = (1 << ACIE); // разрешить прерывание аналогового компаратора

uint32_t current_m = micros (); // сохранить текущий миллис

байт current_per = per; // сохраняем номер текущего периода

while ((current_per == per) && (micros () — current_m

if (micros () — current_m> = Time_Out) {// если есть тайм-аут ==> сигнал напряжения DC

dc_flag = 1;

для (байт i = 0; i <200; i ++) {

ADCSRA | = 1 << ADSC; // запускаем преобразование

while (ADCSRA & 0x40); // ждем завершения преобразования

int16_t an = (int16_t) (ADCL | (uint16_t) ADCH << 8) - 511;

сумма + = ан;

n ++; // увеличиваем количество чтений

delay (1);

}

}

else {// здесь сигнал напряжения переменного тока

current_m = micros (); // сохраняем текущий millis ()

per = 0;

while ((per

ADCSRA | = 1 << ADSC; // запускаем преобразование

while (ADCSRA & 0x40); // ждем завершения преобразования

int32_t an = (int16_t) (ADCL | (uint16_t) ADCH << 8) - 511;

сумма + = sq (an); // sq: квадрат

n ++; // увеличиваем количество показаний

}

}

ACSR = (0 << ACIE); // отключение прерывания аналогового компаратора

uint32_t total_time = micros () — current_m; // используется для вычисления частоты

// вычисление напряжения

float v;

if (dc_flag) // если сигнал напряжения DC

v = (4 * sum) / n; // вычислить напряжение постоянного тока аналогового канала Arduino в милливольтах

else // здесь сигнал напряжения переменного тока

v = 4 * sqrt (sum / n); // вычислить среднеквадратичное значение напряжения аналогового канала Arduino в милливольтах

// вычислить фактическое (входное) напряжение в милливольтах (применить уравнение делителя напряжения)

v = v * (float) total_res / current_res;

v / = 1000; // получаем напряжение в вольтах

uint16_t v_abs = abs (int16_t (v));

if ((v_abs> = 10 && ch_number == 0) || (v_abs> = 100 && ch_number == 1) || (v_abs> = 250 && ch_number == 2)) {

ch_number ++;

ch_select (ch_number);

задержка (10);

возврат;

}

if ((v_abs <220 && ch_number == 3) || (v_abs <80 && ch_number == 2) || (v_abs <8 && ch_number == 1)) {

ch_number— ;

ch_select (ch_number);

задержка (10);

возврат;

}

char _buffer [8];

ЖК.setCursor (0, 1);

if (v <0)

lcd.print (‘-‘);

еще

lcd.print (»);

if (v_abs <10)

sprintf (_buffer, «% 01u.% 02u», v_abs, abs ((int16_t) (v * 100))% 100);

иначе, если (v_abs <100)

sprintf (_buffer, «% 02u.% 01u», v_abs, abs ((int16_t) (v * 10))% 10);

еще

sprintf (_buffer, «% 03u», v_abs);

lcd.print (_buffer);

если (dc_flag)

жк.печать («VDC»);

else {

lcd.print («VAC»);

// вычисляем частоту сигнала в Гц

uint32_t period_time = total_time / Periods;

float freq = 1000000.0 / period_time;

sprintf (_buffer, «% 02u.% 02uHz», (uint16_t) freq% 100, (uint16_t) (freq * 100)% 100);

lcd.print (_buffer);

}

задержка (500); // ждать полсекунды

}

void ch_select (byte n) {

switch (n) {

case 0:

digitalWrite (CH0, HIGH);

digitalWrite (Ch2, LOW);

digitalWrite (Ch3, LOW);

digitalWrite (Ch4, LOW);

перерыв;

case 1:

digitalWrite (CH0, LOW);

digitalWrite (Ch2, HIGH);

digitalWrite (Ch3, LOW);

digitalWrite (Ch4, LOW);

перерыв;

case 2:

digitalWrite (CH0, LOW);

digitalWrite (Ch2, LOW);

digitalWrite (Ch3, HIGH);

digitalWrite (Ch4, LOW);

перерыв;

case 3:

digitalWrite (CH0, LOW);

digitalWrite (Ch2, LOW);

digitalWrite (Ch3, LOW);

digitalWrite (Ch4, HIGH);

}

current_res = res_table [n];

}

// конец кода.

.Схема простого цифрового вольтметра

с использованием ICL7107

В этом проекте мы собираемся построить цифровой вольтметр без использования микроконтроллера. Здесь мы используем очень популярную микросхему для измерения напряжения, а именно ICL7107 / CS7107 . Используя ICL7107, мы можем построить точный и очень недорогой вольтметр. ICL7107 — это 3,5-разрядный аналого-цифровой преобразователь (АЦП), который потребляет очень мало энергии. ИС имеет внутреннюю схему для управления четырьмя семисегментными дисплеями для отображения измеренного напряжения.Она также имеет схему часов и источник опорного напряжения.

Вольтметр

— очень полезное устройство, которое может пригодиться во многих случаях, поэтому мы построили этот цифровой вольтметр на плате , чтобы его можно было легко использовать где угодно. Ранее мы построили множество схем для измерения напряжения:

Требуется компонентов:

1. LM555 -1
2. ICL7107 / CS7107 -1
3. LM7805 -1
4. Общий анод Семисегментный светодиодный дисплей -4
5. печатная плата -1
6. Клеммная колодка 2 контакта -2
7. 47 тыс. -1
8. 1к -5
9. 22к -1
10. 10К -1
11. 120 К -1
12. ПОТ 5К -1
13. 100 нФ -3
14. 10 мкФ -2
15. 100пФ -1
16. 220 нФ -1
17. 47нФ -1
18. Блок питания 9В / 12В -1
19. светодиод -1
20. Палочки Берга -2
21. 40-контактная база ИС -1
22. 8-контактная база IC -1
23. Зонд или провод
24. 1N4148 Диод -2

Принципиальная схема

и объяснение работы:

Работа схемы цифрового вольтметра очень проста.АЦП внутри ИС представляет собой интегрирующий преобразователь или аналого-цифровой преобразователь двойного типа. Внутренний АЦП этой ИС считывает измеряемое напряжение, сравнивает его с внутренним опорным напряжением и преобразует его в цифровой эквивалент. Затем этот цифровой эквивалент декодируется для семи сегментных дисплеев схемой драйвера внутри ICL7107 и затем отображается на четырех семи сегментных светодиодных дисплеях. Узнайте здесь, как можно использовать АЦП для измерения напряжения, и посмотрите демонстрационное видео в конце этой статьи, где мы измерили выходную мощность Arduino для целей тестирования.

Здесь резистор R1 и конденсатор C1 используются для установки частоты внутренних часов ICL7107. Конденсатор С2 фильтрует колебания внутреннего опорного напряжения и обеспечивает стабильное чтение на семь дисплеях сегмента. R5 отвечает за контроль диапазона вольтметра. (R5 = 1K для диапазона 0-20 В и 10K для диапазона 0-200 В). RV1 является потенциометром, который может быть использован для калибровки напряжения вольтметра или может быть установлен опорным напряжение для внутреннего АЦПА.

Эта схема включает 4 семисегментных светодиодных дисплея с общим анодом и индикатором отрицательного напряжения. Эта схема должна работать при напряжении питания 5 В, поэтому мы использовали микросхему стабилизатора напряжения 7805 для подачи напряжения 5 В в схему, а также для предотвращения повреждения ICL7107.

Источник отрицательного напряжения: Здесь нам также необходимо подать отрицательное питание на контакт номер 26 ICL7107, для которого мы использовали 555 IC. Микросхема таймера 555IC сконфигурирована здесь как мультивибратор ASTABLE.Конденсатор здесь можно заменить, однако следует выбирать максимальное отрицательное напряжение. Если выбранная емкость не подходит, то получить максимальное отрицательное напряжение на выходе мы не сможем. Здесь мы использовали 100 нФ и 10 мкФ. Проверьте здесь, как мы можем использовать микросхему таймера 555 для создания отрицательного напряжения.

Проектирование схем и печатных плат с использованием EasyEDA:

EasyEDA — это не только универсальное решение для схемотехнического ввода, моделирования схем и проектирования печатных плат, они также предлагают недорогие услуги по поиску прототипов печатных плат и компонентов.Недавно они запустили свою службу поиска компонентов, где у них есть большой запас электронных компонентов, и пользователи могут заказывать необходимые компоненты вместе с заказом печатной платы.

При разработке схем и печатных плат вы также можете сделать свои схемы и печатные платы общедоступными, чтобы другие пользователи могли их копировать или редактировать и извлекать выгоду из этого. Мы также сделали общедоступными все макеты схем и печатных плат для этого цифрового вольтметра . используя ICL7071, проверьте ссылку ниже:

https: // easyeda.com / circuitdigest / Вольтметр-68b3b31dc1d548a4954d55b24f77110e

Ниже приведен снимок верхнего слоя компоновки платы из EasyEDA. Вы можете просмотреть любой слой (верхний, нижний, Topsilk, нижний слой и т. Д.) Печатной платы, выбрав слой в окне «Слои».

Вы также можете просмотреть фото PCB , используя EasyEDA:

Расчет и заказ образцов онлайн:

После завершения проектирования печатной платы вы можете щелкнуть значок Fabrication output , который переместит вас на страницу заказа печатной платы.Здесь вы можете просмотреть свою печатную плату в программе просмотра Gerber Viewer или загрузить файлы Gerber вашей печатной платы. Здесь вы можете выбрать количество плат, которые вы хотите заказать, сколько слоев меди вам нужно, толщину печатной платы, вес меди и даже цвет печатной платы. После того, как вы выбрали все параметры, нажмите «Сохранить в корзину» и завершите заказ. Недавно они значительно снизили цены на печатные платы, и теперь вы можете заказать 10 шт. 2-слойных печатных плат размером 10 см x 10 см всего за 2 доллара.

Вот печатных плат , которые я получил от EasyEDA:

Ниже приведены фотографии после пайки компонентов на печатной плате :

Здесь, в этом проекте, мы измерили выходное напряжение Arduino для тестирования, посмотрите демонстрационное видео ниже.

.