Site Loader
Posted on 14.03.1988

Содержание

Вольтметр на микроконтроллере

Прошлым летом по просьбе знакомого разработал схему цифрового вольтметра и амперметра. В соответствии с просьбой данный измерительный прибор должен быть экономичный. Поэтому в качестве индикаторов для вывода информации был выбран однострочный жидкокристаллический дисплей. Вообще этот ампервольтметр предназначался для контроля разрядки автомобильного аккумулятора.


Поиск данных по Вашему запросу:

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.

Содержание:

  • Схема. Вольтметр на микроконтроллере ATtiny2313
  • PicHobby.lg.ua
  • Вольтметр на микроконтроллере AVR на 6 каналов измерения напряжения
  • Простой вольтметр на микроконтроллере для автомобиля (PIC16F1827)
  • Please turn JavaScript on and reload the page.
  • ВОЛЬТМЕТР НА МИКРОКОНТРОЛЛЕРЕ
  • Тег Вольтметр

ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Новые технолоджИ — цифровой вольтметр амперметр своими руками

Схема. Вольтметр на микроконтроллере ATtiny2313


Прошлым летом по просьбе знакомого разработал схему цифрового вольтметра и амперметра. В соответствии с просьбой данный измерительный прибор должен быть экономичный. Поэтому в качестве индикаторов для вывода информации был выбран однострочный жидкокристаллический дисплей. Вообще этот ампервольтметр предназначался для контроля разрядки автомобильного аккумулятора. А разряжался аккумулятор на двигатель небольшого водяного насоса. Насос качал воду через фильтр и опять возвращал ее по камушкам в небольшой прудик на даче.

Вообще в подробности этой причуды я не вникал. Не так давно этот вольтметр опять попал ко мне у руки для доработки программы. Все работает как положено, но есть еще одна просьба, чтобы установить светодиод индикации работы микроконтроллера. Дело в том, что однажды, из-за дефекта печатной платы, пропало питание микроконтроллера, естественно функционировать он перестал, а так как ЖК-дисплей имеет свой контроллер, то данные, загруженные в него ранее, напряжение на аккумуляторной батарее и ток, потребляемый насосом, так и остались на экране индикатора.

Ранее я не задумывался о таком неприятном инциденте, теперь надо будет это дело учитывать в программе устройств и их схемах. А то будешь любоваться красивыми циферками на экране дисплея, а на самом деле все уже давно сгорело. В общем, батарея разрядилась полностью, что для знакомого, как он сказал, тогда было очень плохо. Схема прибора с индикаторным светодиодом показана на рисунке.

Так, как все это работает исключительно в теплое время года, то индикатор и контроллер можно приобрести самые дешевые. А нам надо для корректного вывода информации на экран ЖКИ, чтобы один разряд был равен 10 мВ или 0,01 В. Поэтому в схеме предусмотрены масштабирующие цепи. Для напряжения, это регулируемый делитель, состоящий из резисторов R5 и R7. Для коррекции показаний величины тока служит масштабирующий усилитель, собранный на одном из операционных усилителей микросхемы DA1 — DA1. Регулировка коэффициента передачи этого усилителя осуществляется с помощью резистора R3 величиной 33к.

Лучше, если оба подстроечных резистора будут многооборотными. Служит для уменьшения влияния на оцифровку шумов и импульсных помех, за счет стопроцентной, отрицательной, частотно независимой обратной связи. Для уменьшения шумов и помех при преобразовании величины тока, служит П образный фильтр, состоящий из С1,С2 и R4.

В большинстве случаев С2 можно не устанавливать. В качестве датчика тока, резистор R2, используется отечественный заводской шунт на 20А — 75ШСУ,5. При токе, протекающем через шунт в 20А, на нем упадет напряжение величиной 0, В по паспорту на шунт.

Конечно, можно применить и самодельные шунты, откорректировав коэффициент усиления усилителя DA1.

И так, исходя из выше сказанного, вольтметр имеет верхний предел — 50 вольт, а амперметр — 20 ампер, хотя при шунте, рассчитанном на 50 ампер, он будет измерять 50А. Так, что его можно с успехом установить в других устройствах. Теперь о доработке, включающей в себя добавление индикаторного светодиода. В программу были внесены небольшие изменения и теперь, пока контроллер работает, светодиод моргает с частотой примерно 2 Гц.

Время свечения светодиода выбрано 25мсек, для экономии. Можно было бы вывести на дисплей моргающий курсор, но сказали, что со светодиодом нагляднее и эффектнее. Вроде все.

Один из вариантов готового устройства, реализованного Алексеем. К сожалению фамилии не знаю. Спасибо ему за работу и фото. Привет, Борис.

Спасибо за оценку. Кстати программированием я занялся на 59 году своей жизни. На сайт выкладываю разработки, которые в первую очередь интересны мне. Я просто физически не могу удовлетворять все ваши просьбы, в месяц на сайте в среднем бывают человек.

Привет, Игорь. ЖКИ купил на ебэй, так что ни каких опознавательных знаков на нем нет, а вообще подойдет любой с контроллером Здравствуйте Валерий Юрьевич. Собрал ваш вольтметр и амперметр на Pic16F и однострочном ЖК Уменя высветились 6 квадратиков,пробывал впаять двухсточный такаяже бида,только на двух строчном горит вся строка, подскажите в чём может быть дело?

Привет, Григорий. Трудно из далека конкретно указать на неисправность. В таких случаях в основном виноваты ошибки в монтаже, КЗ между дорожками, грязь на плате после монтажа, плохие контакты в панельках микросхемы. Светодиод у меня мигает,это говарит отом что контроллер работает.

Монтаж проверя всё впорядке,контраст тоже работает,может быть причина в ЖК? Его я покупал в чип и дипе. Уже незнаю на что думать. К сожалению проверить это можно только заменой. Извини, но помочь тебе из своего дома не могу. Доброго времени суток.

Скажите вашу схему можно использовать для лабораторное блока питания?

И возможно использовать другой шунт, например от старого китайского мультиметра, мне ток большой не надо до 5А. Привет, Алексей. Это устройство и предназначено для блоков питания.

И шунт можно поставить другой. Резистором 11 откорректируешь показания амперметра. У меня еще один вопрос, дисплей только одна строчный? Изменением одной прошивки не получится, надо будет вводить переключатель диапазонов измерения, а это повлечет за собой и изменение всей схемы.

Схему собрал все работает, правда пока тока на макете. Печатку сделаю и можно устанавливать в БП. Хочу сделать по размерам дисплея, чтоб одно устройство получилось. Когда устройство будет готово, то если не жалко, можешь прислать рисунок печатной платы для других начинающих радиолюбителей. Как обещал сделал печатную плату, тока как её прикрепить, не могу понять!? Сделал правда под себя и пока еще не проверял в железе, так, что если будут ошибки можете ругать.

Как соберу все в железе постараюсь выложить фото, если будет интересно. Вы можете предоставить исходник, который я возьму за основу для своей прошивки, или Вы обеспокоены авторским правом? Привет, не знаю как величать, в силу своего возраста, я обеспокоен только своим здоровьем, а исходник вышлю. Привет Алексей! Здравствуйте форумчане!

Надеюсь, эту поделку не будешь продавать? Хотелось бы увидеть осциллограммы пульсаций под нагрузкой, хотя это уже совсем другая тема. Скоро заеду к тебе друг мой, будем обмывать твою поделку! Доброое время суток! Заранее благодарен. Здравствуйте,собрал схему вашего ампервольтметра но она не запускается, на экране дисплея горят правые восемь квадратиков. Дисплей из китая модель А, программатор genius G при загрузке прошивки выдает предуприждение.

Non configuration worde in the HEX file. Please set it after the ioading, но файл записывается. Дисплей подключаю так,. Привет, Павел, сперва по идее необходимо разобраться с программатором. По всей вероятности он не видит установленные биты конфигурации.

Вообще, у PIC контроллеров вся конфигурация записана непосредственно в хексе. Надеюсь, разберешься. Кондеры подкидывал и параллельно шунту и параллельно резистору обратной связь усилителя тока.

Привет, Павел. Не спеши, подумай, и все получится. Схема рабочая, полторы тысячи скачек и вопрос только у тебя. Доброго дня Валерий Юрьевич , собрал в железе и при тестировании нашел что в раене 4х ампер показания измерителя с мультиметром совпадают, если ниже то уменьшаются на ма гдето к примеру на мультиметре ма а на дисплее измерителя 0. Если выше 4х ампер то при 7,5А на мультиметре а на дисплее измерителя 7,7А.

Попробовал различные шунты и разные схемы включения LM результат тотже. Как можно добиться линейности показаний. Привет Сергей. На этих элементах очень сложно.


PicHobby.lg.ua

Введите цифры и буквы. Войти Регистрация Восстановление пароля Войти Запомнить меня. Введите цифры и буквы Зарегистрироваться. Получить ссылку на изменение пароля. Все Коллективные Персональные Найти.

Базовая схема вольтметра постоянного тока на микроконтроллере P89LPC В статье рассматривается способ измерения напряжения постоянного.

Вольтметр на микроконтроллере AVR на 6 каналов измерения напряжения

Базовая схема вольтметра постоянного тока на микроконтроллере P89LPC В статье рассматривается способ измерения напряжения постоянного тока с использованием встроенного в микроконтроллер аналогового компаратора. Предложенная схема вольтметра постоянного тока использует минимальное количество внешних компонентов. Дополняя предложенную схему можно построить многофункциональные измерительные приборы. Летом г. Фирма Philips предложила новое семейство микроконтроллеров со старым, хорошо известным российским разработчикам 51 ядром. В микроконтроллеры семейства LPC включены очень многие, появившиеся в последние годы, аппаратные решения, повышающие надежность работы и функциональную насыщенность этих приборов. Вот только короткий перечень дополнительных возможностей микроконтроллеров P89LPC9xx относительно базовой модели стандартного представителя 51 семейства: сторожевой таймер, системный таймер, шестикратно ускоренное ядро, стабильный внутренний RC генератор, режимы пониженного энергопотребления, внутрисхемное программирование, возможность программного сброса и возможность использования Flash памяти программ для записи и чтения данных из программы пользователя, контроль провалов напряжения питания, а также встроенные аналоговые компоненты. Именно последнее обстоятельство: наличие аналоговых компараторов, раскрывает огромные возможности построения схем приборов с минимальным количеством внешних компонентов. Основы предлагаемой схемы вольтметра является микроконтроллер P89LPC смотри рис.

Простой вольтметр на микроконтроллере для автомобиля (PIC16F1827)

Преобразует некий аналоговый сигнал в цифровой. Битность АЦП определяет точность преобразования сигнала. Время преобразования — соответственно скорость работы АЦП. АЦП встроен во многих микроконтроллерах семейства AVR и упрощает использование микроконтроллера во всяких схемах регулирования, где требуется оцифровывать некий аналоговый сигнал.

Принцип работы вольтметра основан на методе преобразования измеряемого напряжения в частоту с помощью однократного интегрирования. Это позволяет, по сравнению с микроконтроллерами, имеющими встроенные десятиразрядные АЦП, получить большую разрешающую способность в широком интервале измеряемого напряжения.

Please turn JavaScript on and reload the page.

Схему вы можете видеть посмотреть рисунке, а полный вариант с прошивкой и печатной платой в программе Sprint Layout и некоторыми фотографиями проекта вы можете скачать по ссылке чуть выше. Вольтметр используется для измерения напряжения в диапазоне ,99 вольт и этот интервал разделен в два периода — , и ,99 вольта. Переключение с одного интервала в другой полностью автоматическое. Входное сопротивление первого участка — кОм, второго около кОм. Принцип работы цифрового измерительного прибора основан на методе преобразования измеряемого напряжения в частоту с применением операции интегрирования.

ВОЛЬТМЕТР НА МИКРОКОНТРОЛЛЕРЕ

Целью написания данной статьи является разработка встраиваемого цифрового вольтметра для измерения сетевого напряжения В. Все началось с того, что у моего товарища возникла необходимость контролировать напряжение сети, для этого есть много способов. Самый простой — это контроль с помощью китайского цифрового мультиметра, так как он обеспечивает с приемлемой точностью измерение напряжения переменного тока. Тут есть некоторые факторы — в распределительном щитке не осталось лишнего места для установки хоть самого маломощного реле напряжения 2 модуля , и слегка завышенная цена на эти устройства. Покупные стрелочные вольтметры не обеспечивают приемлемой точности. Значит — есть выход из положения — изготовить цифровой встраиваемый вольтметр.

Схема простого цифрового вольтметра сетевого напряжения на микроконтроллере. вольтметр переменного напряжения в на attiny26 — меандр.

Тег Вольтметр

Простой робот с фотодатчиком для следования по линии. Появилась задача создать трехканальный вольтметр для автомобиля, для того чтоб следить за бортовым напряжение, током зарядки-разрядки аккумулятора и всякого по мелочам. В итоге была создана эта схема:.

Дистанционный вольтметр на микроконтроллере AVR — устройство, позволяющее удалённо измерять уровень переменных напряжений от нескольких источников в данном исполнении — 6 каналов и отображать полученные данные на шести дисплеях, каждый из которых это трёхразрядный семисегментный индикатор. Цифровой вольтметр на AVR обеспечивает постоянный контроль энергоснабжения оборудования, которое расположено на некотором расстоянии от рабочего места оператора. Сейчас устройство используется для измерения напряжения трех фаз на входе и на выходе промышленного нормализатора напряжения — трехфазного стабилизатора. Место оператора удалено от стабилизатора на расстояние около м. Соединение частей вольтметра выполнено обычной телефонной парой лапшой.

Это простой вольтметр до 30 вольт на основе PIC16F микроконтроллера с разрядный АЦП и трех 7-ми сегментных светодиодных индикаторов. Вы можете использовать эту схему для того, чтобы измерить до 30 В постоянного тока.

RC-метр без микроконтроллера 14 комментариев Лёфка Гузов Ответить Собрал на маленькой Atmega8, вместо кт — поставил помоему C, если вообще без транзисторов яркость падает. Кстати идея с транзистором для смещения точки не сработает — тут дело в принципе индикации. Например, отображаем все нули: с контроллера идет напряжение на сегмент A, программа считает, что он нужен для всех разрядов и на все аноды идет сигнал и т. То есть всегда будет такакя точка, когда задействованы три анода, а это означает что точка будет светиться и на других разрядах, только немного тусклее.

Вольтметр на PIC16F — статья, в которой расскажу о самостоятельной сборке цифрового вольтметра постоянного тока с пределом В. В статье приводится схема вольтметра на PIC16F, а также печатная плата и прошивка. Вольтметр использовал для организации индикации в лабораторном блоке питания. За основу конструкции взята схема автора Н.


Схема. Миниатюрный вольтметр на микроконтроллере

      Предлагаемый вольтметр предназначен для измерения постоянного и переменного напряжений, он имеет светодиодный индикатор, а его габаритные размеры немногим более размеров спичечного коробка. Благодаря малым габаритам и возможности работы в условиях плохой освещенности его можно использовать в походных условиях, например, для контроля элементов питания радиоаппаратуры, аккумуляторной батареи автомобиля и т. д.

      Ассортимент портативных электроизмерительных приборов, выпускаемых в настоящее время производителями, очень широк. Среди радиолюбителей заслуженную популярность получили доступные, практически каждому, цифровые мультиметры серии М83х. Но при всей своей популярности они не лишены недостатков. Так, отсутствие подсветки делает затруднительным процесс измерения в условиях недостаточной освещенности. Переключатель режимов измерения зачастую изнашивается раньше, чем выходит из строя сам мультиметр. Непрактичным является использование такого источника питания, как батарея 6F22 напряжением 9 В. Малый срок хранения и службы, а также склонность к вытеканию электролита знакомы многим. Поэтому радиолюбители разрабатывают различные измерительные приборы, которые лишены указанных недостатков и решают более ограниченный круг задач. Способствует этому доступность микроконтроллеров со встроенными аналого-цифровыми преобразователями (АЦП).

      Предлагаемый вольтметр имеет три предела измерения постоянного напряжения — 9,99, 99,9 и 999 В, которые переключаются автоматически, и два предела для переменного (50 Гц) — 70 и 700 В. При измерении постоянного напряжения шаг отсчета равен единице, а при измерении переменного -двум единицам младшего разряда.
Питание осуществляют от батареи из двух гальванических элементов напряжением по 1,5 В типоразмера ААА. Потребляемый ток зависит от отображаемого значения и изменяется от нескольких до 20 мА.

      Основой устройства (рис. 1) является микроконтроллер ATmega8L. Его выбор обусловлен наличием достаточного числа портов ввода—вывода для управления светодиодной матрицей HG1 без применения дополнительных микросхем, наличием встроенных десятиразрядного АЦП и источника образцового напряжения (2,56 В). Преобразование входного напряжения в цифровой код выполняет АЦП, а измеренное значение (три разряда) выводится в виде бегущей строки на светодиодную матрицу HG1.
При этом одновременно видны только два символа. Пример индикации напряжения 2,75 В показан на рис. 2. Как показала практика, такой способ вывода информации не вызывает затруднений при ее считывании. Поскольку в устройстве не требуется с большой точностью выдерживать временные интервалы, то с целью снижения потребляемого тока и упрощения схемы работа микроконтроллера DD1 тактируется встроенным RC-генератором с частотой 1 МГц.

      Программа для микроконтроллера написана на языке ассемблера, отлажена и откомпилирована в среде AVR Studio 4.14. В первой строке директивой .include имеется ссылка на файл m8def.inc. Он содержит описания предопределенных имен регистров и констант микроконтроллера и входит в состав среды AVR Studio 4.14.
После включения питающего напряжения линии РВО—РВ4 (выводы 14—18) микроконтроллера DD1 конфигурируются как выходы для управления строками, а линии PDO—PD6 (выводы 2—6, 11,12) — столбцами матрицы 1-1(31. Сигналы на линиях РС4, РС5 (выводы 27, 28) управляют излучающими диодами оптопары U1, резисторы R12, R13 — токоограничивающие. Линии ADC2 и ADC3 (выводы 25 и 26) сконфигурированы как входы встроенного АЦП. Переключателем SA2 осуществляют изменение режимов работы устройства:
— измерение постоянного напряжения с автоматическим выбором предела измерения;
— измерение переменного напряжения на пределе 700 В;
— измерение переменного напряжения на пределе 70 В.

      Входная цепь вольтметра состоит из резисторов R1—R7, R9, R10, диода VD1 и оптопары U1 и образует делитель напряжения с изменяемым коэффициентом передачи. Его изменение осуществляется подключением резисторов R9, R10 через полевые транзисторы оптопары U1. Когда они отключены, установлен предел измерения 9,99 В, при подключении резистора R10 будет установлен предел 99,9 В, а резистора R9 — 999 В. С выхода делителя напряжение, пропорциональное входному, поступает на линию ADC3 (вывод 26) микроконтроллера DD1. Выбор указанной оптопары обусловлен ее способностью работать при низком управляющем напряжении (1,1…1,6 В), кроме того, как показала практика, сопротивление открытого ключа уже при токе 0,5 мА через управляющий светодиод составляет около 10 Ом и практически не изменяется при дальнейшем повышении тока до номинального значения 5 мА. Использование последовательного соединения четырех резисторов R1—R4 мощностью 0,5 Вт обусловлено необходимостью обеспечить надежную работу, поскольку их максимальное рабочее напряжение составляет 250 В.

      Напряжение минусовой полярности на входе микроконтроллера DD1 не должно превышать 0,5 В. Диод VD1 ограничивает напряжение этой полярности до 0,5…0,6 В. Поскольку на вход АЦП микроконтроллера это напряжение поступает через делитель напряжения R5—R7, оно не превысит 0,25…0,3 В на любом из пределов. Кроме того, при измерении переменного напряжения диод VD1 выполняет функции выпрямителя.
Защитный диод VD2 ограничивает значение напряжения на входе АЦП микроконтроллера до 3,1…3,2 В, что снижает вероятность его выхода из строя при нарушении работы управляемого делителя напряжения. Дроссель L1 и конденсатор СЗ образуют фильтр питания аналоговых узлов микроконтроллера DD1. Конденсатор С4 снижает уровень помех на встроенном источнике образцового напряжения 2,56 В. Резисторы R11, R8 образуют делитель напряжения источника питания, с его выхода напряжение поступает на второй вход АЦП (вывод 25) микроконтроллера DDL Необходимость использования резистивного делителя обусловлена тем, что напряжение на входе АЦП не должно превышать 2,56 В.

      По окончании конфигурирования выводов микроконтроллера на индикатор HG1 выводятся символы «ПР», после которых отображается трехзначное число номера версии программы микроконтроллера (константа vers в программе). Затем выводится условный символ батареи, затем отображается ее напряжение. Если переключатель SA2 установлен в положение «= Автомат», микроконтроллер DD1, начиная с большего предела измерения (999 В), измеряет напряжение и сравнивает полученное значение с верхним порогом переключения предела. Если это значение равно или больше порога, микроконтроллер DD1 с помощью встроенного мультиплексора отключает вывод 26 от входа АЦП и подает управляющее напряжение на оба светодиода оптопары U1, снижая коэффициент передачи входного делителя до минимума. Одновременно на индикаторе HG1 появляется сообщение о перегрузке в виде символов «OL». Если напряжение, вызвавшее перегрузку, не будет отключено, символы начнут мигать.

      При входном напряжении, меньшем верхнего порога, микроконтроллер сравнивает его с нижним порогом переключения предела, и если напряжение меньше, будет включен предел 99 В и процедура измерения повторится. При напряжении, большем нижнего порога, его значение запоминается. Измерение будет повторяться столько раз, сколько указано в константе midlcikl Микроконтроллер выберет максимальное из измеренных значений и выведет его на индикатор HG1. Использование максимального значения, а не среднего, по мнению автора, на практике оказывается более востребовано.

      Минимальное напряжение питания микроконтроллера ATmega8L составляет 2,7 В, но, как правило, он сохраняет работоспособность при снижении напряжения до 2,1…2,2 В. Однако при таком снижении питающего напряжения встроенный источник образцового напряжения теряет стабильность и напряжение на выводе 21 становится практически равным напряжению питания, что в конечном счете приведет к завышению показаний. Для устранения этого недостатка и расширения интервала питающего напряжения в программе микроконтроллера предусмотрены контроль напряжения источника питания и коррекция результатов измерений.

      Коррекция основана на измерении напряжения еще одного встроенного в микроконтроллер источника образцового напряжения (1,3 В) и в сравнении измеренного значения с истинным (константа lowbat). Процедура измерения питающего напряжения выполняется перед началом каждого цикла измерения. При напряжении более 2,6 В измеренное значение совпадет со значением константы, при меньшем — оно превысит это значение, что и будет сигналом для выполнения процедуры коррекции. Коэффициент коррекции, на который умножается результат преобразования АЦП, определяется, как отношение значения константы lowbat к измеренному значению напряжения источника
образцового напряжения 1,3 В. Для информирования о том, что напряжение питания менее 2,6 В и индицируемое значение прошло программную коррекцию, на индикатор HG1 выводится символ примерного равенства. Следует отметить, что при снижении напряжения питания уменьшаются и границы переключения пределов измерения. Так, при напряжении питания 2,2 В и измерении постоянного напряжения пределы составят 8,58, 85,8 и 858 В, а при измерении переменного напряжения — 60,6 и 606 В.

      При измерении переменного напряжения на одном из выбранных пределов микроконтроллер также выполняет измерение и сравнивает его с верхним порогом переключения предела. Если порог превышен, то осуществляются операции, как и при измерении постоянного напряжения. Число измерений задает константа midlcikl, после этого определяется среднее значение, которое умножается на 1,111 (перевод в действующее значение) и затем на 2 (выпрямление однополупериодное), при необходимости также выполняется программная коррекция.

      В устройстве предусмотрены меры по снижению потребляемого тока. Так, модуль АЦП микроконтроллера включается только на время измерения и выполняет преобразование входного напряжения в код в режиме шумопонижения (ADC Noise Reduction), при котором вычислительное ядро и некоторые другие модули микроконтроллера отключены. Такая организация процесса измерения повышает точность преобразования. Предусмотрено также автоматическое выключение устройства по истечении заданного числа полных циклов отображения на индикаторе HG1 (константа offcikl) при этом потребляемый ток уменьшается до 20 мкА. Продолжительность одного полного цикла составляет 2,3…2,5 с. При указанном в программе значении этой константы выключение произойдет примерно через 15 мин, но только при выполнении одного из следующих условий:
— установлен предел 9,99 В;
— установлен предел 99,9 или 999 В, и входное напряжение равно нулю.
      Такой порядок автоматического выключения применен для уменьшения вероятности повреждения выключенного прибора при не отключенном входном напряжении. Для предупреждения о предстоящем автоматическом выключении предусмотрено соответствующее сообщение — анимированное изображение часов. При указанном в программе значении константы message предупреждение появляется примерно за одну минуту до отключения.

      Все детали смонтированы на печатной плате из двусторонне фольгированного стеклотекстолита толщиной 1 мм (рис. 3 и рис. 4). Применены резисторы МЛТ, оксидный конденсатор -импортный, остальные — К10-17, дроссель — ЕС24. Можно применить оптопару КР293КП4 с любым буквенным индексом, диод 1N4007 заменим на КД257Д, КД258Д, 1N4249, ERB12-10, КД102А — на КД102Б, КД103А, светодиодная матрица АЛС340А1 — на ЗЛС340А1. Переключатель SA1 — движковый EG1249 на два положения, SA2 — также движковый EG2308 на три положения, у них с корпуса удалены крепежные выводы.

      Гнезда XS1, XS2 -одиночные цанговые зажимы от импортного разъема, с платой они соединены гибкими изолированными проводами, которые закреплены проволочным бандажом с последующей пайкой. Взамен низковольтного микроконтроллера ATmega8L можно применить микроконтроллер ATmega8, рассчитанный для работы с напряжением питания 4,5…5,5 В, но предварительно следует убедиться в его работоспособности при питании от напряжения 3 В. Микроконтроллер устанавливают в панель, при этом ее выводы 1,9,10, 13и19 удалены, а отверстия на плате для них не предусмотрены. Для гальванических элементов на плате смонтированы пружинящие металлические пластины. Внешний вид платы показан на рис. 5, она установлена в пластмассовый корпус с габаритными размерами 57x37x19 мм (рис. 6).

      Загрузку кодов программы в память микроконтроллера можно выполнить программой PonyProg www.    www.lancos.com . Разряды конфигурации устанавливают в соответствии с рис. 7. В исходном тексте программы предусмотрена константа koef, позволяющая задавать коэффициент перевода кода АЦП в напряжение, отображаемое на индикаторе HG1. Это, в свою очередь, позволяет использовать резисторы R1—R7, R9, R10 с номиналами, отличными от приведенных на схеме. Значение этой константы можно определить по формуле
koef = 100 Uo6p (R1+R2+R3+R4+R5+ +R6+R7)/(1024R7),
где Uобр — фактическое значение источника образцового напряжения (2,56 В), мВ. В исходном тексте koef =1000, что соответствует Uобр = 2,58 В. При выборе значений сопротивления резисторов R1—R7 и заданном значении 11обр должно выполняться условие 978 < koef <1000.

      При налаживании устройство подключают к источнику напряжения, значение которого измеряют с высокой точностью эталонным вольтметром. На пределе 9,99 В подают напряжение около 9 В, и подборкой резисторов R3—R5 уравнивают показания. Затем увеличивают выходное напряжение до 90 В и сравнивают показания подборкой резистора R10. Аналогичную процедуру повторяют с резистором R9, подав на вход напряжение 200…300 В. Сопротивления резисторов R11 и R8 могут отличаться от приведенных на схеме, но неизменным должно остаться их отношение R11/R8 = = 0,5, поэтому их следует подобрать с отклонением не более 1 %.

      Как было отмечено выше, для программной коррекции показаний предусмотрен контроль снижения напряжения питания . При налаживании необходимо выполнить измерение фактического значения напряжения встроенного образцового источника 1,3 В при питающем напряжении 2.6…3 В, а затем откорректировать константу lowbat в исходном тексте программы и откомпилировать ее заново. Поскольку источник образцового напряжения 1,3 В не имеет внешнего выхода, измерение его напряжения выполняется программно. Для этого при включенном устройстве вывод 13 микроконтроллера DD1 временно соединяют с общим проводом. При этом на индикаторе HG1 отобразится трехзначное число, соответствующее напряжению этого образцового источника. Значение константы lowbat в программе следует увеличить на одну-две единицы относительно измеренного значения.

Прилагаемые файлы:    12_27_44__13_05_2010.zip

В. КЕЛЕХСАШВИЛИ, г. Волгодонск
«Радио» №4 2009г.

Похожие статьи:
Частотомер на микроконтроллере
Восстановление конфигурации микроконтроллеров AVR
Миниатюрный импульсный источник питания
Лабораторный блок питания на микроконтроллере
Преобразователь USB-COM-LPT на микроконтроллере
Усовершенствованный термометр-термостат на микроконтроллере
Часы с термометром и барометром на микроконтроллере ATmega8
Автомат световых эффектов на микроконтроллере
Лабораторный источник питания с микроконтроллерным управлением
Универсальный таймер на PIC-контроллере

Post Views: 2 669

Цифровой вольтметр на базе микроконтроллера HT46R63

на базе микроконтроллера HT46R63

В данной статье рассматривается применение микроконтроллера HT46R63 фирмы Holtek
Semiconductor для разработки цифрового вольтметра. Основная идея заключается в использовании микроконтроллера для преобразования измеряемого напряжения
в соответствующее цифровое значение и отображения на ЖКиндикаторе после программной обработки. Так как HT46R63 имеет встроенный аналогоцифровой преобразователь и драйвер ЖКИ, схема вольтметра очень проста.

Рис. 1

HT46R63 представляет собой восьмиразрядный однократно программируемый (ОТР) микроконтроллер Holtek нового поколения со встроенным АЦП и драйвером ЖКИ. Внутренняя ОТР-память емкостью 4 К и 32 линии ввода-вывода
значительно упрощают построение интерфейса с внешними устройствами, например, с клавиатурой. Возможность напрямую работать с ЖК-индикатором 19*4 обеспечивается встроенным драйвером ЖКИ. С помощью этого микроконтроллера можно управлять внешними достаточно мощными приборами (симисторами или реле). Встроенный
восьмиканальный АЦП может непосредственно контролировать внешние аналоговые сигналы (индикаторы состояния батарей, измерители тока и температуры), четырехканальным восьмиразрядным ШИМ с цифро-аналоговым преобразователем можно управлять внешними устройствами или оборудованием.

Рабочее напряжение HT46R63 составляет 2,2–5,5 В, что позволяет использовать этот микроконтроллер для различных устройств потребительского рынка
и промышленности с индикацией на ЖК-панелях, например, в водонагревателях, печах СВЧ, цифровых камерах, автомобильных системах и т. п.

Набор программных и аппаратных средств, объединенных в систему разработки HT-IDE30000, дополняет линейку микроконтроллеров Holtek. Эмуляция
в реальном времени, модификация регистров памяти, аппаратная реализация точек останова, трассировочные анализаторы и т. д. являются стандартными
составляющими HT-IDE30000 и предоставляют разработчикам средства, необходимые для быстрой и эффективной разработки и отладки изделия. Дополнительная возможность моделирования ЖК-панели позволяет разработчику полностью провести наладку без подключения непосредственно к ЖКИ.

Основные характеристики HT46R63

Таблица 1

Тактовая частота HT46R63 определяется внешней RC-цепью или кварцевым резонатором. В качестве
опорного напряжения AVDD используется напряжение питания VDD. Структура микроконтроллера приведена на рис. 1, варианты конструктивного оформления — на рис. 2.

Рис. 2

В случаях повышенной нагрузки на источник питания, провалов напряжения питания
и электрических помех точность преобразования будет ниже, чем определено в технических характеристиках. Встроенный АЦП имеет в своем составе три регистра — ADR (21H), ADCR
(22H) и ACSR (23H). В регистр ADR заносятся результаты аналого-цифрового преобразования. Его содержимое для получения данных должно быть считано после завершения работы АЦП. Номер канала АЦП, выбор аналогового канала, установка бита запуска преобразования и флага окончания преобразования задаются регистром управления ADCR. Чтобы запустить аналого-цифровое преобразование, надо после выбора аналогового канала, сигнал
с которого необходимо обработать, установить бит запуска START. По окончании работы АЦП бит ЕОСВ очищается и устанавливается запрос на прерывание от АЦП (если оно предварительно установлено). Для выбора источника тактирования АЦП предназначен регистр ACSR.

Ввод-вывод данных в микроконтроллере HT46R63 осуществляется через 32 двунаправленные линии ввода-вывода, обозначенные РА-РD и отображаемые в областях памяти [12Н], [14Н], [16Н] и [18Н] соответственно.

Все эти порты, имеющие собственные регистры управления РАС, РВС, РСС и РDС, могут использоваться как для операций ввода, так и операций вывода с каждой линией ввода-вывода.

Принцип работы цифрового вольтметра

Основной принцип работы цифрового вольтметра прост — преобразование аналогового сигнала в цифровой, результат отображается в цифровом виде. Наличие АЦП в соста-
ве HT46R63 позволяет обойтись без дополнительного преобразователя.

Помимо аналого-цифрового преобразователя необходимо программное и аппаратное обеспечение для отображения результата
на ЖКИ, так как после преобразования сигнал имеет шестнадцатеричный вид, а для отображения на ЖК-панели он должен быть в десятичной форме. Эта проблема снимается наличием в составе HT46R63 драйвера ЖКИ.
Более того, фирма Holtek поставляет программу моделирования ЖК-панели, что позволяет разработчику полностью отладить систему без «живого» ЖКИ.

Чтобы вывести результат измерения на ЖКИ, необходимо установить ВР (Bank pointer) в 1 и выбрать соответствующую таблицу из памяти ЖКИ. Отображаемые данные будут храниться по адресу 40Н – 53Н.

Принципиальная схема

Принципиальная схема цифрового вольтметра, состоящая из микроконтроллера, ЖКИ и нескольких внешних элементов, показана на рис. 3.

Рис. 3

При разработке устройства и его тестировании использовались микросхемы TICE46SER0000A и HT-IDE3000.

Программа цифрового вольтметра состоит из четырех основных блоков:

  1. выполнение АЦ-преобразования;
  2. чтение регистра ADR;
  3. преобразование результата измерения в десятичную форму;
  4. отображение результата измерения на ЖК- панели.

Аналогоцифровое преобразование

Чтобы использовать АЦП микроконтроллера HT46, необходимо выполнить следующее:

  1. сконфигурировать каналы порта В установкой PCR2, PCR1 и PRC0;
  2. выбрать канал для АЦП установкой ACS2, ACS1 и ACS0. Выбранный канал должен быть сконфигурирован;
  3. установить бит ADCR.7 = 0>1>0 для запуска преобразования, ЕОС будет находиться в 1, пока будет идти этот процесс;
  4. ожидать завершения 76 тактов АЦП для окончания преобразования, после чего ЕОС устанавливается в 0 (завершение процесса). Если разрешено прерывание от АЦП, то устанавливается флаг запроса на прерывание от АЦП;
  5. считать результат преобразования в регистре ADR.

Каждое аналого-цифровое преобразование занимает 76 тактов, длительность которых задается установкой битов ADCS1 и ADCS0 (табл. 2).

Таблица 2

Моделирование ЖКдисплея

Как уже упоминалось, на ЖК-дисплей выводится результат измерения напряжения.
Экран компьютера при моделировании этого ЖКИ приведен на рис. 4, а на рис. 5 дано обозначение сегментов 7-сегментного знакоместа.
Отображение 7-сегментного индикатора в памяти ЖКИ приведено на рис. 6.

Рис. 4

Рис. 5

Рис. 6

Исходный код программы приведен ниже.

INCLUDE HT46R63.INC

;—————————————————

;HT46R63/HT46C63 8 bit A/D with LCD Type MCU

;An MCU-based digital voltage meter

;—————————————————

DATA. SECTION AT З0Н ‘DATA’ ;start of data block

CLR_MEM_COUNTER DB ? ; d e c l a r e

CLR_MEM_COUNTER register

AD_VALUE DB ? ;declare AD_VALUE register

;—————————————————

CODE. SECTION AT 0 ‘CODE’ ;start of program block

ORG 00Н

JMP START

START:

MOV A,0FFH-30H

MOV CLR_MEM_COUNTER,A

MOV A,31H

MOV MP0,A

CLR_MEM:

CLR R0

INC MP0

DZ CLR_MEM_COUNTER

JMP CLR_MEM

MAIN:

MOV A,48H

MOV ADCR,A ;set AN0 as the only input channel

SET ADCR. 7

CLR ADCR.7 ;start of A/D transformation

LOOP:

SZ ADCR.6 ;EOCB = 0, indicating the end of A/D transformation

JMP LOOP ;if EOCB = 1, then go to LOOP

CLR РАС ;set PA as OUTPUT

CLR PA ;set PA to be LOW VOLTAGE

NOP

MOV A,ADR ;read the value of ADR

MOV TBLP,A

TABRDL [36H] ;read from data base

ORG OF00H ;data base for measurement results

DC

0000H,0002H,0004H,0006H,0008H,0010H,0012H,0014H,0016H,0018H,00

20H,0022H,0024H,0025H,0027H,0029H

ORG 0F10H

DC

0031H,0033H,0035H,0037H,0039H,0041H,0043H,0045H,0047H,0049H,00

53H,0053H,0055H,0057H,0059H,0061H

ORG 0F20H

DC

0063H,0065H,0067H,0069H,0071H,0073H,0075H,0076H,0078H,0080H,00

82H,0084H,0086H,0088H,0090H,0092H

ORG 0F30H

DC

0094H,0096H,0098H,0100H,0102H,0104H,0106H,0108H,0110H,0112H,01

14H,0116H,0118H,0120H,0122H,0124H

ORG 0F40H

DC

0125H,0127H,0129H,0131H,0133H,0135H,0137H,0139H,0141H,0143H,01

45H,0147H,0149H,0151H,0153H,0155H

ORG 0F50H

DC

0157H,0159H,0161H,0163H,0165H,0167H,0169H,0171H,0173H,0175H,01

76H,0178H,0180H,0182H,0184H,0186H

ORG 0F60H

DC

0188H,0190H,0192H,0194H,0196H,0198H,0200H,0202H,0204H,0206H,02

08H,0210H,0212H,0214H,0216H,0218H

ORG OF70H

DC

0220H,0222H,0224H,0226H,0228H,0230H,0231H,0233H,0235H,0237H,02

39H,0241H,0243H,0245H,0247H,0249H

ORG 0F80H

DC

0251H,0253H,0255H,0257H,0259H,0261H,0263H,0265H,0267H,0269H,02

71H,0273H,0275H,0276H,0278H,0280H

ORG 0F90H

DC

0282H,0284H,0286H,0288H,0290H,0292H,0294H,0296H,0298H,0300H,03

02H,0304H,0306H,0308H,0310H,0312H

ORG 0FA0H

DC

0314H,0316H,0318H,0320H,0322H,0324H,0325H,0327H,0329H,0331H,03

33H,0335H,0337H,0339H,0341H,0343H

ORG 0FB0H

DC

0345H,0347H,0349H,0351H,0353H,0355H,0357H,0359H,0361H,0363H,03

65H,0367H,0369H,0371H,0373H,0375H

ORG 0FC0H

DC

0376H,0378H,0380H,0382H,0384H,0386H,0388H,0390H,0392H,0394H,03

96H,0398H,0400H,0402H,0404H,0406H

ORG 0FD0H

DC

0408H,0410H,0412H,0414H,0416H,0418H,0420H,0422H,0424H,0425H,04

27H,0429H,0431H,0433H,0435H,0437H

ORG 0FF0H

DC

0471H,0473H,0475H,0476H,0478H,0480H,0482H,0484H,0486H,0488H,04

90H,0492H,0494H,0496H,0498H,0500H

;—————————————————————

;Data base for LCD display

;—————————————————————

FUNC . SECTION ‘CODE’

LCD PROC

MOV A,01H ;set BP to be 1

MOV BP,A

MOV A,[36H]

MOV [70H],A

MOV A,0FH

AND A,[70H]

MOV TBLP,A

TABRDL [50H] ;store the 2nd digit after decimal point into [50H]

SWAPA [70H]

AND A,0FH

MOV TBLP,A

TABRDL [51H] ;store the 1st digit after decimal point into [51H]

MOV A,TBLH

MOV [71H],A

MOV A,0FH

AND A,[71H]

MOV TBLP,A

TABRDL [52H] ;store the 1st digit before decimal point into [52H]

;—————————————————————

;LCD Display part

;—————————————————————

MOV A,44H ;display the 2nd digit after decimal point

MOV MP1,A

MOV A,[50H]

MOV R1,A

INC MP1

SWAPA [50H]

MOV R1,A

INC MP1

MOV A,42H ;display the 1st digit after decimal point

MOV MP1,A

MOV A,[51H]

MOV R1,A

INC MP1

SWAPA [51H]

MOV R1,A

INC MP1

MOV A,40H ;display the 1st digit before the decimal point

MOV MP1,A

MOV A,[52H]

MOV R1,A

INC MP1

SWAPA [52H]

MOV R1,A

INC MP1

MOV A,46H ;display the decimal point

MOV MP1,A

MOV A,01H

MOV R1,A

ORG 0F00H ;data base for LCD display

DC 07DH,060H,03EH,07AH,063H

ORG 0F05H

DC 05BH,05FH,070H,07FH,07BH

LCD ENDP

END

Цифровой мультиметр

Самодельный проект с использованием микроконтроллера

By EG Projects

Этот проект студента ливерпульского университета посвящен созданию цифрового мультиметра с использованием микроконтроллера mbed. Мультиметр может измерять три параметра: напряжение, сопротивление и емкость. Измеренное напряжение, емкость и сопротивление отображаются на ЖК-дисплее 16×2. Это небольшой и крутой проект встраиваемой системы для самостоятельной сборки электроники.

Как сделан мультиметр? Микроконтроллер Mbed

Микроконтроллеры

Mbed представляют собой маломощные и высокопроизводительные модули. Они обладают низкой задержкой и высокой пропускной способностью. Для этого конкретного проекта используется их вариант ARM Mbed NXP LPC1768 cortex-m3. Тактовая частота этого конкретного микроконтроллера/процессора составляет 96 МГц. Высокая тактовая частота и пропускная способность сделали этот микроконтроллер идеальным для применения в цифровых мультиметрах. Комплект микроконтроллера mbed работает от 3,3 вольта.

Как мультиметр измеряет сопротивление, емкость и напряжение?

Принципиальная схема проекта приведена ниже. Моментальный снимок конструкции конечного оборудования показан на рисунке ниже. Небольшой источник питания установлен на плате, а питание подается на другие шины с помощью перемычек/соединительных проводов. Микроконтроллер Mbed размещен на другой плате вместе с ЖК-дисплеем 16×2. Для управления яркостью ЖК-дисплея рядом с ЖК-дисплеем устанавливается переменный резистор.

Три кнопки с обозначениями V, R и C, прикрепленные к плате, представляют собой напряжение, сопротивление и емкость. Каждая кнопка вычисляет параметр, указанный на ней.

Цифровой мультиметр со схемой микроконтроллера Mbed

Цифровой мультиметр для измерения напряжения

Для измерения напряжения на точечной схеме используется делитель напряжения. Например, мы хотим измерить напряжение в точке, и максимальное напряжение, которое может прийти в эту конкретную точку, составляет 12 вольт.

Делитель напряжения для фиксации напряжения

 Микроконтроллер

Mbed работает от 3,3 вольта. Его цифровые и аналоговые контакты могут потреблять 3,3 вольта. Любое напряжение выше 3,3 В может серьезно повредить контакты микроконтроллера. В этом случае мы используем схему делителя напряжения. Напряжение делится на два сопротивления. Схема делителя напряжения спроектирована таким образом, что напряжение на одном из резисторов никогда не превышает диапазон напряжения 3,3 В. В соответствии с ним нужно подобрать сопротивление. Схема делителя напряжения приведена слева. Если взять рассматриваемую картину по описанному выше сценарию. Тогда на Вине у нас 12 вольт. На Vr1 должно падать 8,7 вольт, а на Vr2 ни в коем случае не должно повышаться 3,3 вольта.

Мы хотим измерить напряжение в точке Vin. Но поскольку напряжение в этой точке выше, чтобы его понизить, мы разделили напряжение. Теперь, как точно предсказать напряжение? Соотношение должно быть рассчитано между двумя сопротивлениями R1 и R2. Это отношение, умноженное на расчетное напряжение на R2 или Vr2, дает конечное напряжение на Vin.

Я сделал действительно хороший учебник по нему, используя Arduino, я предлагаю вам использовать его для лучшего понимания метода мониторинга напряжения батареи Arduino. Результат измерения напряжения отображается на ЖК-дисплее 16×2, показанном на рисунке ниже.

Цифровой мультиметр с микроконтроллером – результат измерения напряжения

Мультиметр измеряет сопротивление, как омметр

Измерение сопротивления аналогично измерению напряжения, но на этот раз вместо напряжения мы вычисляем сопротивление после измерения падения напряжения на R2.

В данном случае Vin фиксированный допустим 12 вольт. Мы также знаем сопротивление R1. Измеряем напряжение на R2. Теперь у нас три параметра Vin, Vout и R1. Подстановка этих параметров в формулу, приведенную справа, дает сопротивление R2.

Примечание : Необходимо соблюдать осторожность при измерении сопротивления. Vr2 не должен увеличивать предел 3,3 вольта. Я бы посоветовал вам рассчитать диапазон сопротивления вручную, который можно измерить относительно R1. Расчет сопротивления и результат отображаются на ЖК-дисплее 16×2. Результат можно увидеть на картинке ниже.

Измерение сопротивления с использованием схемы резисторного делителя

Цифровой мультиметр с микроконтроллером – результат измерения сопротивления

Измерение емкости мультиметром

Емкость — это способность дискретного электронного компонента накапливать в себе заряд и освобождаться по команде. Для этой цели широко используются конденсаторы. Конденсатору нужно время, чтобы зарядить себя. Это время заряда пропорционально сопротивлению нагрузки и емкости конденсатора. Уравнение времени заряда:   

TC=RC

Где Tc — время заряда, а RC — произведение сопротивления нагрузки и емкости. Если мы изменим формулу и возьмем C в левой части, то TC/R дает емкость конденсатора. Постоянная времени  конденсатора определяется как время, за которое напряжение на конденсаторе достигает 63,2%  от его напряжения при полной зарядке.

Расчет емкости с помощью схемы микроконтроллера

Шаги расчета емкости

  • Разрядить конденсатор. Лучшим методом является использование выходного цифрового вывода, который разряжает конденсатор, когда необходимо рассчитать емкость. Светодиод на выходе рекомендуется для разрядки конденсатора.
  • Зарядите конденсатор после его разрядки. Когда вы начинаете заряжать, отметьте время начала или запустите счетчик в миллисекундах().
  • Когда напряжение достигает 63% от общего напряжения на конденсаторе, остановите таймер и запишите отметку времени. Теперь вычтите время начала с временем остановки. Окончательное значение ТС. Разделив Tc на R, мы наконец получили значение емкости.

Цифровой мультиметр с микроконтроллером – результат измерения емкости

Рубрики: Arduino, Microcontroller Projects

 

Микроконтроллер работает как вольтметр — EE Times Asia