Амперметр и вольтметр на ICL7107CPL (КР572ПВ2) для лабораторного блока питания.
РадиоКот >Лаборатория >Аналоговые устройства >Амперметр и вольтметр на ICL7107CPL (КР572ПВ2) для лабораторного блока питания.
Идея и схема не нова, но я хочу предложить оригинальную конструкцию. Схема практически взята с описания ICL7107CPL.
На просторах интернета была найдена статья, в которой я нашел фото готового устройства с Т-образной печатной платой вольтметра. Идея мне сразу понравилась тем, что отсутствует жгут проводов между основной платой и платой с индикацией.
Затем, не смотря на всю более менее компактность, я решил использовать по делу свободное место под микросхемой и развёл туда почти все элементы схемы.
Получилось очень даже компактно. Это получился мой первый вариант.
Повертевши плату в руках, прикинув место расположения в корпусе, я понял, что при установке двух таких плат, амперметра и вольтметра, внутреннее пространство для монтажа уменьшится не в мою пользу. Корпус большего размера мне не захотелось приобретать, тогда пришла мысль второго варианта сборки платы устройства – «сэндвич».
При сборке второго варианта платы в ход пошли ножки резисторов и конденсаторов, а также шестигранные стойки из плотного капрона с внутренней сквозной резьбой М3, втулки из детского набора для плетения всяких фенечек (2000шт. в упаковке, по цене 3$) и небольшой листик плёнки самоклейки матово-белого цвета (фирмы Oracal). На фото показана очерёдность сборки конструкции. В зависимости от количества диодов в схеме 2-3шт. можно скорректировать яркость свечения индикаторов. Я установил 3шт. в вольтметре и 2шт в амперметре (просто мне красный резал по глазам), вместо третьего установил перемычку.
Кто будет изготавливать платы без ЛУТ технологии как я, может столкнутся с проблемой рисования лаком прямоугольных площадок (под пайку перемычек или спайку Т-платы) с одинаковыми зазорами. Я делал так, печатал рисунок, затем приклеивал его к текстолиту с стороны меди и при помощи металлической линейки канцелярским ножом делал прорези. Между прорезями, после снятия бумаги и зачистки, лак очень хорошо заливается, не вытекая за границы.
Впаиваем все элементы на основную плату
Затем на плату индикации
Дальше впаиваем перемычки на плату индикации, отгибая каждую на расстоянии 4мм от края на угол примерно 30-35 градусов, перед пайкой. Данную операцию я производил при помощи тисков.
После этого складываем платы пайкой друг к другу, скрепляем на болтики с втулками. Лишние по длине перемычки аккуратно обрезаем маленькими бокорезами. После чего нужно пинцетом прижать каждую обрезанную перемычку к плате для дальнейшей припайки.
В итоге после установки микросхемы, индикаторов оклейки их плёнкой получаем сие
Конструктивно амперметр собирается также как и вольтметр, за исключением небольших изменений в входной части схемы(10к резистор впаивается вместо 1М), переносом перемычки запятой и добавлением платы с шунтом на 5А в виде цементного пятиватного сопротивления величиной 0,1R.
Цвет свечения индикаторов амперметра я выбрал красный (вольтметра зелёный). Плата шунта монтируется к плате измерения через втулки при помощи длинных болтиков М3.
В оригинале статьи, на схеме, были ещё два предела измерения 2А и 10А,
но при попытке установить шунт на 2А (5Wt/1R) значение тока на индикаторе не соответствовали действительному, да мне и 5А, одного предела достаточно. Если у кого получится, напишите что делали для настройки или какое сопротивление ставили. Перемычка на свечение запятой ставится в HL6 (в вольтметре на HL3). Амперметр готов.
Осуществляется параллельно от стабилизированного двуполярного источника питания 5В (7805, 7905), конструктивно выполненного на отдельной плате. В оригинале схемы питание выполнено на микросхеме 7660 (8pin/DIP), отрицательный стабилизатор напряжения -5В.
Настройка сводится к калибровке показаний напряжения (тока) равного показаниям образцового (поверенного) прибора, при помощи вращения движка построечного сопротивления в большую или меньшую сторону показаний. Учитывая что в схеме установлен многооборотное сопротивление , калибровка показаний очень легка.
Все резисторы 0,125Вт конденсаторы керамика на 50В, подстроечное сопротивление многооборотное (попадалось меньше по размерам , но цена в 3 раза дороже – 1$). Вместо панельки под микросхему и индикаторы использовал 40 pin цанговую линейку (резал пополам), можно применить и панельку, тогда необходимо внутри вырезать перемычки (цена линейки около 1$), диоды 1N4148, 1N4007. Индикаторы 7-и сегментные, 13мм, зелёного и красного свечения с общим анодом.
Файлы:
Платы и схемы
Все вопросы в Форум.
Как вам эта статья? | Заработало ли это устройство у вас? |
Эти статьи вам тоже могут пригодиться:
Вольтметр и амперметр на КР572ПВ2 (ICL7107CPL)
Схемы вольтметра и амперметра фактически ничем не отличаются от рекомендуемых производителями данной микросхемы. Особенностью же является компактность исполнения.
Вольтметр.
Первый вариант устройства собран на двух платах, соединенных между собой буквой Т. На первой плате размещены семисегментные индикаторы, на второй – микросхема и детали обвязки. Для большей компактности детали размещены под микросхемой.
Но даже такая конструкция имеет достаточный объем и решено было собирать вторую конструкцию, устанавливая платы параллельно. На фотографиях можно проследить очередность сборки. Количеством последовательно включенных диодов D1-D3 можно регулировать яркость свечения индикаторов (применяя только два диода, яркость будет выше).
Плата с микросхемой и без.
Плата индикации
Затем впаиваются перемычки на плату индикации под углом в 30 градусов
После этого платы складываются пайкой друг к другу. Длинные перемычки аккуратно срезаются и припаиваются на соседнюю плату. В итоге получаем готовую, компактную конструкцию.
Амперметр.
Конструкция такая же, как и у вольтметра, две параллельные платы, дорожками друг к другу, соединенные перемычками. Схема амперметра отличается только входной частью: вместо резистора 1Мом впаивается резистор 10кОм, переносится перемычка, зажигающая запятую на индикаторе и добавляется плата с 5 амперным шунтом (резистор 0,1Ом, 5Вт). Все три платы крепятся между собой при помощи пластмассовых втулок с нарезанной резьбой М3 и длинных винтов.
Естественно, можно изменять пределы измерения тока, подбирая сопротивление шунта.
Питание устройств необходимо осуществлять от стабилизированного биполярного блока питания, с выходными напряжениями +5 и -5 вольт. Для этого были применены интегральные стабилизаторы 7805 и 7905 и минимальная обвязка. Все это собрано на отдельной плате.
Перед использованием необходимо отрегулировать точность показаний подстроечным сопротивлением, измеряя при этом образцовые значения.
Доставка новых самоделок на почтуПолучайте на почту подборку новых самоделок. Никакого спама, только полезные идеи!
*Заполняя форму вы соглашаетесь на обработку персональных данных
Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.Вольтметр (амперметр) для блока питания на микросхеме ICL7107 — Меандр — занимательная электроника
Модуль вольтметра был разработан как недорогой и простой компонент лабораторного источника питания. Диапазон измерения 0-99,9 В. Идеально подходит для непосредственного контроля выходного напряжения.
В качестве аналого-цифрового преобразователя использовался популярная недорогая микросхема ICL7107. В своей структуре она содержит все элементы, необходимые для создания панельного измерителя напряжения — аналоговая часть, включая декодеры и буферы, управляющие светодиодными дисплеями. Также в схеме используется слаботочный инвертор напряжения типа ICL7660. Это микросхема преобразования отрицательного напряжения (необходима для ICL 7107). Благодаря этому всю схему можно питать одним положительным напряжением. Печатная плата имеет небольшие размеры; заменяя или добавляя отдельные элементы, можете легко изменить диапазон измерения напряжения или использовать как модуль измерения тока.
Характеристика
- измерение напряжения в диапазоне 0 … 99,9 В
- возможность измерения напряжения в диапазоне 0 … 0,999 В
- возможность использования модуля для измерения тока
- индикация: три семисегментных светодиодных дисплея
- источник питания: 5 В.
Описание схемы
Электрическая схема предлагаемого вольтметра приведена на рис. 1.
Рис. 1
В основе схемы находится микросхема ICL7107. Она работает в типичном для нее режиме. Единственная разница между заводским приложением — это отказ от отображения первой цифры. Другое отличие от известных приложений на ICL7107 — это несколько необычное решение проблемы подачи отрицательного напряжения на схему. Для работы ICL7107 требуется два напряжения + 5 В и -3,3 … 5 В постоянного тока. Отрицательное напряжение получается с выхода преобразователя, построенного на нескольких инверторах TTL, и управляется с одного из выходов ICL7107. В устройстве используется более современное и экономичное решение: дополнительный преобразователь интегральной схемы + 5 В постоянного тока в -5 В постоянного тока, ICL7660. Для его работы в нашей схеме C2 требуется только один внешний элемент — электролитический конденсатор емкостью 10 мкФ. На выходе OUT ICL7660 получаем достаточно стабильное напряжение -5 В постоянного тока, которое затем подключается к входу V-IC1. Чрезвычайно важно, чтобы структура ICL7660 была размещена в корпусе DIL8, что по сравнению с типичными решениями с инверторами позволит значительно сэкономить место на печатной плате.
Монтаж и настройка
На рис. 2. показана разводка дорожек и расположение элементов на печатной плате, выполненных на двухстороннем фольгированном текстолите.
Рис. 2
Схема, собранная из проверенных элементов, не вызывает сложностей запуска, а только требует простой настройки. Для этого используйте потенциометр управления PR1, чтобы установить напряжение, точно равное 1 В, между выводами REF HI и REF LO IC1. Для установки этого напряжения лучше всего использовать цифровой вольтметр хорошего качества. Вопрос с обозначенным на схеме резистором R5 в виде звезды все еще требует обсуждения. Без этого резистора диапазон измерения будет 0 … 0,999 В, что в случае использования выходного напряжения источника питания для измерения значения будет на два порядка меньше. Чтобы получить интересующий нас диапазон 0 … 99,9 В, необходимо снизить входное напряжение в сто раз, установив резистор R5 на 11 111 кОм. Если схема будет использоваться для измерения тока, потребляемого от источника питания, в котором используется измерительный резистор 0,1R, добавление нашего вольтметра непосредственно к концам такого резистора даст нам диапазон измерения тока до 9,99A.
Внешний вид вольтметра с обеих сторон печатной платы показано на рис. 3.
Рис. 3
Детали
Цифровой вольтметр с использованием АЦП ICL7107 без Ардуино
Шаг 1. Собираем необходимые компоненты
Для создания вольтметра без Ардуино вам понадобятся следующие детали (без указания количества означает — в единственном экземпляре):
- ICL7107 IC, 40-контактная база IC
- TL7660 IC, 8-контактная база IC
- 7-сегментный дисплей с общим анодом x 4
- 10 К Потенциометр
- Клеммная колодка
- Header-коннекторы «мама»
- Header-коннекторы «папа»
- Конденсаторы 10 мкФ х 2
- Резистор 330E x 5
- 2 х 100 кОм, 2 х 10 кОм, 1 х 1 кОм резистор
- 1 х 1 м, 1 х 22 кОм, 1 х 47 кОм резистор
- 0,22 мкФ, 0,47 мкФ конденсаторы
- 2 х 100 нФ, 1 х 100 пФ
- Ползунковый переключатель для включения / выключения
- Мультиметровые зонды
- Литий-ионный аккумулятор
- Литий-ионное зарядное устройство на основе TP4056
- Усилитель 3,7-4,2 В до 5 В
Соберите все эти компоненты, а затем переходите к разработке схемы.
Шаг 2. Рисуем принципиальную схему
Мы использовали EasyEDA, чтобы нарисовать всю эту схему. EasyEDA — отличный портал для проектирования больших и сложных схем. Это делает жизнь намного легче впоследствии. Вы можете скачать схему в формате PDF ниже для справки:
Шаг 3. Делаем модуль питания
В модуле питания есть в основном 3 компонента. Литий-ионный аккумулятор, одно Li-Po зарядное устройство TP4056 и усилитель напряжения, который увеличит напряжение, поступающее от аккумулятора, до 5 В. Мы использовали литий-ионный аккумулятор емкостью 1000 мАч, но вы можете использовать батарею меньшей емкости.
Шаг 4. Дизайн печатной платы
Как только схема для вольтметра нарисована, пришло время проектировать печатную плату. Можно использовать для этого разные инструменты, а можно портал проектирования печатных плат от EasyEDA. Для начинающих это больше подходит, чем Eagle или любое другое программное обеспечение CAD. После того, как PCB (печатная плата) спроектирована, мы загружаем файл gerber в JLCPCB и набираем необходимые параметры. JLCPCB является одним из лучших производителей печатных плат за последнее время, и цены также довольно разумные. Мы рекомендуем использовать их сервис, если вы думаете о создании прототипа вашего проекта. Таким образом, после оформления заказа мы получил товар в течение 14 дней. Ниже вы можете скачать необходимые файлы:
Шаг 5. Пайка компонентов и подключение источника питания
Как только вы получили печатные платы, пришло время спаять компоненты на ней. Следуйте электрической схеме и правильно расположите компоненты на месте. После пайки подключите положительный VCC (то есть 5 В) и GND (земля) к контактной площадке VCC и GND соответственно на нижней стороне печатной платы. Это не должно быть сложно, так как соединения довольно простые.
Шаг 6. Калибруем вольтметр
После того, как вы все сделали, нужно откалибровать вольтметр относительно ранее откалиброванного вольтметра. Можно взять мультиметр в качестве эталона. Для этого включите вольтметр и мультиметр. Переведите мультиметр в диапазон вольтметров. Подключите эти два прибора параллельно к одному источнику питания. Проверьте значения. Поверните потенциометр в любом направлении, пока показания не совпадут. После этого теперь ваш вольтметр идеально откалиброван по мультиметру.
Изготовление вольтметра завершено. Теперь вы можете использовать этот вольтметр в целях тестирования. Не забывайте выбирать правильный диапазон при измерении напряжения. В противном случае результаты будут не правильными.
Цифровой вольтметр на ICL7107 — Измерительная техника — Инструменты
Этот цифровой вольтметр создан для измерения выходного напряжения блока питания постоянного тока. Для индикации используется два 2-х элементных 7-сегментных индикатора MAN6910. Измеряемое напряжение от 0 до 199.9 В с разрешающей способностью 0.1 В. Вольтметр собран на микросхеме ICL7107, размеры платы 3 см x 7см. Питание схемы — 5 В и потребление 25 мА.
Список компонентов:
Резисторы
1x — 220 Ом
1x — 10 кОм
1x — 15 кОм
1x — 47 кОм
1x — 100 кОм
1x — 1 МОм
1x 10 кОм подстроечный
Конденсаторы
1x — 100 пФ
1x — 10 нФ
1x — 100нФ
1x — 220нФ
1x — 470нФ
2x — 10мкФ
Остальное
3x — 1N4148 диоды
1x — ICL7107 микросхема
1x — 7660 микросхема
2x — MAN6910 7-сегментные индикаторы
Параметры индикатора:
Напряжение питания: 5V
Потребляемый ток: ~ 25mA
Точность Измерения: 199.9 V — при разрешении 100mV
Примечание
Яркость сегментов индикаторов может быть различна, добавляя или удаляя 1N4148 диоды, можете изменить яркость. Используйте два 1N4148 диода для повышенной яркости дисплея.
Для стабилизации напряжения используйте 7805 — 5 В.
Резистор на 220 Ом должен быть соединен с выв. 4 на первом индикаторе.
Калибровка
Подстроечным резистором 10 кОм установить напряжение между выв. 35 и 36 равным 1 В.
7-сегментный индикатор
Нарисовал плату в Sprint Layout. Обращать особое внимание на очередность пайки деталей, так как здесь используются панельки, а под панельками расположены компоненты. На плате разведены дорожки под установку 7805. Плата односторонняя, светлозеленым (справа) показаны перемычки.
Цифровой милливольтметр на ICL7107.
- Подробности
- Категория: Измерения
Элементы устройства позволяют собрать цифровой милливольтметр, выдающий информацию на светодиодном индикаторе со следующими характеристиками:
– диапазон измеряемых напряжений ± 199,9 мВ;
– скорость обработки 3 изм./с;
– линейность ± 0,2 ц;
– температурный дрейф нуля 0,2 В/K;
– температурный коэффициент переработки 1 пп/K;
– глушение сигнала помех 86 дБ;
– входной ток 10 пA;
– потребляемый ток 180 мА.
Рис. 1. Схема электрическая принципиальная
Схема является практическим применением преобразователя переменного напряжения, разработанного в фирме INTERSIL. Он может быть основой для построения различных измерительных устройств, таких как вольтметры, амперметры, омметры, термометры и т. п., везде там, где измеряемую величину можно преобразовать в напряжение. Милливольтметр особенно подходит для стационарных устройств с сетевым питанием из-за достаточно большого потребляемого тока световыми индикаторами. Схема монтируется на одной печатной плате. Там же монтируется индикатор. Перед началом монтажа следует проверить плату на наличие микрозамыканий, лучше всего с помощью омметра. Монтаж следует начать с пайки скоб из медной или посеребренной проволоки. Затем надо впаять резисторы и конденсаторы, панельку и индикатор. Запуск прибора не представляет сложностей при условии правильного монтажа.
Единственной регулировкой будет установка напряжения смещения потенциометром Р1 так, чтобы оно было равным 100 мА (измеренное между выводами REF HI (36) и REF LO (35) интегральной микросхемы ICL7107). Поскольку микросхема ICL7107 требует применения дополнительного напряжения –5 В, это напряжение подает простой преобразователь, выполненный на микросхеме 4050 (4049). После выпрямления напряжение подается на 26-ой вывод микросхемы US1.
Внимание! Это напряжение равно 3,3–3,6 В, что достаточно для правильной работы схемы.
Рис. 2. Монтажная плата
Проверка действия выходов, управляющих индикатором, как и самого индикатора, возможна путем кратковременного замыкания вывода TEST (37) микросхемы ICL7107 с питанием. Индикатор должен показать 1888.
Внимание! Милливольтметр может работать в основном измерительном диапазоне 199,9 мВ.
Можно также изменить диапазон измерений на 1,999 мВ. Для этого вместо конденсатора С7 следует впаять конденсатор 47 нФ, вместо резистора R4 – резистор 470 кОм, вместо резистора R2 – резистор 2 кОм и установить напряжение смещения 1 В таким же образом, как и при установке диапазона 199,9 В.
При замыкании выводом HI и LO индикатор должен показывать 000,0, а знак «–» должен загораться время от времени.
Интегральная микросхема ICL7107 очень чувствительна к электростатическим зарядам. После выемки ее из панельки микросхему следует хранить в алюминиевой фольге или другом проводящем материале. Милливольтметр требует питания от стабилизированного источника питания 5 В/200 мА.
| US1 | ICL7107 | R1 | 100 кОм |
| US2 | 4050 или 4049 | R2 | 22 кОм |
| D1, D2 | 1N4148 | R3 | 1 MОм |
| C1 | 10 пФ | R4 | 47 кОм |
| C2 | 100 пФ | R5 | 470 Ом |
| C3 | 220 нФ | P1 | 1–2,2 кОм |
| C4, C6 | 470 нФ | C5 | 100 нФ |
| C7 | 10 мкФ | C8 | 100 мкФ |
| Q1, Q2 | индикатор |
Внимание! Резистор R5 следует монтировать со стороны дорожек.
Добавить комментарий
Вольтметр на ICL7135 (+-20000 отсчетов) / Блог им. DrAG0n / Сообщество EasyElectronics.ru
(Melted_Metal написал вопрос в письме, но думаю, интересно будет и кому-нибудь еще.)ICL7135 — АЦП двойного интегрирования.
Вкратце, принцип работы такой: подается clock примерно постоянной частоты (достаточно простейшего RC-генератора). Далее, т.н. секвенсор подключает измерительный вход через резистор к входу интегратора на некоторое точно отмеренное время (например, 20000 импульсов clock). Далее через тот же резистор подключается источник опорного напряжения, но в полярности, разряжающей конденсатор интегратора, при этом считаются импульсы до прохода напряжением конденсатора нуля. Количество импульсов и будет значением напряжения на входе.
В реальных схемах есть еще схема определения знака напряжения, схема компенсации offset’ов и т.п.
По такой схеме построены практически все цифровые тестеры-клоны D830 и многие другие измерительные приборы. Правда, классикой считаются ICL7106 (для ЖК) и ICL7107 (для LED), имеющие диапазон +-2000, чего для многих целей достаточно.
Преимущество данного АЦП(http://edu.dvgups.ru/METDOC/GDTRAN/YAT/TELECOMM/ELEKTRONIKA/METOD/STAFEEV1/frame/5_1.htm) — простота компенсации помех 50 Гц (для этого надо, чтобы время интегрирования сигнала было кратно 1/50 с) и неплохая линейность.
ICL7135 используется как АЦП в RLC-2, например. Микросхема удобная; до повсеместного применения MCU это был самый простой и удобный способ сделать неплохой измеритель.
На плате видны транзисторы КТ315 (олдскул) для управления (катодами?). (Анодами?) управляет КР514ИД2 (тоже олдскул 🙂 — ICL7135 выдает двоично-десятичный код. Далее, на плате имеются LM7805 (+7-12В -> +5В), ICL7660(+5 -> -5В), 74HC04, индикаторы.
С другой стороны платы ИОН REF3125 (подстроечник подключен к нему) и интегрирующий конденсатор C_int типа К71-7 ёмкостью 0.374 мкФ 250В 0.5%. Емкость и ее допуск не важны, напряжение — с громадным запасом, но вот тип конденсатора очень важен. К71-7 — конденсаторы с полистирольным диэлектриком. Их очень любят всякие аудиофилы, но конденсаторы на самом деле замечательные (правда, их уже не выпускают)
(http://musatoffcv.narod.ru/Libs/Capacitors/Film/K71-7.pdf www.elmer.ru/skz/k71-7.html www.electroclub.info/other/conders2.htm). В ПЭ надо идти за ними на Готвальда, соответственно, минимум — 12 штук (по 3.60).
главное в данном случае свойство полистирола — коэффициент диэлектрической абсорбции. Он должен быть как можно меньше.
Из импортных подходят с буквами KMPA (у меня он, видимо, из ЭЛТ-монитора, из кадровой развертки, которая тоже должна быть сильно линейной). Подходят фторопластовые конденсаторы (но с такой емкостью я их не видел).
Конденсаторы C_az и C_ref менее критичны. Просто пленочных достаточно. C_ref можно даже керамику.
В окончательном варианте макет мумифицирован малярным скотчем 🙂
Что не понравилось:
(1) знак пришлось выводить отдельным светодиодом,
(2) десятичные точки — это вообще тихий ужас (надо ставить отдельную микросхему 4*ИЛИ-НЕ вроде)
(3) вычесть 10000 отсчетов для режима омметра невозможно.
Однако у ICL7135 есть выводы коммуникации с микроконтроллером. Там, правда, не регистры, а выход знака и счетный выход. Тактировать можно также от MCU, соответственно, пропадает необходимость в отдельном RC-генераторе. В паре с ATMEGA48 работают замечательно. Встроенный секвенсор работает хорошо.
Для переделки В7-16 я перешел на TC500А. Она работает на том же принципе, но не имеет секвенсора. Линейность у нее хорошая, пишут даже, что обеспечит 16-17 бит. Однако в ней отсутствует секвенсор, и всем приходится управлять микроконтроллеру. Все бы ничего, но от точности таймингов очень сильно зависит точность преобразования. Для TC500 есть микросхема-компаньон TC520, которая содержит секвенсор, но в ПЭ ее нет. Можно было сделать секвенсор на ПЛИС, но до них как-то еще руки не дошли. В итоге оно (как-то) работает с контроллером, но я подозреваю, что прерывания могут сбивать тайминги, из-за этого появляется ощутимый «шум» в младших знаках (ICL7135 шумит меньше)
В процессе работы одну микросхему ICL7135 попортил; когда ее выпаивал — попортил плату (надо было выкусывать). Но результатом доволен. Надо будет вставить ее в корпус от горелого тестера и заэкранировать :-)
