Ez az eszköz PIC16F676-on van megvalósítva, beépített tízbites ADC segítségével. A voltmérő akár 30 V DC feszültséget is képes mérni, és asztali tápegységekben vagy különféle műszerfalakban használható.
Három hétszegmenses, közös anóddal rendelkező jelzőt használnak a feszültség kijelzésére. Az információk dinamikusan jelennek meg a kijelzőkön (multiplexelés), a frissítési gyakoriság kb. 50 Hz.

Voltmérő áramkör:

Osztó kimeneti feszültsége
Alapértelmezés szerint a PIC mikrokontrolleren az ADC referenciafeszültség VCC-re van állítva (ebben az esetben +5 V).
Olyan feszültségosztót kell készíteni, amely a 30 V-os feszültséget 5 V-ra csökkenti. Könnyen kiszámítható Vin / 6 ==> 30/6 = 5, az osztási tényező 6. Ezenkívül az osztónak nagy ellenállással kell rendelkeznie, hogy a mért feszültséget a lehető legkisebb mértékben befolyásolja.

Számítás
Az ADC - 10 bit azt jelenti, hogy a minták maximális száma 1023.
A maximális feszültségérték 5V, ekkor 5/1023 = 0,0048878 V/Count kapjuk. Ebben az esetben, ha az ADC pontok száma 188, akkor a bemeneti feszültség 188 * 0,0048878 = 0,918 volt

Feszültségosztóval a maximális feszültség 30V, majd 30/1023 = 0,02932 V/Count.
És ha az ADC pontok száma 188, akkor a bemeneti feszültség 188 * 0,02932 = 5,5 V.

A 0,1 uF-os kondenzátor stabilabbá teszi az ADC-t, mivel a tízbites ADC-k meglehetősen érzékenyek.
Az 5,1 V-os zener dióda arra szolgál, hogy megvédje az ADC-t a megengedett feszültség túllépésétől.

Nyomtatott áramkör:

Fotó a kész készülékről:

Pontosság és kalibrálás
Az áramkör általános pontossága meglehetősen magas, teljesen függ a 47 kOhm-os és 10 kOhm-os ellenállások ellenállási értékétől, ezért minél pontosabban választják ki az alkatrészeket, annál pontosabbak lesznek a leolvasások.
A voltmérőt egy 10 kOhm-os trimmer ellenállással kalibrálják, és állítsa be az ellenállást körülbelül 7,5 kOhm-ra, és figyelje a leolvasást egy másik eszközzel.
A beállításhoz bármilyen stabilizált 5 vagy 12 voltos forrást is használhat, forgassa el a trim ellenállást, amíg a kijelzőn meg nem jelenik a megfelelő érték.

Projekt a Proteusban:

Program logika

A program elején az inicializálási funkciók végrehajtásra kerülnek. Az ADC konfigurálva és elindulva, a port, amelyhez a jelző csatlakozik, be van állítva, és a T0 időzítő konfigurálva van. Ezután a megszakítások engedélyezve vannak, és a mikrokontroller végtelen ciklust hajt végre. A ciklus során az ADC szoftver puffer lekérdezése és a feszültségérték kiszámítása megtörténik. A kiszámított értéket átadja az indikátor függvénynek, amely bináris decimális számjegyekké, majd indikátor számjegyekké alakítja és egy tömbbe (pufferbe) írja.

A főprogrammal párhuzamosan az ADC és a T0 időzítő megszakításait hívják. Az ADC egyszeres konverziós üzemmódban működik, 2,56 V belső referenciafeszültséggel. Jobb oldali sorkizárás, mind a 10 számjegy használatos. Az ADC konverzió eredményét 8-szor halmozzuk fel egy változóban, átlagoljuk és a szoftver pufferbe írjuk.

A T0 időzítő megszakítása újraindítja és meghívja az indikátor frissítési funkciót. Eloltja az éppen kijelzett kisülést, és felkapcsolja a következőt.

Projekt szerkezete

A projekt 3 szoftvermodulból áll.
main.c – fő program
adc.c – funkciók az ADC-vel való munkához
indikátor.c – hétszegmenses 4 számjegyű jelzőműszer.

Figyelmébe ajánlom a digitális voltmérő kialakítását, amely ampermérővé is alakítható. Az ábra a 2010-es Rádió 2 magazinból származik. A diagram az ábrán látható

A voltmérőt 0-99,99 V feszültség mérésére tervezték, ez az intervallum két részre oszlik - 0-9,999 V és 10-99,99 V. Az egyik tartományról a másikra való váltás automatikus. A bemeneti ellenállás az első szakaszon 470 kOhm, a második szakaszon kb 100 kOhm, az abszolút mérési hiba az első szakaszon ±3 mV, a tápfeszültség 15-20 V, az áramfelvétel 60 mA ( a használt hétszegmenses mutatótól függően). A mérés ismétlési periódusa 100 ms, egy konverziós ciklus maximális ideje 9,999 V bemeneti feszültség mellett 10 ms. Ha a mért feszültség meghaladja a 99,99 V-ot, a kijelzőn megjelenik a „9999” szám, amely 2 Hz-es frekvenciával villog. A bemeneti feszültség polaritása pozitív.
A voltmérő működési elve azon a módszeren alapul, hogy a mért feszültséget egyetlen integrálással frekvenciává alakítják. Ez lehetővé teszi a beépített tízbites ADC-vel rendelkező mikrokontrollerekhez képest nagyobb felbontás elérését a mért feszültségek széles tartományában. A mikrokontroller kiszámítja a frekvenciát, átkapcsolja a határértékeket és kijelzi a mérési eredményeket a LED kijelzőn. A munka részletes leírása a cikkben, a csatolt fájlban, valamint a forráskód és a firmware fájlban olvasható
depositfiles.com/files/9p9spo2oo
Most ennek a voltmérőnek a módosításáról. Az R2 feszültségosztó ellenállást kompozitból készítettem - PTMN ellenállás - 0,5 W 100 kOhm, ±0,25%, és sorba kapcsoltam vele egy SP5-2 többfordulatú trimmert 22 kOhm-ra, az R5 ellenállás pedig egy SP3-39A trimmert állított be 15 kOhm-ra. Ez azért történt, hogy a voltmérő beállításakor pontosan válassza ki a feszültségosztó ellenállását.
A voltmérő nyomtatott áramköri lapra van felszerelve. A tábla a sprint elhelyező programban a cikkből lett átrajzolva, a nyomtatott fájl alább mellékelve
depositfiles.com/files/rsbo4oebv
és itt van egy pecsét az SMD alkatrészekhez
depositfiles.com/files/zi6xq8x7f
A mikrokontrollert a CodeVisionAVR programban található STK 200/300 programozó segítségével flasheltük meg.
Biztosítékok CodeVisionAVR-hez

Biztosítékok Pony Prog


A voltmérőt egy transzformátor tápegység táplálja feszültségstabilizátorral egy 7815-ös mikroáramkörön, szabványos áramkör szerint összeszerelve. A tápegység nyomtatott áramköri lapra van összeszerelve, és a lapon található egy R2 és R5 kompozit ellenállás is. A PCB fájl alább található.
depositfiles.com/files/nsaa4kzkj
Fotó a voltmérő alaplapjáról




Fotó a tápegységről




És most minden össze van szerelve


A voltmérő beállítása a C2 kondenzátor R3 ellenállású töltőáramának beállításából és a feszültségosztó ellenállásának kiválasztásából áll. Az elválasztót vágóellenállásokkal előre beállítják - az R2 ellenállás 117 kOhm ellenállásra, az R5 ellenállás pedig 13 kOhm ellenállásra. A készülék bemenetére 9...9,8 V tartományban stabilizált feszültség kerül, szabványos voltmérővel vezérelve. Az R3 ellenállás kiegyenlíti a beállított és a referencia voltmérők leolvasását. Növelje a feszültséget, amíg a voltmérő a második mérési tartományra nem vált. Ha ebben az esetben a voltmérő állása „lefagy”, akkor az R2 és R5 ellenállásokkal kapcsolja át a voltmérőt a második tartományba, majd meg kell ismételnie a beállítást az R3 ellenállással. A voltmérőt legfeljebb 100 V feszültséggel látják el, és a leolvasásokat az R2 és R5 ellenállások segítségével állítják be. Ezután kapcsoljon 5-10 V-ot a bemenetre, és ha szükséges, állítsa be a leolvasást az R3 ellenállással. A voltmérő leolvasását a teljes tartományban ellenőrzik.
Fénykép a voltmérő leolvasásáról az első tartományon és a szabványos Shch301-1 eszközön.


Fotó a voltmérő leolvasásáról a második tartományban és a szabványos Shch301-1 eszközön.

Az e séma szerint összeállított voltmérő nagy pontosságot mutatott a kínai multiméterekhez képest, laboratóriumiként is használható.
A tokot nem ehhez a voltmérőhöz készítették, a voltmérőt az elektrolizátor testébe építették be, hogy az elektródákon lévő feszültséget figyeljék, a szokásos mutató voltmérő helyett.
Ezenkívül ez a voltmérő áramkör átalakítható ampermérővé.
A változtatások sémája az alábbiakban látható


Az értékek 0,00 és 99,99 A között változhatnak.
A tizedesvessző fix, a legjelentősebb számjegy nem világít 10A-nél kisebb értéknél.
Az osztó eltávolításra került, a C4 helyett tantál kondenzátor van K53-4 6,8 μF - az átlagoláshoz. Hozzáadtam egy 1 ohmos ellenállást a VT1 tranzisztor leeresztőjéhez, a kapacitása nagy, és legalább kissé korlátozza a csúcskisülési áramot.
A meglévő söntnél újra kell számítani a C2 kapacitást: Cx = (Uread/Ushunt) * C2, ahol Cx, μF a kondenzátor szükséges kapacitása, Uread, mV a szükséges maximális ampermérő leolvasás, Ushunt, mV a sönt feszültsége, amely megfelel a maximális mért áramnak, C2 - 2,2 µF. Hagyja, hogy 300 mV essen a söntre. 10A esetén kiderül: (1000/300)*2,2 = 7,33 µF. Jobb a kapacitást 8,2 µF-ra kerekíteni. Az R4 ellenállás értékét kisebbnek kell lennie, mint az eredeti áramkörben. Az alábbiakban egy kissé módosított firmware található (ugyanaz, mint az eredmény)

Mérőkészülékünk táblája univerzális, és a beépített elemektől függően különböző mérési határértékekkel képes ellátni voltmérő és ampermérő funkcióit egyaránt. Ez a cikk arról fog szólni, hogyan készítsünk belőle egyszerű voltmérőt egy AVR-en különböző mérési határértékekkel. Arról beszél, hogyan készíthet ampermérőt ugyanazon a táblán.

Az áramkör univerzálissá tételéhez sönt, feszültségosztó vagy műveleti erősítő csatlakoztatható a bemenethez.

Az R2, R3 feszültségosztó lehetővé teszi az 5 voltnál nagyobb feszültség mérését. Kis feszültségek méréséhez a bemeneti jelet egy állítható erősítésű DA2 műveleti erősítőn vezetik át. Erősítését az R4, R5 ellenállások állítják be. Az áramméréshez egy R1 söntöt kell beépíteni a készülék bemenetére.
Az áramkör az Atmega8 mikrokontrolleren alapul. A jelszint átalakítása után a mikrokontrollerbe épített ADC bemenetére kerül. A mikrokontroller a kapott értéket egy háromjegyű szegmensjelzőn jeleníti meg, közös anóddal. A feszültség a kisülési anódokra tranzisztorokon keresztül jut. Az R9, R10, R11 emitterek ellenállásai beállítják a jelző fényességét. A megjelenítési módszer dinamikus.
Az áramellátás közvetlenül 5 V-os feszültségforrásról vagy stabilizátoron keresztül történhet. Kérjük, vegye figyelembe, hogy a tápfeszültség mínusz és a mérőbemenet mínusz össze vannak kötve.

Nyomtatott áramkör

Mérőtábla

A tábla egyoldalas és tartalmazza a mérőeszköz összes elemét. Az R1 ellenálláson (ampermérő sönt) több helyen található a különböző teljesítményű házak. Sprint-Layout 5.0 formátumban megrajzolt táblával ellátott fájl letölthető a linkről.

Program

Amikor bekapcsolja a készüléket, két másodpercen belül megjelenik a „HI” üdvözlés a kijelzőn, majd a készülék működésbe lép. Az AVR mikrokontrollerek 10 bites ADC-t használnak. Projektünkben csak kilenc bitet használunk. Ez a bitmélység lehetővé teszi, hogy 1%-os végső műszeres pontosságot kapjunk. A nagyobb stabilitás és a leolvasott értékek változásának zökkenőmentessége érdekében száz leolvasási mintát vesznek, és ezek közül a legnagyobb megjelenik a kijelzőn. Ha a bemeneti feszültség meghaladja a mért értékek tartományát, a kijelzőn a következő üzenet jelenik meg: -0. A harmadik számjegy nincs bekapcsolva, ha nincs használatban.
A HEX fájl verziónként eltérő. Ezeket minden verzióhoz külön csatoljuk. A biztosíték biteknek mindig gyárinak kell maradniuk. A firmware betöltése szabványos 6 tűs ISP programozó csatlakozón keresztül történik.

Műszaki adatok

• tápfeszültség, 5V vagy 7-12V
• áramfelvétel, legfeljebb 60mA
• kijelző frissítési gyakorisága, 56Hz
• mérési határok, 0,5V, 5V, 50V
• bemeneti impedancia, legalább 10 kOhm
• pontosság legalább 10%

Voltmérő 50V

Az 50 V-os mérési határértékkel rendelkező voltmérő összeszereléséhez az összes elemet telepítenie kell, kivéve az R1, R4, R5, DA2 elemeket. Ha nem tervezi a stabilizálatlan teljesítmény használatát, akkor elhagyhatja a C1 kondenzátor és a DA1 stabilizátor telepítését is.

Összeszerelés után a tábla elülső oldala így néz ki:

...és a hátoldalon:

Áramköri elemek 50 V-os határértékhez:

1. R2 — CA6V trimmelő ellenállás 2,5 kOhm, 1 db.
2. R3 - 0805 chip-ellenállás 10 kOhm-nál, 1 db.
3. PLS kontaktfésű

Az 50 V-os mérési határértékkel rendelkező verzió firmware-je letölthető. A biztosítékot változatlanul hagyjuk.
Ha minden megfelelően van összeszerelve, akkor valahogy így kell működnie:

A videóban a bal oldali blokk áramforrásként, a jobb oldali pedig a mért feszültség forrásaként szolgál.

Voltmérő 5V

A következő elemeket kell felszerelni a táblára:

1. C2 - tantál kondenzátor, 22uF, 16V T491C226K016AT, 1 db.
2. C1, C3, C4 - 0,1 µF kondenzátorok a 0805-ös csomagban
3. DA1 - L7805 stabilizátor D2PAK házban, 1 db.
4. DD1 - Atmega8a-au mikrokontroller, 1 db.
5. J1 - 1206 chip-ellenállás 0 Ohm ellenállással, 1 db. (jumper)
6. HL1 — szegmensjelző BA56-12YWA, 1 db. (lehetőleg a blokkon keresztül telepíthető)
7. R2 — hangoló ellenállás CA6V 25 kOhm, 1 db.
8. R3 - 0805 chip-ellenállás 1 kOhm-on, 1 db.
9. R6-R8, R12 - 0805 chipellenállások 1 kOhm-on, 4 db.
10. R9-R11 - 0805 chipellenállások 56 Ohm-on, 3 db. (kisebb ellenállással használható a fényerő növelésére)
11. VT1-VT3 - BC807-40 tranzisztorok, 3 db.
12. PLS kontaktfésű

Valójában csak az R2, R3 feszültségosztó ellenállásainak ellenállása különbözik.
A voltmérő 5 V-os verziójához tartozó firmware letölthető. A biztosítékokat változatlanul hagyjuk. A különbség ez a firmware és az előző között csak a bitpont pozíciójában van.
Videó egy 5V-os voltmérő működéséről:

Voltmérő 300mV

A 0 és 300 mV közötti mérési határértékekkel való munkavégzéshez az LM358N chipen további fokozatra lesz szükség. A sematikus diagram ekkor a következő formában jelenik meg:

Az R4, R5 ellenállások beállítják az erősítő erősítését. Az R1 szükséges ahhoz, hogy bemeneti jel hiányában a voltmérő 0 V-ot mutasson.
A tábla elemei:

1. C2 - tantál kondenzátor, 22uF, 16V T491C226K016AT, 1 db.
2. C1, C3, C4 - 0,1 µF kondenzátorok a 0805-ös csomagban
3. DA1 - L7805 stabilizátor D2PAK házban, 1 db.
4. DA2 - L358N műveleti erősítő SO8 csomagban, 1 db.
5. DD1 - Atmega8a-au mikrokontroller, 1 db.
6. J1 - 1206 chip-ellenállás 0 Ohm ellenállással, 1 db. (jumper)
7. HL1 — szegmensjelző BA56-12YWA, 1 db. (lehetőleg a blokkon keresztül telepíthető)
8. R1 - 0805 chip-ellenállás 10 kOhm-nál, 1 db.
9. R4 - 0805 chip-ellenállás 1 kOhm-on, 1 db.
10. R5 - CA6V trimmelő ellenállás 25 kOhm, 1 db.
11. R6-R8, R12 - 0805 chipellenállások 1 kOhm-on, 4 db.
12. R9-R11 - 0805 chipellenállások 56 Ohm-on, 3 db. (kisebb ellenállással használható a fényerő növelésére)
13. VT1-VT3 - BC807-40 tranzisztorok, 3 db.
14. PLS kontaktfésű

A voltmérő firmware verziója egyáltalán nem használja a kisülési pontot. Ha a mutató magasabb rendű számjegyeit nem használja, akkor azok letiltásra kerülnek. A voltmérő ezen verziójában a túlcsordulás akkor jelenik meg, ha a bemeneti feszültség eléri a 300 mV-ot. Letöltheti. A biztosítékokat szintén változatlanul kell hagyni.
Videó egy voltmérőről 300 mV mérési határral:

Üzemeltetési óvintézkedések és működési jellemzők

A voltmérőt rádióamatőr berendezésekbe való beépítésre tervezték, ezért nincs beépített védelmi áramköre. Egyszer és mindenkorra beépítheti a laboratóriumi tápegységbe, vagy bármely érzékelő leolvasásának figyelésére. Nem mindennapi teszterként való használatra szolgál, ezért a kezelésekor óvintézkedéseket kell tenni:

1. A voltmérőt csak egyenfeszültség mérésére tervezték
2. A voltmérő nem rendelkezik beépített védelemmel a bemeneti feszültség polaritásának megfordítása ellen
3. A méréseket a tápfeszültséghez viszonyítva végezzük. Más szóval, a tápfeszültség stabilitása határozza meg a voltmérő leolvasásának pontosságát.
4. A voltmérő nem rendelkezik bemenetvédelemmel. Ne helyezzen rá nagyobb feszültséget, mint a maximális feszültség
5. A voltmérő bemenetnek nincs galvanikus leválasztása. Ha a fő áramkört és a javasolt voltmérőt ugyanarról a tápegységről táplálja méréseket csak a közös vezetékhez képest lehet elvégezni. Abban az esetben, ha meg kell mérni a potenciálkülönbséget két olyan pont között, ahol feszültség van, külön áramforrást kell használni, transzformátoron keresztül galvanikus leválasztással a voltmérő táplálására. És egyúttal ügyeljen arra, hogy a voltmérő negatívját egy alacsonyabb feszültségű ponthoz csatlakoztassa!
6. Ha növelni kell a jelző fényerejét, csökkentheti az R9-R11 ellenállások ellenállását. Az ellenállást azonban ne állítsa 20 Ohm alá
7. Ha azt tervezi, hogy egy voltmérőt használ az autó fedélzeti feszültségének jelzésére, akkor csak két vezetéket kell csatlakoztatnia: az autó negatív vezetékét a voltmérő „GND”-jéhez, és a pozitív vezetéket a voltmérő kapcsaihoz. a „7-12V” és a „+” csatlakozókat.

Ha bármilyen kívánsága van a mérési határértékekkel, a benne lévő bitek számával, a bitpont helyzetével stb. kapcsolatban, akkor le tudom fordítani a firmware-t az Ön igényei szerint. Nincs más dolgod, mint felvenni velem a kapcsolatot a megjegyzésekben vagy a weboldalon található visszajelzési űrlapon keresztül. Ha valaki lemaradt a táblára mutató linkről, itt van.
Olvassa el, hogyan lehet ampermérőt készíteni a tábla alapján.

Nagyon örülünk, ha támogatja erőforrásunkat és felkeresi termékboltunkat.

Napjainkban egyre népszerűbbek a beépített ADC-vel ellátott mikrokontrollerekre épülő mérőműszerek, főleg, hogy az ilyen mikrokontrollerek elérhetősége és képességei folyamatosan bővülnek, az áramkör leegyszerűsödik, összeszerelésük a kezdő rádióamatőrök számára is kivitelezhetővé válik. A saját vezérlővel rendelkező LCD-modulokat gyakran használják információmegjelenítő eszközként a digitális mérőműszerekben. Ennek a megoldásnak vannak hátrányai: további háttérvilágítás szükségessége nagy áramfelvétel mellett, a megjelenített karakterek korlátozott választéka és magas költségek. Ezért könnyebb és kényelmesebb a hétszegmenses háromjegyű LED-jelzők használata.

A voltmérő kapcsolási rajza

Egy voltmérő sematikus diagramja az MK-n

A PIC16F676 voltmérőjének sematikus diagramja - második lehetőség

PP voltmérő a PIC16F676-on

Ez egy egyszerű voltmérő 30 V-ig PIC16F676 mikrokontroller 10 bites ADC-vel és három 7 szegmenses LED jelzővel. Ezzel az áramkörrel akár 30 V egyenfeszültséget is mérhet. PIC16F676- ez az alapja ennek a rendszernek. A bemeneti feszültség mérésére a mikrokontroller belső ADC feszültségosztó ellenállásait használják. Ezután egy 3 számjegyű kommunikációs anód 7 szegmenses kijelzőt használnak a végső átalakított feszültség kijelzésére. Az áramfelvétel csökkentése érdekében az áramkör dinamikus jelzést használ. Itt letöltheti a firmware-t a különféle indikátorokhoz.

A készülék működése

Az R1 és R2 ellenállásokra feszültségosztót szerelnek fel, a voltmérő kalibrálásához pedig egy többfordulatú R3 konstrukciós ellenállást használnak. A C1 kondenzátor megvédi a voltmérőt az impulzuszajtól és simítja a bemeneti jelet. A VD1 Zener dióda a bemeneti feszültség korlátozására szolgál a mikrokontroller bemenetén, hogy a vezérlő bemenete ne égjen ki a bemeneti feszültség túllépése esetén.

Számítások olvasása

A 10 bites ADC maximum 1023-at tesz lehetővé. Tehát 5 voltnál 5/1023 = 0,0048878 V/D, ami azt jelenti, hogy ha az érték 188, akkor a bemeneti feszültség: 188 x 0,0048878 = 0,918 volt . Feszültségosztóval a maximális feszültség 30 V, így minden számítás 30/1023 = 0,02932 volt/osztás lesz. Tehát ha most 188-at kapunk, akkor 188 x 0,02932 = 5,5 Volt. Tovább egyszerűsítheti és csökkentheti az áramkör költségeit, ha az ALS-jelzőket egy egyszerűre cseréli