Схема цифрового вольтметра: МИНИ ЦИФРОВЫЕ ВОЛЬТМЕТРЫ

Содержание

ЦИФРОВОЙ АМПЕРВОЛЬТМЕТР

   Уже несколько лет занимаюсь радиоэлектроникой, но стыдно признаться, у меня все еще нет нормального блока питания. Запитываю собранные устройства тем, что попадется под руку. От всяких полудохлых батареек и трансформаторов с диодным мостом без какой либо стабилизации напряжения и ограничения выходного тока. Такие извращения довольно опасны для собранной конструкции. Наконец-то решился собрать нормальный блок питания. А начал сборку с ампервольтметра. Надо конечно было начинать с другого, но как уже есть. Поскольку понемногу занимаюсь говнокодерством, то решил сам разработать показометр. В качестве экрана стоит дисплей от Nokia-1202. Наверно я уже всех задолбал с этим дисплеем, но он в 3 раза дешевле, чем 2x16 HD44780 (по крайней мере у нас). Вполне паябельный разъем и вообще неплохие характеристики. Короче - хороший вариант для измерителя напряжения и тока.

Электрическая схема цифрового ампервольтметра для БП


Рисунок платы цифрового ампервольтметра

   В первой и второй строчке отображается усредненное значение напряжения и тока из 300 замеров АЦП.
Это сделано для большей точности измерения. В третьей строчке выводится сопротивление нагрузки, рассчитанное по закону Ома. Хотел сперва сделать, чтоб выводилась потребляемая мощность, но сделал сопротивление. Может позже переделаю на мощность. В четвертой строчке выводится температура измеряемая датчиком DS18B20. Он запрограммирован измерять температуру от 0 до 99 градусов Цельсия. Его надо установить на радиатор выходного транзистора, или на какой нибудь другой элемент схемы, где есть сильный нагрев. 


   К микроконтроллеру можно так же подключить кулер для охлаждения радиатора транзистора. Он будет изменять свои обороты при изменении температуры измеряемой датчиком DS18B20. На ножке PB3 присутствует ШИМ сигнал. Кулер подключается к этому выводу через силовой ключ. В качестве силового ключа лучше всего использовать MOSFET транзистор. При температуре в 90 градусов у вентилятора будут максимальные обороты.
Датчик температуры можно и не устанавливать. В этом случае в четвертой строчке просто высветится надпись OFF. Кулер подключаем на прямую. На выходе PB3 будет 0.


   В архиве есть два варианта прошивки. Одна на максимально измеряемый ток в 5 ампер, а вторая до 10 ампер. Максимально измеряемое напряжение – 30 вольт. Коэффициент усиления ОУ LM358 по расчетам выбран 10. Для разных прошивок нужно подобрать шунт. Не у всех есть возможность измерять сотые доли ома и прецизионные резисторы. Поэтому в схеме есть два подстроечных резистора. Ними можно подкорректировать показания измерений.

   Там-же в архиве есть и печатная плата. Есть небольшие различия на фото - там она немножко подправленная. Удалена одна перемычка и размер меньше по высоте на 5 мм. Стабильность показаний ампервольтметра высокая. Иногда плавает только на сотые доли. Хотя сравнивал всего лишь с моим китайским тестером. Для меня этого вполне хватит.


   Всем спасибо за внимание. Все вопросы задаем на форуме. Показометр сделал Бухарь.

   Форум по МК-метрам

   Обсудить статью ЦИФРОВОЙ АМПЕРВОЛЬТМЕТР

РадиоКот :: Простой цифровой вольтметр ch-c3200.

РадиоКот >Схемы >Цифровые устройства >Измерительная техника >

Простой цифровой вольтметр ch-c3200.

В этой статье рассмотрен пример создания простого вольтметра постоянного тока на печатной платы ch-c0030pcb. Дан краткий принцип построения цифровых вольтметров, описание схемы, прошивки контроллеров, а также программа на ассемблере с комментариями. Большой популярностью пользуются цифровые вольтметры среди автолюбителей для контроля напряжения бортовой сети автомобиля. Поэтому рассматриваемая конструкция, ориентирована на возможность питания от бортовой сети автомобиля (12-24 вольта) и для индикации и контроля питающего напряжения.

Для реализации этого проекта нам потребуется PIC-контроллер с аналого-цифровым преобразователем (АЦП). По монтажному месту нам подойдут из серии PIC16 — PIC16F819 или PIC16F88.

 

Схема вольтметра. 

 

Позиционное обозначение элементов сохранено согласно монтажной схемы платы. Питание подается на контакты 1,2 соединителя, контакты 3,4 используются для подключения индикатора или исполнительного устройства. Подается контролируемое напряжение на контакт 9. Контролируемое напряжение не должно превышать 100 вольт.Измерение напряжения. Для измерения напряжения будем использовать вход AN0. При помощи перемычек R20 и R18 сконфигурируем входную цепь. В качестве делителя входного напряжения будем использовать резисторы R1 и R2. Соотношение 20/1 позволит нам измерять постоянные напряжения до 100 вольт. В качестве опорного напряжения будем использовать напряжение стабилизатора питания контроллера.


 

В выбранных нами контроллерах встроен десяти разрядный АЦП, это значит, что выбранный нами диапазон опорного напряжения 5.0 вольт он «разделит» на 1024 значения. Т.е. если на вход контроллера AN0 подавать напряжение от 0 до 5 вольт, то с регистров АЦП ADRESH и ADRESL сможем сосчитать значение от 0 до 1023.

Значит, в нашем случае весовое значение одного разряда АЦП составит 5/1024 =0,0048828125 вольта.

Для вычисления напряжения необходимо полученное значение АЦП умножать на0,0048828125.

Например, при измерении мы получили значение 359. Для вычисления напряжения нам необходимо 359*0,0048828125 = 1,7529296875. Или округленно 1,8 вольта.

Но как нам измерять напряжения выше 5 вольт? Для этого и используется входной делитель на резисторах R1 и R2. Выберем R2=10 кОм, почему 10, потому если входные цепи АЦП требуют, что бы источник имел сопротивление не ниже 10 кОм. А в целях уменьшения входного тока, возьмём максимальное значение. R1 выберем равное = 200 кОм  для обеспечения необходимого диапазона входного напряжения.

Коэффициент деления 200/10=20. Это значит, что напряжение, поступающее на вход делителя, будет уменьшено на его выходе в 20 раз. При максимальном входном напряжении на входе контроллера 5 вольт мы сможем измерять напряжения 5*20=

100 вольт,(или для нашего случая 99,9 вольта). Такой диапазон достаточен для многих устройств, включая и автомобильную технику.

И так если мы выбрали для индикации минимального значения 0,1 вольт, то диапазон индицируемых значений составит от 0,1 до 99,9 вольт.

Для измерения переменного напряжения необходимо на вход добавить выпрямительный диод и изменить входной делитель, но в этой публикации создание вольтметра переменного тока рассматриваться не будет.

Программа.

Для работы контролера, необходимо программа, которая будет выполнять все наши требования по работе устройства. Программа написана на ассемблере с применение среды MPLAB IDE v8.83.

Наша программа кроме измерения напряжения и вывода его значения на индикатор будет выполнять и необходимые функции по контролю напряжения. Так как параметры по контролю напряжения необходимо задавать во время эксплуатации устройства, то добавим к нашему устройству кнопки управления. Кнопки управления подключаются к порту B микроконтроллера и используются для ввода параметров работы и калибровочных констант. Для сохранения параметров в отключенном состоянии используется EEPROM контроллера. Запоминание происходить при выходе из режима настройки.

 

Выбор PIC-контроллера.

Прошивка и текст на ассемблере выполнены для контроллера PIC16F88, но с незначительными изменениями в программе можно приметить и PIC16F819. Для этого в тексте программы есть пометки позволяющие переключиться с одного процессора на другой.

Сборочный чертеж верхняя сторона платы.

 

Сборочный чертеж нижняя сторона.

 

Программирование контроллера.

Программирование PIC контроллера можно выполнить непосредственно в плате, для этого можно использовать любой программатор позволяющий выполнять внутрисхемное программирование.

Для этого применяется соединитель CON1 (отверстие в плате).

 

Демонстрация доступа к функциям настройки параметров работы вольтметра.

Демонстрация калибровки вольтметра.

От того как правильно будет выполнена калибровка зависит точность паказаний нашего вольтметра. Для этого необходимо выполнить три правила:

1. Калибруют по максимальному значению измеряемого диапазона.
Что это значит? Если вы планируете измерять диапазон напряжений например, от 0 до 30 вольт, то необходимо выставить 30 вольт и по этому уровню калибровать вольтметр.
2. Калибровать надо по прибору более высокого класса.
Если вы желаете получить точность +/- 0,1 вольта выставить с точностью до сотых — 30,00. Реально это сделать из того что есть под руками сложно, поэтому надо попытаться установить максимально точно.

3. Подгонять показания надо как можно точнее выбирать точку смены индикации.

Как это делать посмотрите видеоролик. На ролике мы калибруем вольтметр по уровню напряжения 20 вольт.

Файлы:
Описание вольтметра.
Программа (ассемблер, MPLAB — V8.76) PIC16F88 (PIC16F819).
Схема вольтметра.
Прошивка для контроллера PIC16F88.
Сборочный чертеж платы.

Все вопросы в Форум.


Как вам эта статья?

Заработало ли это устройство у вас?

Схема цифрового вольтметра на микросхеме К176 » Паятель.Ру


При проектировании цифровых вольтметров или мультиметров большинство радиолюбителей операются либо на аналого-цифровые преобразователи серии К572ПВ, либо прибор строят по схеме частотомера с аналогоцифровым преобразователем "напряжение-частота" или "напряжение-период". Но есть другой способ — непосредственного измерения. Его сущность заключается в том, что счетчик прибора, работающий на индикацию, одновременно вырабатывает ступенчато-изменяющееся напряжение, которое поступает на один из входов компаратора, а на его другой вход поступает напряжение от измеряемой цепи.


В момент совпадения этих напряжений на выходе компаратора изменяется логический уровень, который, обычно останавливает счетчик в этом положении на некоторое время. Таким образом прибор работает как простой (медленный) частотомер, в течении некоторого времени происходит измерение напряжения (нарастание ступенчатого напряжения до уровня измеряемого), затем следует индикация, затем обнуление, и все сначала.

Используя микросхемы серии К176, а именно дешифраторы К176ИД2, имеющие на своих входах триггеры памяти можно построить вольтметр, показания которого будут столь же оперативно изменяться как и в приборах построенных на микросхемах К572ПВ2 или К572ПВ5.

Принципиальная схема трехразрядного вольтметра, измеряющего напряжение от нуля до 9,99В показана на рисунке 1. Основу прибора составляет трехразрядный счетчик на микросхемах D3-D5. На вход этого счетчика постоянно поступают импульсы частотой около 3 кГц от мультивибратора на элементах D1.1 и D1.2. Счетчик все время считает по кругу от нуля до 999, он не имеет никаких входов кроме информационного и не может устанавливаться в нуль какими-то внешними импульсами. На выходе счетчика кроме дешифраторов с семисегментными индикаторами включена резистивная матрица, состоящая из резисторов R5-R16.

Сопротивления резисторов соответствуют весовым значениям выходных кодов счетчика. Все резисторы имеют одну общую точку соединения. Именно в этой точке, во время работы счетчика получается ступенчато-нарастающее напряжение. Оно изменяется от нулевого уровня до уровня логической единицы с числом промежуточных ступеней 999. Затем резко падает до нуля, и снова постепенно нарастает до единицы.

Это напряжение поступает на прямой вход компаратора D2. Задача компаратора состоит в том, чтобы зарегистрировать момент совпадения этого напряжения с напряжением, поступающим с входного делителя (на самом деле не совпадения а минимального превышения, не более чем на одну ступень).

В этот момент на выходе компаратора устанавливается логическая единица. Она запускает одновибратор на элементах D1.3, D1.4, который вырабатывает короткий импульс. Этот импульс поступает на входы "X" дешифраторов D6-D8 и записывает в их триггеры тот код, который был в этот момент на выходах счетчика. Это число отображается индикатором до тех пор пока не поступит следующий импульс от одновибратора.

Таким образом счетчик все время ходит по кругу и синтезирует нарастающее напряжение, а на индикацию выводится только то значение, которое численно соответствует измеряемому напряжению.

Источник питания должен быть стабилизирован, поскольку он принимает непосредственное участие в формировании ступенчатого напряжения.

Номиналы резисторов R5-R16 рассчитаны и их сопротивления не соответствуют номинальному ряду, поэтому некоторые из них нужно набирать из двух-трех. Класс точности должен быть не менее 4%, от него в первую очередь зависит точность показаний прибора. Удобно взять обычные резисторы сопротивлением на 5-20% меньшего сопротивления чем на схеме, например, вместо R11 на 90 кОм берем на 82 кОм, а затем контролируя сопротивление точным омметром при помощи мелкой шкурки стачиваем резистивный слой с одной стороны корпуса резистора до получения нужного сопротивления.

Рисунок 2
Установив сопротивления указанные на схеме можно получить класс точности прибора 4-6%. Более высокую точность с серией К176 получить трудно. Если требуется более высокая точность напряжение на каждый резистор следует подавать через пару ключей микросхемы К561КТ3 (рисунок 2). В этом случае можно получить класс точности 0,1-0,5%, но это сильно усложняет схему.

Существенно повысить класс точности (1-2%) можно если счетчики К176ИЕ2 заменить на К561ИЕ14. К тому же нужно разделить цепи питания счетчиков с компаратором и светодиодных индикаторов, поскольку индикаторы потребляют большой ток и могут оказывать дестабилизирующее действие на формирователь ступенчатого напряжения. Калибруют прибор подбором номинала R3. Точно установить прибор на нуль можно включением резистора сопротивлением в несколько мегаом между выводом 4 и 11 компаратора.

Скорость работы прибора можно существенно увеличить если поднять частоту мультивибратора, например до 10-15 кГц, но в этом случае нужно соответствующим образом сократить длительность импульса, вырабатываемого одновибратором на элементах D1. 3 и D1.4, таким образом, чтобы длительность вырабатываемого им импульса была меньше периода импульсов на выходе мультивибратора.

Верхний предел измерения можно установить подбором номинала R3, например, если нужно измерять 0..,99,9В его сопротивление должно быть около 1 Мом (окончательно подбирается при калибровке).

Стрелочный вольтметр на любое напряжение своими руками


Приветствую, Самоделкины!
Аналоговые измерительные приборы постепенно вытесняются цифровыми, но несмотря на это стрелочные головки все еще довольно широко распространены, причем используют их не только мастера самодельщики в своих самодельных конструкциях. Конечно такие приборы не славятся сверх высокой точностью, но тем не менее, в некоторых измерениях аналоговый прибор просто незаменим.


В данной статье мы подробно рассмотрим технологию изготовления стрелочного вольтметра для самых различных задач, буквально на любое напряжение. Такой вольтметр можно будет использовать в качестве измерителя напряжение в зарядных устройствах, регулируемых источниках питания и так далее. Автором данного проекта является «AKA KASYAN» (YouTube канал «AKA KASYAN).
Как измерять напряжение, думаю, все в курсе. Для начала нам естественно понадобится электромагнитная измерительная головка.

Такую головку можно изготовить своими руками, но процесс этот не такой уж и простой, поэтому более простым вариантом будет поиск уже готовой. Для данной самоделки подойдет буквально любой стрелочный индикатор любых размеров.


Так же желательно, чтобы индикатор имел линейную измерительную шкалу. В данном примере автор использовал головку высоковольтного вольтметра переменного напряжения, который благополучно был извлечен из стабилизатора.

В данном случае автор поставил задачу изготовить из высоковольтного вольтметра переменного напряжения низковольтный вольтметр постоянного напряжения со шкалой в 15-20 вольт. Как вы поняли данный образец рассчитан для работы в цепях переменного напряжения, а шкала 300В.

Первым делом необходимо вскрыть и разобрать электромагнитную измерительную головку.



Внутри мы можем увидеть выпрямительный диод и токоограничивающий резистор.

Напряжение с клемм вольтметра подается на обмотку измерительной головки именно через эту цепочку из диода и резистора. От них немного позднее мы избавимся, а сейчас аккуратно вынимаем шкалу, она крепится при помощи двухстороннего скотча.

После этого шкалу необходимо отсканировать.

Далее получившийся рисунок необходимо отредактировать. Для этой цели подойдет любой редактор, даже всем известный «Paint» без особого труда справится с этой задачей. Удаляем все дефекты, дорисовываем неполные линии, символы и надписи, ну и естественно меняем циферки на нужные.


В данном случае шкалу было решено сделать на 16В.

Затем берем линеечку и измеряем размеры родной шкалы.


После этого открываем Word, вставляем туда наш рисунок, указываем полученные размеры, ну и в конечно же распечатываем все это дело, лучше сразу несколько штук, мало ли что.

Теперь бумажку необходимо обрезать до нужных размеров.

После чего приклеиваем ее на место любым подручным клеем.

Так, с этим вроде разобрались, теперь аккуратно откусываем цепочку из резистора и диода, о которой говорилось в начале статьи.


Теперь необходимо припаять торчащие выводы друг к другу вот так:

Таким образом, напряжение, которое мы подадим на клеммы вольтметра, непосредственно пойдет на обмотку измерительной головки. Данная электромагнитная измерительная головка довольно чувствительная, и стрелка полностью отклоняется если на клеммы подать напряжение всего лишь в 0,5В.

Так дело не пойдет. Это никуда не годится, так как по нашей задумке стрелка прибора должна отклоняться до предела только в том случае, если на клеммы поддается напряжение 16В.
Для того, чтобы это исправить нам понадобится переменный, а лучше подстроечный многооборотный резистор с сопротивлением 20-50кОм.


После чего необходимо собрать вот такую простейшую схему, которая сейчас перед вами:

Для калибровки индикатора очень желательно наличие лабораторного блока питания, но за неимением такового вполне можно ограничиться любым адаптером питания вольт на 6. Далее параллельно источнику питания необходимо подключить мультиметр, он у нас будет в качестве эталона.

Теперь на вход подаем напряжение и медленно вращаем подстроечный резистор до тех пор, пока стрелка не покажет то напряжение, которое мы видим на мультиметре.


То есть, достаточно всего лишь откалибровать головку на конкретной отметке, а за счет того, что шкала линейная, другие значения напряжения наш измеритель будет также адекватно показывать.

После того, как калибровка завершена, подстроечный резистор необходимо выпаять.


Далее необходимо замерить полученное сопротивление, и на место выпаянного подстроечного резистора устанавливаем постоянный резистор с таким же сопротивлением.

Если под рукой нет нужного резистора, то можно соединить несколько резисторов последовательно для получения необходимого значения сопротивления.

Для данного проекта желательно использовать резисторы с погрешностью в 1 и меньше процент.

Подстроечник конечно можно оставить, но перед этим необходимо будет заклеить регулирующий винт, чтобы предотвратить его смещение.

Очень часто для постройки и измерительных головок, в самом начале через ограничительное сопротивление на головку падают эталонное напряжение и на пустой шкале делают метки, которые учитываются во время создания шкалы в редакторе. Такой подход более предпочтителен, так как это позволяет построить измерительные головки довольно высокой точности.

А на этом все. Благодарю за внимание. До новых встреч!

Видеоролик автора:


Источник (Source) Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

Цифровой вольтметр с LED дисплеем

Лицевая сторона

Общее описание:

Это простой, но в тоже время довольно точный вольтметр. Схема работает на основе АЦП (аналого-цифровой преобразователь) IC CL7107, сделанный компанией Intersil. В схеме имеется 40-контактная микросхема, которая отвечает за преоброзованике аналогового сигнала в цифровой. Схема, как это описано здесь может отображать любое напряжение постоянного тока в диапазоне 0-1999 Вольт.

Технические характеристики:
  • Напряжение питания: + / — 5 В (симметричный)
  • Требования к питанию: 200 мА (максимум)
  • Диапазон измерения: + / — 0-1,999
Особенности:
  • Малый размер
  • Простота конструкции
  • Низкая стоимость
  • Простая настройка
  • Малое количество внешних компонентов
Как это работает?
Схема:

Дисплей MAN6960

Аналого-цифровой преобразователь , (ADC отныне) более известен как двойной преобразователь наклона или интегрирующего преобразователя . Этот тип преобразователя , как правило, предпочтительнее, чем другие типы, так как он обладает более высокой точностью и прост в дизайне. Работу схемы проще понять, если она описана в два этапа. На первом этапе и в течение заданного периода входное напряжение интегрируется и на выходе интегратора в конце этого периода есть напряжение, которое прямо пропорционально входному напряжению. В конце установленного периода интегратор подается с внутренним опорным напряжением и на выходе схемы постепенно уменьшается, пока не достигнет уровня опорного напряжения (нуль). Второй этап известен как отрицательный период наклона и его продолжительность зависит от выхода интегратора в первом периоде. Поскольку продолжительность первой операции является фиксированной и длина второго является переменной можно сравнить два и таким образом входное напряжение на самом деле по сравнению с внутренним опорным напряжением, и результат кодируется и посылается на дисплей.

Задняя сторона

Все это звучит довольно просто, но это на самом деле серия очень сложных операций, которые все сделанные АЦП IC с помощью нескольких внешних компонентов, которые используются для настройки схемы и её работы. Более подробно схема работает следующим образом. Напряжение измеряется через точки 1 и 2 цепи и цепи через R3, R4 и C4, наконец, применяется к контактам 30 и 31 ИС. Это вход IC, как вы можете видеть из ее диаграммы (В высоких и в низких соответственно). Резистор R1 вместе с С1 используются для установки частоты внутреннего генератора (часы), который установлен на частоте около 48 Гц. В этот тактовой частоте насчитывается около трех различных показаний в секунду. Конденсатор C2, который соединен между выводами 33 и 34, ИС была выбрана, чтобы компенсировать погрешности, вызванной внутренним опорным напряжением, а также держит дисплей устойчивым. Конденсатор C3 и резистор R5 вместе образуют цепь, которая делает интеграцию входного напряжения и в то же время предотвращает разделение входного напряжения, делает контур быстрее и надежнее, возможность ошибки значительно снижается. Конденсатор C5 вынуждает инструмент отображать нуль, когда нет напряжения на его входе. Резистор R2 вместе с P1 используются для настройки прибора при вводе в эксплуатацию. Резистор R6 контролирует ток, который протекает через дисплей. Три правых дисплея подключены, чтобы они могли показать все цифры от 0 до 9, а первый слева может отображать только номер 1, и когда напряжение отрицательно знак минус. Вся схема работает от симметричной ? 5 В постоянного тока , которая применяется в контактах 1 (+5 В) , 21 (0 В) и 26 (-5 В) из IC.

Изготовление:

Прежде всего рассмотрим несколько основ в изготовлении электронной схемы на печатной плате. Плата выполнена из тонкого изолирующего материала, покрытого тонким слоем токопроводящей меди, которая формируется таким образом, чтобы сформировать необходимые проводники между различными компонентами схемы. Использование правильно спроектированной печатной платы очень необходимо, поскольку это ускоряет изготовление и существенно уменьшает возможность совершения ошибок. Медь должна быть луженая в процессе производства и покрыта специальным лаком, который защищает её окисления, а также чтобы делать пайки проще. Пайка компонентов к плате является единственным способом, чтобы построить вашу схему и от того, как вы это делаете зависит в значительной степени ваш успех или неудача. Эта работа не очень сложная, и если вы будете придерживаться нескольких правил, с которыми вы не должны иметь никаких проблем. Паяльник, который вы используете, должен быть легким и его мощность не должна превышать 25 Ватт. Есть много различных типов припоя на рынке и вы должны выбрать тот, который содержит необходимый флюс, чтобы обеспечить идеальную совместимость. Для того, чтобы спаять компонент правильно, вы должны сделать следующее: очистить компонент с помощью небольшого куска наждачной бумаги. Согните их на правильном расстоянии от компонента и вставьте компонент на своё место на борту.

Размещение:

PCB размеры: 77,6 мм х 44,18 мм или масштабировать его на уровне 35%

Возьмите горячий утюг и поместите его кончик на поводке компонентов, держа конец проволочного припоя в точке, где ведущий выходит. Когда припой начинает плавиться и течь, подождать, он охватит равномерно всю область вокруг отверстия и поток кипит и выходит из-под припоя. Вся операция

Все своими руками Цифровой вольтметр на базе модулей ADS1115 и TM1637

Опубликовал admin | Дата 16 февраля, 2020

Цифровой вольтметр на базе модулей ADS1115 и TM1637 и контроллера PIC16F628A.

В данной статье будет рассмотрена схема цифрового вольтметра с пределами измерения напряжения от 0,000В до 40,09В. Вольтметр предназначен для установки в блок питания. Основой вольтметра является микроконтроллер PIC16F628A. На его возложена функция взаимодействия между модулем АЦП с микросхемой ADS1115 и модулем четырехразрядного светодиодного индикатора реализованного на драйвере TM1637. Схема устройства представлена на рисунке 1.


Вольтметр имеет два предела измерения напряжения, первый от 0,000В до 9,999В и второй от 10,00 до 40,09В. Выбор предела измерения происходит автоматически. На входе модуля АЦП в схеме стоит делитель напряжения, состоящий из резистора R2 и подстроечного резистора R3. Резистор R1 и конденсатор С3 представляют из себя Г-образный фильтр, предназначенный для уменьшения импульсных помех и шумов на входе АЦП. Конденсаторы С1 и С2 — блокировочные керамические конденсаторы в цепи питания схемы.

Микросхема ADS1115 является шестнадцатиразрядным аналого-цифровым преобразователем. Согласно документации она имеется четыре входа (AIN0-AIN3), они могут использоваться, как два дифференциальных для измерения разности сигнала между входами, либо как четыре отдельных несимметричных входа, в этом случае напряжение измеряется между общим проводом и одним из входов. В нашем случае микросхема сконфигурирована таким образом, что активным является не симметричный вход AIN0, на схеме обозначен, как А0. Взаимодействие микроконтроллера PIC16F628A с модулем АЦП осуществляется при помощи протокола I2C. Частота дискретизации выбрана величиной 860 ГЦ. Опорное напряжение задано на уровне 4,096В. Но при использовании не симметричного входа разрядность преобразования уменьшается в два раза, е.т. преобразование будет уже 15-ти разрядным В’1111111 11111111’ = .32767. В этом случае каждый разряд будет равен 4,096В / 32767 ≈0,000 12500381В ≈ 125 мкВ. Из этого следует, что показания индикатора будут занижены. А чтобы показания индикатора были корректными, нам надо, чтобы один разряд данных был равен 100 мкВ или 0, 0001В. Поэтому в программу микроконтроллера введена подпрограмма корректировки, умножаем данные считанные с АЦП на коэффициент 1,25 (в программе на 125) с последующим умножением на 100 – просто отбрасываем два младших разряда двоично-десятичного числа. При этом показаниям индикатора, например 9,999 вольта, на входе микросхемы АЦП будет присутствовать сигнал с уровнем в 0,9999 вольта. Так как индикатор имеет всего четыре разряда, при измерении напряжения более 9,999 В пришлось пожертвовать точностью и оставить два разряда после запятой. Десять вольт будут выводиться на индикатор как 10,00 при напряжении на входе ADS1115 равного 1,0000 В. В принципе для радиолюбителей точности измерения напряжения в диапазоне десятков вольт с выводом сотен и десятков милливольт вполне достаточно. Вообще микросхема ТМ1637 может работать с шестиразрядными индикаторами, зря китайцы это не претворили в жизнь.

Как уже отмечалось выше, в качестве индикатора вывода информации применен модуль с четырех разрядным индикатором и драйвер TM1637.

В связи с этим намного упростилась программа контроллера, и нет необходимости соблюдать определенные временные интервалы для динамической индикации, яркость свечения сегментов также обеспечивается микросхемой ТМ1637. Для взаимодействия между микроконтроллером и модулем задействовано всего два порта ввода\вывода контроллера. Это очень ценно при применении контроллеров с ограниченным количеством портов. В моем случае применение PIC16F628A обусловлено только его наличием. Других на данный момент нет.

Метод связи модуля с микроконтроллером не является полным I2C. Всю необходимую информацию о данном протоколе вы можете почерпнуть из документации на эту микросхему. Кстати на сайте есть статья «Модуль TM1637 с PIC контроллером» посвященная этой теме. Этот модуль, так же как и модуль АЦП приобретен на Али.

Все компоненты схемы устанавливаются на печатной плате. Внешний вид со стороны модулей и микроконтроллера показан ниже.

Для соединения модулей с платой использованы отечественные разъемы ОНп-КГ-26


`

Микросхема АЦП ADS1115 имеет большую чувствительность по входу. Самый младший разряд оцифрованного сигнала соответствует десяткам микровольт. Поэтому разводке проводников печатной платы уделялось очень большое внимание. На Виде 1 выделены проводники, по которым течет ток входного сигнала. На виде 2 показан плоский экран в виде проводника общего провода.

Из рисунка проводников видно, что токи питания модуля АЦП и модуля индикации практически разведены от «чистой земли» полезного сигнала. Про особенности разводки проводников печатных плат импульсных устройств можно прочитать на сайте. Вся информация занимает три статьи, первая – «Импульсные помехи», вторая – «Импульсные помехи, продолжение» и третья статья – «Разводка плат, помехи». Помимо правильной топологии печатных проводников платы необходимо уделить внимание качеству питающего напряжения данной схемы. Если стабилизатор напряжения +5 вольт будет в устройстве находиться на некотором расстоянии, то провод питания лучше применить экранированный. Какой из концов экрана, и с какой стороны подключать к общему проводу зависит от конструкции устройства. Все провода, по которым течет ток нагрузки, особенно большой, если этот вольтметр будет применен в блоке питания, должны проходить, как можно дальше. Иначе на младших разрядах постоянно будут высвечиваться хаотичные значения. Можно заэкранировать плату вольтметра полностью. На фото выше показана экспериментальная плата, ее обратная сторона — смотрим ниже.

По краям платы оставлена фольга на всякий случай, для припайки экрана. Особое внимание нужно уделить и монтажу SMD конденсаторов. Под ними не должно быть флюса после пайки, под них не должна попадать пыль. Иначе пыль со влагой воздуха превращается в грязь. Возникают не контролируемые токи утечки, влияющие на стабильность показаний вольтметра, не сразу так потом. Лучше место пайки и сами конденсаторы загерметизировать каплей лака или клея. Если чистоту платы под конденсаторами обеспечить не в состоянии, то лучше применить конденсаторы в обычных корпусах. Модуль АЦП приходит с не припаянной контактной гребенкой. Китайцы предлагают припаять ее самим, так вот, после пайки плату модуля обязательно промойте спиртом. Мне пришлось ее полностью вымачивать в нем минут десять с постоянным встряхиванием. В общем все должно блестеть как котейкины бубенчики. Иначе не мог добиться нулевых показаний индикатора.

На этом все. Удачи! К.В.Ю.

Скачать файлы проекта

Скачать “Цифровой_вольтметр_на_базе_модулей_ADS1115_и_TM1637” Цифровой_вольтметр_на_базе_модулей_ADS1115_и_TM1637.rar – Загружено 1 раз – 27 КБ

Обсудить эту статью на - форуме "Радиоэлектроника, вопросы и ответы".

Просмотров:649


Что такое электронный вольтметр? - Определение, работа, типы и преимущества

Определение: Вольтметр , который использует усилитель для увеличения своей чувствительности , известен как электронный вольтметр. Он используется для измерения напряжения устройств переменного и постоянного тока. Электронный вольтметр дает точные показания из-за высокого входного сопротивления.

Вольтметр с подвижной катушкой не может обнаруживать низкие напряжения. Электронный вольтметр решает эту проблему.Электронный вольтметр имеет высокое входное сопротивление, поэтому он обнаруживает сигналы очень слабой силы и, следовательно, дает точные показания. Высокое сопротивление означает, что цепь противостоит входному питанию.

В электронном вольтметре используется транзистор или электронная лампа. Вольтметр транзисторного типа (ТВМ) имеет сопротивление, из-за которого он не может измерить ток. А вакуумный вольтметр (ВВМ) имеет низкое сопротивление. Следовательно, он используется для измерения тока.

Работа электронного вольтметра

Величина измеряемой величины напряжения прямо пропорциональна отклонению стрелки.Стрелка зафиксирована на калиброванной шкале. Точка, в которой стрелка отклоняется, указывает величину входного напряжения.

В вольтметре с подвижной катушкой большая мощность потребляется от цепи измеряемой величины, из-за чего возникает ошибка в их показаниях. Эта проблема решена в электронном вольтметре.

В электронном вольтметре стрелка отклоняется за счет подачи питания от цепи вспомогательного усилителя. Выходные напряжения схемы усилителя аналогичны напряжению испытательной схемы.Дополнительная мощность не проходит через дефлектор, из-за чего счетчик дает точные показания.

Типы электронных вольтметров

Электронный вольтметр делится на два типа. Их

  • Аналоговый электронный вольтметр
  • Цифровой электронный вольтметр

Аналоговый электронный вольтметр - Измеритель, выходной сигнал которого получается путем отклонения стрелки на калиброванной шкале, известен как аналоговое электронное измерение.Это прибор для измерения напряжения с высоким сопротивлением цепи. Измеритель использует электронный усилитель для управления входными сигналами. Аналоговый электронный вольтметр подразделяется на аналоговый электронный вольтметр постоянного и переменного тока.

Цифровой электронный вольтметр - Вольтметр, который выдает на цифровом выходе показания измеренного напряжения , известен как электронный вольтметр. На выходе цифрового электронного вольтметра отображается числовое значение.Цифровые электронные приборы уменьшают человеческую погрешность и ошибку параллакса, поскольку показания отображаются непосредственно в числовой форме.

Преимущество электронного вольтметра

Ниже приведены преимущества электронного вольтметра.

  1. Обнаружение сигналов низкого уровня - Электронный вольтметр использует усилитель, который позволяет избежать ошибки нагрузки. Усилитель обнаруживает очень слабые сигналы, которые производят ток примерно 50 мкА. Обнаружение сигналов низкого уровня важно для определения истинного значения измерения.
  2. Низкое энергопотребление - Электронный вольтметр имеет вакуумные лампы и транзистор, который имеет усилительные свойства. Он использует вспомогательный источник для отклонения указателя. Измеряемая величина напряжения контролирует отклонение чувствительного элемента. Таким образом, схема электронного вольтметра потребляет очень меньше энергии.
  3. Высокочастотный диапазон - Электронный вольтметр работает вне частотного диапазона из-за транзистора.Наряду с напряжением через него также можно измерять сигнал очень высокой и низкой частоты.

Электронный вольтметр измеряет мощность только тогда, когда они имеют замкнутую цепь, то есть ток течет через их счетчик.

Цифровой вольтметр переменного тока

Мой источник переменного тока с переменным током претерпел несколько изменений за последние годы. Он начинался как простой открытый вариак (регулируемый автотрансформатор) и электрическая розетка, установленная на деревянном блоке.В конце концов, я поместил его в корпус старого генератора аудиосигналов для безопасности и внешнего вида. Среди других дополнительных функций я использовал аналоговый измеритель 0–250 В переменного тока, который у меня был под рукой, чтобы отображать выходное напряжение, потому что в противном случае было бы неприятно вытаскивать мультиметр для отслеживания напряжения, выходящего из вариакума. С годами я понял, что счетчик неточен и просто бесполезен, поэтому необходимо новое считывание.

Я использовал схему ШИМ, управляемую напряжением, для преобразования аналогового напряжения постоянного тока в импульсный рабочий цикл.Для этого используется таймер 555 для генерации пилообразной волны с частотой около 500 Гц, которая подается в компаратор для сравнения с измеренным аналоговым напряжением постоянного тока. Выходной сигнал компаратора имеет период 500 Гц с шириной импульса, пропорциональной входному напряжению постоянного тока. Однако размах пилообразной формы составляет всего около 1,65–3,3 В, поэтому делитель напряжения между 5 В и измеренным напряжением постоянного тока используется для смещения и уменьшения размаха до этого диапазона. Резистор 10 кОм на таймере пилообразной формы 555 предназначен для регулировки смещения транзистора для управления током, идущим в 0.Конденсатор 1 мкФ. Регулируйте это так, чтобы зубья пилы были как можно более чистыми, имели диапазон 1,65–3,3 В и правильную частоту. Будьте осторожны, чтобы потенциометр не был полностью заземлен, иначе вы можете взорвать транзистор 2N3906. Было бы безопаснее добавить резисторы 1 кОм вокруг потенциометра, но я использовал только горшок, чтобы уменьшить количество деталей.

Схема в верхней половине схемы может фактически использоваться как частотомер. CD4518 - это микросхема двойного декадного счетчика, которая рассчитана от 00 до 99.CPB ~ для продвижения счетчика B запускается по отрицательному фронту, поэтому, когда счетчик A переходит с 0111 на 1000, четвертый бит не запускает счетчик B. Когда счетчик A переключается со 1001 на 0000, отрицательный фронт запускает B для однократного повышения. Триггер CD4013 для третьей цифры продвигается вперед по положительному фронту тактовой частоты, поэтому транзисторный инвертор используется на четвертом бите выхода счетчика B, поэтому, когда он переключается с 1001 на 0000, транзистор управляет тактовой частотой CD4013 с положительным край.74LS175 и вторая половина CD4013 используются как триггерные регистры для захвата выходного сигнала счетчика для отображения на переднем фронте НАГРУЗКИ. Кроме того, когда НАГРУЗКА становится высокой, CD4518 сбрасывается, чтобы очистить свои счетчики.

Чтобы использовать счетчик в качестве частотомера, все, что нужно сделать, это подать 1 Гц, 10 Гц и т. Д. В LOAD, чтобы он служил «вентилем». Например, при измерении 60 Гц счетчик будет отсчитывать от 000 до 060 за 1 секунду, а затем строб позволяет LOAD сбросить счетчик и отобразить 060 захвата 74LS175.Счетчик снова начнет отсчет от 000 до 060 в следующую секунду и так далее. Если скорость ворот увеличена до 10 Гц, то у счетчика есть только 0,1 секунды для подсчета и он будет считать от 000 до 006, и умножить это на 10, чтобы получить представление частоты. По сути, скорость гейта 10 Гц изменяет частотный диапазон от 000–199 Гц до 0000–1990 Гц. Гейт 100 Гц будет иметь диапазон 00000-19900 Гц.

Для целей DVM другой таймер 555 выдает очень узкие импульсы с частотой около 100 кГц.Это гарантирует, что до 200 узких импульсов уместятся в одном цикле 500 Гц, и каждый импульс соответствует 1 В. Выход управляет транзистором, который работает параллельно с выходом компаратора LM319. Обратите внимание, что LM319 имеет выход с открытым коллектором. Другим компараторам, не имеющим этой функции, придется управлять транзистором. Выход компаратора и транзистор с резистором 3,3 кОм образуют логический элемент И. Когда выход компаратора не понижается (т.е. логическая 1), выход CLK будет управляться 100 кГц 555 для генерации импульсов для частотомера.Когда рабочий цикл, пропорциональный измеренному напряжению, заканчивается, выход компаратора понижается (логический 0) и CLK переходит в 0. Частотомер подсчитывает все узкие импульсы в течение этого периода, и количество импульсов представляет измеренное напряжение. при условии, что потенциометры 4.7K и 10K откалиброваны правильно. После цикла 500 Гц пилообразный сигнал снова запускается, и НАГРУЗКА достигает высокого уровня с помощью узкого импульса, чтобы подать сигнал на счетчик частоты, чтобы захватить счетчик для отображения в виде напряжения и сбросить счетчик для следующего цикла измерения.

Измерение переменного тока выполняется путем преобразования 0–150 В переменного тока в напряжение постоянного тока, определяемое потенциометром 4,7 кОм, который устанавливает диапазон постоянного тока, пропорциональный входному напряжению переменного тока.

Поскольку частота обновления составляет 500 Гц, дисплей имеет тенденцию к дрожанию между значениями, такими как 99 и 100, но установка конденсатора от 4,7 мкФ до 10 мкФ на вывод 5 компаратора LM319 решает проблему, но значительно снижает реакцию дисплея на фактическое вольтаж. Если я установлю вариак на 120 В и сразу включу, дисплей начнет с 000 и постепенно достигнет 120 за пару секунд.Лучшее решение, вероятно, - уменьшить цикл 500 Гц примерно до 10 Гц и соответственно уменьшить частоту таймера 555 100 кГц, чтобы в один цикл 10 Гц уместилось около 200 импульсов.

При правильной калибровке погрешность этого вольтметра составляет в худшем случае около 5%, что достаточно точно для моих целей и дает мне хорошее приблизительное представление о том, чего ожидать от вариакла. Я откалибровал свой для большей точности в диапазоне 100–140 В переменного тока, потому что именно там я обычно устанавливаю вариак.

Лучшая схема цифрового вольтметра - Выгодные предложения на схемы цифрового вольтметра от глобальных продавцов схем цифрового вольтметра

Отличные новости !!! Вы попали в нужное место для схемы цифрового вольтметра.К настоящему времени вы уже знаете, что что бы вы ни искали, вы обязательно найдете это на AliExpress. У нас буквально тысячи отличных продуктов во всех товарных категориях. Ищете ли вы товары высокого класса или дешевые и недорогие оптовые закупки, мы гарантируем, что он есть на AliExpress.

Вы найдете официальные магазины торговых марок наряду с небольшими независимыми продавцами со скидками, каждый из которых предлагает быструю доставку и надежные, а также удобные и безопасные способы оплаты, независимо от того, сколько вы решите потратить.

AliExpress никогда не уступит по выбору, качеству и цене. Каждый день вы будете находить новые онлайн-предложения, скидки в магазинах и возможность сэкономить еще больше, собирая купоны. Но вам, возможно, придется действовать быстро, поскольку эта лучшая схема цифрового вольтметра вскоре станет одним из самых востребованных бестселлеров. Подумайте, как вам будут завидовать друзья, когда вы скажете им, что приобрели схему цифрового вольтметра на AliExpress.Благодаря самым низким ценам в Интернете, дешевым тарифам на доставку и возможности получения на месте вы можете еще больше сэкономить.

Если вы все еще не уверены в схеме цифрового вольтметра и думаете о выборе аналогичного товара, AliExpress - отличное место для сравнения цен и продавцов. Мы поможем вам решить, стоит ли доплачивать за высококачественную версию или вы получаете столь же выгодную сделку, приобретая более дешевую вещь.А если вы просто хотите побаловать себя и потратиться на самую дорогую версию, AliExpress всегда позаботится о том, чтобы вы могли получить лучшую цену за свои деньги, даже сообщая вам, когда вам будет лучше дождаться начала рекламной акции. и ожидаемая экономия.AliExpress гордится тем, что у вас всегда есть осознанный выбор при покупке в одном из сотен магазинов и продавцов на нашей платформе. Реальные покупатели оценивают качество обслуживания, цену и качество каждого магазина и продавца.Кроме того, вы можете узнать рейтинги магазина или отдельных продавцов, а также сравнить цены, доставку и скидки на один и тот же продукт, прочитав комментарии и отзывы, оставленные пользователями. Каждая покупка имеет звездный рейтинг и часто имеет комментарии, оставленные предыдущими клиентами, описывающими их опыт транзакций, поэтому вы можете покупать с уверенностью каждый раз. Короче говоря, вам не нужно верить нам на слово - просто слушайте миллионы наших довольных клиентов.

А если вы новичок на AliExpress, мы откроем вам секрет.Непосредственно перед тем, как вы нажмете «купить сейчас» в процессе транзакции, найдите время, чтобы проверить купоны - и вы сэкономите еще больше. Вы можете найти купоны магазина, купоны AliExpress или собирать купоны каждый день, играя в игры в приложении AliExpress. Вместе с бесплатной доставкой, которую предлагают большинство продавцов на нашем сайте, вы сможете приобрести digital voltmeter circuit по самой выгодной цене.

У нас всегда есть новейшие технологии, новейшие тенденции и самые обсуждаемые лейблы.На AliExpress отличное качество, цена и сервис всегда в стандартной комплектации.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *