Как самому сделать цифровой вольтметр своими руками. Цифровой вольтметр: виды, схема, описание

Придумать все самому не получается – пока знаний программирования микропроцессоров не достаточно (только учусь), а отставать не хочется. Серфинг Интернета дал несколько разных вариантов как по сложности схемотехники и выполняемых функций, так и самих процессоров. Анализ ситуации на местных радиорынках и трезвый подход (покупать то что по карману; делать то, что реально сможешь, а процесс изготовления да время настройки не затянется на неограниченное время) остановил мой выбор на схеме вольтметра описанного на www.CoolCircuit.com.

Итак, нижеприведенная принципиальная схема уже исправлена . Прошивка осталась родная (main.HEX — приобщаю).

Те, кто процессоры «держит в руках часто» дальше могут не читать, а остальным, особенно кто в первый раз, расскажу, как все сделать хоть и не оптимально (да простят мне профессионалы стиль изложения), но в итоге правильно.
Итак, для справки: семейство процессоров РІC на 14 ножек имеют разную распиновку поэтому нужно проверить подходит ли имеющийся у Вас программатор с панельками под этот чип. Обратите внимание именно на 8-пиновую панельку, как правило, именно она и подходит, а крайние справа выводы просто висят. Я пользовался обычным программатором «PonyProg» .

Следует учесть при пограммировании РІС важно не затереть калибровочную константу внутреннего генератора чипа ибо внешний кварц здесь не используется. Она записана в последней ячейке (адресе) памяти процессора. Если использовать IcProg, выбрав тип МК, то в окне – «Адрес программного кода» в последней строке обозначенной адресом — 03F8 крайние справа четыре символа и есть указанная индивидуальная константа. (Если микросхема новая и ни разу не программированная то после кучи символов 3FFF – последним будет что то типа 3454 – это самое то).

Чтобы расчет показаний вольтметра соответствовал истине, все сделать правильно и понять процесс происходящего предлагаю хоть не оптимальный но надеюсь понятный алгоритм:

Перед программированием МК, необходимо в IcProg сначала дать команду «Читать все» и посмотреть на вышеуказанную ячейку памяти – там будет значится индивидуальная константа этого чипа. Ее надо переписать на бумажку (в памяти не держать!- забудешь).
— загрузить программный файл прошивки МК – с расширением *.hex (в даном случае -«main.hex») и проверить какая константа записана в той же ячейке в данном программном продукте. Если она отличается – поставить курсор и ввести туда данные, ранее записанные на бумажке.

— нажимаем команду программировать — после появившегося вопроса типа: «использовать ли данные осцилятора из файла» – соглашаетесь. Ибо Вы уже проверили, что там то что надо.

Еще раз прошу прощения у тех, кто программирует много и так не делает, но я пытаюсь донести до начинающих информацию о достаточно важном программном элементе данного микропроцессора и не потерять его из-за разных иногда совсем непонятных, а то и необъяснимых потом ситуаций. Особенно если дрожащими от волнения руками воткнул чип в только что сооруженный и впервые соединенный с компом программатор и, волнуясь, нажимаешь кнопку программировать, а оное чудо техники начинает еще и непонятные вопросы задавать – вот тут то все неприятности и начинаются.

Итак, если все этапы пройдены верно, – микросхема МК готова к использованию. Дальше дело техники.
От себя хочу добавить, что транзисторы здесь не критичные – подходят любые р-n-р структуры, в т.ч. советские, в пластмассовом корпусе. Я использовал выпаянные из импортной бытовой техники после проверки на соответствие структуры проводимости. В этом случае присущ еще один нюанс – расположение вывода базы транзистора может быть по середине корпуса или с краю. Для работы схемы это безразлично, нужно только соответственно формировать выводы при пайке. Постоянные резисторы для делителя напряжения – именно указанного номинала. Если найти импортный подстроечный резистор на 50 кОм не удастся, то советского производства желательно взять чуточку больше — 68 кОм, а 47 кОм брать не рекомендую ибо в случае одновременного совпадения пониженных номиналов — потеряется расчетное соотношение сопротивлений делителя напряжения, которое может быть трудно исправить подстоечником.

Как я уже писал у моего блока питания два плеча – поэтому сделал сразу два вольтметра на одной плате, а индикаторы вывел на отдельную плату для экономии места на лицевой панели. Развел под обычные элементы. Файлы с разводкой плат, исходник и hex прилагаются в архиве. У Вас — SMD, то переделать ее не трудно, если надо обращайтесь.

Для тех, кто захочет повторить этот вольтметр и имеет, как у меня, двухполярный блок питания с общей средней точкой — напоминаю о необходимости питания обоих вольтметров от двух отдельных (гальванически разделенных) источников. Скажем — отдельных обмоток сылового трансформатора или, как вариант – импульсный преобразователь, но обязательно с двумя обмотками по 7 Вольт (нестабилизированных). Для тех, кто будет делать «импульсник»: ток потребления вольтметра от 70 до 100 мА в зависимости от размера и цвета индикатора. Иначе никак ибо на порт МК нельзя подавать отрицательное напряжение.
Если кому понадобится и схема преобразователя, спрашивайте на форуме, я сейчас над этим вопросом работаю.

Архив с нужными даными и печатками в SLayout-5rus:

▼ ⚖ 33,04 Kb ⋅ ⇣ 745

Эта конструкция описывает простой вольтметр, с индикатороми на двенадцати светодиодах. Данное измерительное устройство позволяет отображать измеряемое напряжение в диапазоне значений от 0 до 12 вольт с шагом в 1 вольт, причем погрешность в измерении очень низкая.

На трех операционных усилителях LM324 собраны компараторы напряжения. Их инверсные входы подсоединены к резисторному делителю напряжения, собранного на резисторах R1 и R2, через который на схему идет контролируемое напряжение.

На неинвертирующие входы операционных усилителей поступает опорное напряжение с делителя, выполненного на сопротивлениях R3 — R15. Если на входе вольтметра отсутствует напряжение, то на выходах ОУ будет высокий уровень сигнала и на выходах логических элементов будет логический ноль, поэтому светодиоды не светятся.

При поступление на вход светодиодного индикатора измеряемого напряжения, на определенных выходах компараторов ОУ установится низкий логический уровень, соответственно на светодиоды поступит высокий логический уровень, в результате чего загорится соответствующий светодиод. Для предотвращения подачи уровня напряжения на входе устройства имеется защитный стабилитрон на 12 вольт.

Этот вариант рассмотренной выше схемы отлично подойдет любому автовладельцу и даст ему наглядную информацию о состоянии заряда аккумуляторной батареи. В данном случае задействованы четыре встроенных компаратора микросборки LM324. Инвертирующими входами формируются опорные напряжения 5,6V, 5,2V, 4,8V, 4,4V соответственно. Напряжение аккумулятора напрямую поступает на инвертирующий вход через делитель на сопротивлениях R1 и R7.

Светодиоды выступают в роли мигающих индикаторов. Для настройки, вольтметр, подсоединяют к АКБ, затем регулируют переменный резистор R6 так, чтобы нужные напряжения присутствовали на инвертирующих выводах. Зафиксируйте индикаторные светодиоды на передней панели авто и нанесите рядом с ними напряжение аккумулятора, при котором загораются тот, или иной индикатор.

Итак, хочу сегодня рассмотреть очередной проект с применением микроконтроллеров, но еще и очень полезный в ежедневных трудовых буднях радиолюбителя. Это цифровое устройство на современном микроконтроллере. Конструкция его была взята из журнала радио за 2010 год и может быть с легкостью перестроена под амперметр в случае необходимости.

Это простая конструкция автомобильного вольтметра используется для контроля напряжения бортовой сети автомобиля и расчитана на диапазон от 10,5В до 15 вольт. В роли индикатора применены десять светодиодов.

Сердцем схемы является ИМС LM3914. Она способна оценить уровень входное напряжение и отобразить при

Цифровой вольтметр | Все своими руками

Опубликовал admin | Дата 2 августа, 2016

Цифровой вольтметр для блока питания

Цифровой вольтметр имеет два предела измерения, от 00,00… 10,23 В, второй предел измерения от 000,0… 102,3 В. Переключение пределов осуществляется при помощи переключателя. Основой схемы вольтметра является микроконтроллер PIC16F676.

Данные об измеряемом напряжении выводятся на однострочный жидкокристаллический индикатор. Электрическая схема вольтметра показана на рисунке 1.

В качестве источника опорного напряжения для модуля аналого-цифрового преобразования используется внешний источник с выходным напряжением 1,023 вольта. Такая величина опорного напряжения при десятиразрядном модуле АЦП данного микроконтроллера, позволяет производить оцифровку входного сигнала с точностью до 0,001 вольта. Десять разрядов АЦП, это в двоичной системе счисления — 11 1111 1111, а в десятичной – 1023, т.о. 1,023 вольта делим на 1023, получаем значение напряжения одного разряда, т.е. 0,001 вольта. В качестве стабилизатора напряжения питания применена

микросхема К157ХП2, имеющая в своем составе внутренний ИОН с напряжением 1,3 В. И самое главное его внешний вывод 8. Такое же схемное решение применено в схеме милливольтметра, рассмотренной в статье «Милливольтметр на PIC16F676». Чтобы исключить влияние входа микроконтроллера на выход 8 DA1, в схему введен повторитель напряжения, выполненный на одном из двух ОУ микросхемы DA2 – DA2.1. Конденсаторы С2 и С5, это конденсаторы фильтра напряжения ИОН. Величина напряжения ИОН на входе RA1 микроконтроллера DD1 регулируется резистором R6. Этим резистором производится калибровка показаний прибора по контрольному цифровому вольтметру.

Общее напряжение питания схемы можно регулировать подстроечным резистором R3. Резистор R8 включен последовательно со светодиодом подсветки LCD. Меняя его величину, можно изменять уровень освещенности индикатора. Контрастность выводимых символов на индикаторе зависит от напряжения, подаваемого на вывод V0 LCD. То есть от номиналов делителя напряжения, состоящего из резисторов R9 и R10. Конденсатор С8, это конденсатор фильтра питающего напряжения, его лучше впаивать непосредственно между выводами питания микроконтроллера 1 и 14.

Переключатель S1 служит для переключения измеряемого напряжения на тот или иной вход АЦП микроконтроллера. Если контакт переключателя находится в нижнем положении, то измеряемое напряжение через делитель напряжения 1:10, состоящий из резисторов R2 и R5, подается на еще один повторитель, собранный на втором ОУ микросхемы DA2. Применение ОУ, включенного по схеме повторителя со 100% отрицательной обратной связью, позволяет резко уменьшить шумовую составляющую измеряемого напряжения, еще не маловажное назначение данного повторителя, это защита входов микроконтроллера. По идее, такой же каскад надо ввести и в цепь измерения напряжения до 100 вольт. При верхнем положении переключателя, измеряемое напряжение через делитель 1:100, R1 и R4, подается на вход RA2 микроконтроллера DD1. В качестве стабилитронов VD1 и VD2 можно применить КС147А. Это защищающие элементы схемы и предназначены для защиты от повышенных напряжений при внештатных ситуациях. В случае применения вышеуказанных стабилитронов, напряжение на входе будет ограничиваться на уровне 4,7 вольта. Это напряжение безопасно, как для ОУ, так и для входов микроконтроллера DD1. При отсутствии этой марки стабилитронов, можно использовать КС133А. Вид устройства собранного на макетной плате показан на фото 1.

Скачать файл прошивки можно здесь. Успехов. К.В.Ю.

Обсудить эту статью на — форуме «Радиоэлектроника, вопросы и ответы».

Просмотров:5 987

АМПЕРВОЛЬТМЕТР ДЛЯ РАДИОЛЮБИТЕЛЬСКОГО БП ИЛИ ЗУ

Ампервольтметр для радиолюбительского блока питания напряжением от 0 до 30В и током от 0 до 3А выполнен на МК Atmega8. Шунт взят от измерительного прибора DT838. При применении другого шунта пожно расширить измеряемый ток, а при пересчете входного делителя, измеряемое напряжение. При этом нужно внести изменения в код программы и перекомпилировать ее. Можно применить индикаторы с ОА и с ОК. В архиве оба варианта прошивок.

Схема ампервольтметра

Схему в более высоком разрешении смотрите здесь. Для уточнения вычисления тока и напряжения применен следующий алгоритм, последовательно делается 16 измерений, сортируются пузырьковым методом. Затем откидываются первые и последние 4 замера (всего 8). Остальные восемь усредняются сложением и делением на 8 путем сдвига. Прибору не нужно отдельного источника питания, импульсный блок питания собран на плате с применением МС34063, ток потребления шести мест двух индикаторов значителен и линейный стабилизатор на 7805 значительно бы грелся.

Плата размером 65 на 45 мм, односторонняя, с другой стороны выполнена перемычками, изготовлена методом ЛУТ. Сначала необходимо распаять перемычки, так как некоторые из них находятся под индикаторами.

В архиве имеются платы в формате PDF, исходные коды в IDE CodeVisionAVR 2.5, схема и плата в формате Proteus 7.1. Измеряемое напряжение (+) подключается к J6, а минус подключается J2 (J4) и к нагрузке земля идет J3(J5), т.е шунт последовательно с нагрузкой. Питание на индикатор подается непосредственно от выпрямителя блока питания.

Внешний вид платы индикатора

Фьюзы для программирования МК

Мой готовый блок питания. Корпус от картриджа принтера Canon MP250.

Данный блок не выполнялся в «железе», но аналогичный блок питания с подобной индикацией мною эксплуатируется. Выполнен на Attiny45 и двух сдвиговых регистрах 74HC595, регулируемый блок питания на LM2575, переделанный импульсный источник питания от галогенных ламп на 60 ватт. С уважением Ю.Градов. (IOPA41224)

   Форум по цифровым измерителям

   Обсудить статью АМПЕРВОЛЬТМЕТР ДЛЯ РАДИОЛЮБИТЕЛЬСКОГО БП ИЛИ ЗУ

ЦИФРОВОЙ ВОЛЬТМЕТР СЕТЕВОГО НАПРЯЖЕНИЯ НА МИКРОКОНТРОЛЛЕРЕ ATTINY

ЦИФРОВОЙ ВОЛЬТМЕТР СЕТЕВОГО НАПРЯЖЕНИЯ НА МИКРОКОНТРОЛЛЕРЕ ATTINY

     Целью написания данной статьи является разработка встраиваемого цифрового вольтметра для измерения сетевого напряжения 220 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, т.к. он обеспечивает с приемлемой точностью измерение напряжения переменного тока. Не совсем удобно, его нужно периодически подключать к измеряемой цепи, а постоянное подключение нецелесообразно, т.к. бесполезно расходуется энергия «Кроны», а попытки запитать мультиметр от сетевого адаптера питания на 9 В и измерения напряжения сети привели к выходу мультиметра из строя. Второй способ – купить готовое устройство – реле напряжения щитового исполнения типа «Барьер». 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. Но и тут есть два варианта – изготовить на базе специализированной БИС АЦП КР572ПВ2 и изготовить на МК с встроенным АЦП. Первый вариант не устроил меня сразу, 40-выводный ДИП-корпус, два напряжения питания +5 В и -5 В, статическая индикация, сложная разводка платы, много навесных компонентов и т.п. Второй вариант – МК с встроенным АЦП.

     Был выбран второй вариант – собрать цифровой вольтметр сетевого напряжения на микроконтроллере ATTINY26, который содержит 10-разрядный АЦП, трехразрядный светодиодный индикатор с динамической индикацией, линейный стабилизатор 7805, ну еще несколько токоограничительных резисторов. Конечно, большая часть рассыпухи используется для работы бестрансформаторного БП. Ниже приведена схема. Для удобства чтения схемы условно разделил схему источника питания и цифровую часть. 

     Детали: все диоды в схеме использованы типа 1N4007, но подойдут и любые другие с прямым током от 0,5 А и обратным напряжением 400 В, конденсатор C1 – обязательно пленочный, 1,5 мкФ 400 В, но лучше 630 В (надежнее). Все выводные резисторы, кроме R2 рассчитаны на 0,125-0,25 Вт, R2 – на 1-2 Вт, SMD резисторы применены типоразмера 1206. Подстроечный резистор RV1 лучше применить многооборотный типа 3296, это позволит более точно откалибровать вольтметр по образцовому вольтметру. Стабилитрон D1 мощностью 0,5 Вт 8,2 В, можно и на другое напряжение стабилизации, не рекомендую ниже 7,5 В и выше 10 В. Конденсаторы электролитические выбраны на 16 В, керамические SMD 100 нФ типоразмер 0805. МК – Attiny26 в дип-20 корпусе, светодиодный индикатор ТОТ3361 красного цвета свечения, такие светодиоды раньше применяли в телефонах с АОН «Русь 27». Для удобства подключения питающих проводов применен двухконтактный клеммник на плату.  

     Сборка. Итак, приступаем к сборке цифрового вольтметра на микроконтроллере, рисунок платы прилагается ниже.

     Устройство собрано на плате из односторонне фольгированного текстолита, размером 83х30 мм. Все выводные детали размещаем со стороны компонентов.

     Гасящий конденсатор С1 1,5 мкФ 400 В размещаем со стороны монтажа.

     Все запаяно, проверено на предмет обрыва/КЗ. В микроконтроллере программируются фьюзы так, что он тактировался от внутреннего RC-генератора 8МГц, т.е установить фьюзы CKSEL = 0100. Остальные фьюзы можно не трогать. Можно включать в сеть для проверки и настройки.

     Внимание: данное устройство не имеет гальванической развязки от питающей сети, а значит, все перепайки в схеме производить только после отключения схемы от сети, а настройку производить с помощью отвертки с хорошо изолированной ручкой 

   Производим пробное включение, собранное без ошибок устройство начинает работать сразу. Убедились, что на светодиодах есть какие-нибудь цифры, хоть далекие от идеала. Потом в ту же розетку включаем цифровой мультиметр для измерения действующего напряжения сети и с помощью движка подстроечного резистора (с соблюдением правил техники безопасности) устанавливаем на индикаторе напряжение, соответствующее показаниям контрольного вольтметра (мультиметра). После этого несколько раз проверяем соответствие показаний показаниям контрольного вольтметра. В случае необходимости корректируем все тем же подстроечником. На фото ниже показано работающее устройство.

     Судя по яркости, не мешало бы применить светофильтр, это повысит контрастность изображения и читаемость в светлое время суток. Габариты собранного устройства 83х30х20 мм, что позволяет установить его в пластиковый квартирный щиток. А роль светофильтра выполняет его крышка с темного прозрачного пластика. Вот и все, цифровой вольтметр сетевого напряжения на микроконтроллере ATTINY26 готов к применению. В архиве прилагается схема, рисунок печатной платы в формате Sprint Layout 5.0, а также исходный код на CodeVision AVR 1.25, прошивка МК. Скачать файлы можно на ФОРУМЕ
     Материал предоставил i8086.

   Схемы на микроконтроллерах