Вольтметр постоянного тока с автоматическим выбором пределов измерения
Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Измерительная техника
Комментарии к статье
При разработке данного устройства была поставлена задача - сделать максимально
простой по схеме цифровой вольтметр постоянного тока с автоматическим выбором
пределов, обеспечивающий измерение напряжения до 999 В и потребляющий небольшой
ток. Схема разработанного устройства показана на рис. 1. Основа его -
микроконтроллер DD1, работающий по программе, коды которой показаны в таблице.

Рис. 1

Измеряемое напряжение поступает на вход встроенного в микроконтроллер АЦП (вывод
3) через резистивные делители напряжения и фильтр НЧ C1R5, подавляющий
высокочастотные помехи. В качестве образцового напряжения для АЦП использован
встроенный в микроконтроллер источник напряжения 2,56 В. При входном напряжении
менее 10 В линии порта PBI и РВ2 (выводы 6 и 7) микроконтроллера DD1 находятся в
состоянии высокого сопротивления. В этом случае коэффициент
деления входного делителя напряжения АЦП равен 4 (верхнее плечо делителя - R3 и
R6, нижнее - R2) и входное напряжение измеряется с точностью до сотых долей
вольта.
Если входное напряжение превысит 10 В, с помощью линии порта РВ1 микроконтроллер
DD1 подключит параллельно резистору R2 резистор R9, увеличивая коэффициент
деления входного напряжения до 40. В этом случае верхний предел измерения
составит 999 В. Когда на этом пределе напряжение станет менее 10 В, линии порта
РВ1 и РВ2 (выводы 6 и 7) микроконтроллера DD1 переключатся в состояние высокого сопротивления и коэффициент деления входного делителя вновь уменьшится до 4.
Если же входное напряжение достигнет 100 В и более, с помощью линии порта РВ2
микроконтроллер DD1 дополнительно подключит параллельно резистору R2 резистор
R8, При этом коэффициент деления входного напряжения возрастет до 400, а верхний
предел измерения составит 999 В. Когда входное напряжение превысит значение 999
В (перегрузка), в первом и втором (крайние правые) разрядах отображаются символы
"- -".
В устройстве также предусмотрено измерение напряжения аккумулятора G1 с
точностью до сотых долей вольта. Для этого напряжение, пропорциональное
напряжению аккумулятора, с резистивного делителя R1R4 поступает на вход РВ4,
который программно сконфигурирован как еще один вход встроенного АЦП. Вся
информация отображается на десяти разрядном ЖК индикаторе HG1. В левой его части
- напряжение аккумулятора, а в правой - измеряемого напряжения.
Разделение целых и десятых долей вольта осуществляется пустым знакоместом. В
связи с ограниченным числом портов ввода-вывода микроконтроллера данные
передаются по одной линии РВ5 (вывод 5) с времяимпульсным кодированием (время
передачи 1 примерно в десять раз больше 0, а пауза между ними равна длительности
1). При малой длительности сигнала конденсатор С3 не успевает зарядиться, а во
время паузы полностью разряжается, поэтому при малой длительности импульса во
время его спада на линии данных DAT (вывод 4 индикатора HG1) присутствует низкий
уровень и контроллер ЖК индикатора воспринимает это как 0. При большой
длительности импульса к моменту спада импульса конденсатор С3 успевает
зарядиться до высокого уровня и контроллер ЖК индикатора фиксирует это как 1.
Для питания устройства подойдет аккумулятор от сотового телефона. При напряжении
4,2 В потребляемый ток не превышает 5 мА. Светодиод НL1 используется не в
качестве светового индикатора, а как стабилизатор напряжения питания ЖКИ.
Вольтметр сохраняет работоспособность при снижении напряжения питания 3 В.
Большинство элементов, кроме аккумулятора G1, выключателя питания SA1,
индикатора HG1 и резистора R3, смонтированы на печатной плате из односторонне
фольгированного стеклотекстолита, чертеж которой показан на рис. 2.

Рис. 2
Плата
установлена в пластмассовый корпус подходящего размера. Применены резисторы
Р1-4, МЛТ, С2-23, оксидный конденсатор - импортный, конденсаторы С1, С3 -
К10-17. ЖК индикатор - КО-4В2 (с контроллером W-1611 -04) или НТ-1611,
выпускаемые фирмой "Телесистемы". Светодиод, выключатель питания и аккумулятор от
сотового телефона могут быть любого типа.
Для налаживания устройства потребуется образцовый вольтметр.
Сначала его подключают к аккумулятору и подборкой резистора R4 уравнивают
показания в левой части индикатора с показаниями образцового вольтметра. Затем
подключают вход "+" устройства к плюсовому выводу конденсатора С2 и подборкой
резистора R9 уравнивают показания в правой части ЖК индикатора с показаниями
образцового вольтметра. Далее подключают этот вольтметр на вход устройства,
подают на него напряжение около 30 В от стабилизированного источника питания и
подборкой резистора снова уравнивают показания в правой части ЖК индикатора с
показаниями образцового вольтметра. Увеличивают входное напряжение до 150 В, и
подборкой резистора R8 снова уравнивают показания.
Поскольку максимальный ток делителя не превышает 1 мА (при входном напряжении
1000 В он составляет около
0,6 мА), с защитой микроконтроллера от перегрузок и аномальных напряжений на
входе встроенного АЦП вполне справляются внутренние защитные диоды.
Текст и коды программы для микроконтроллера вольтметра
Автор: Озолин М.
Смотрите другие статьи раздела Измерительная техника.
Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.
Рекомендуем скачать в нашей Бесплатной технической библиотеке:
журналы Radiotechnika Evkonyve (годовые архивы)
журналы Техника - молодежи (годовые архивы)
книга Необычные свойства обычных металлов. Займовский В.А., Колупаева Т.А., 1984
книга Магнитофон Соната-304. Антонов Г.А., 1976
статья Новые режимы в комбинированном измерительном приборе
статья Пассивные солнечные системы. Общие положения
сборник Архив схем и сервис-мануалов мобильных телефонов Nokia
Оставьте свой комментарий к этой статье: