Вольтметр постоянного тока с автоматическим выбором пределов измерения. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

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.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Случайная новость из Архива Гармония в музыке никак не связана с математикой 02.03.2024 Согласно свежим исследованиям, представленным учеными из Кембриджского университета, Принстона и Института эмпирической эстетики Макса Планка, традиционная связь музыки с математикой может быть пересмотрена. Обнаружено, что тон и настройка музыкальных инструментов имеют решающее значение для восприятия гармонии, противореча теории Пифагора. Как считал Пифагор, гармония представляет собой математически упорядоченную систему. Пифагор пришел к этому выводу, когда обнаружил, что основные музыкальные интервалы - октава, чистая квинта и чистая кварта - возникают, когда пропорции длин колеблющихся струн составляют 2:1, 3:2 и 4:3. Ученые выявили два ключевых момента, где теория Пифагора, опирающаяся на математические соотношения, оказалась неточной. Вместо того, чтобы считать важным стремление к математической совершенности в аккордах, слушатели в условиях обычного прослушивания предпочитают небольшие отклонения, которые добавляют музыке оживленность и привлекательность. Доктор Питер Гаррисон выделяет, что использование менее распространенных инструментов, таких как бонанг из индонезийской культуры, может кардинально изменить восприятие гармонии и диссонанса. Структура и физика таких инструментов создают уникальные звуковые образы. Исследование включало участие более 4000 человек из США и Южной Кореи, которые предпочли "негармоничные" инструменты и проявили больший интерес к новым мелодиям с несовершенствами. Эти данные представляют собой вызов для устоявшихся представлений о гармонии в музыке и открывают новые перспективы для экспериментов и творчества в области музыкальной композиции. Результаты научной работы подчеркивают гибкость и вариативность восприятия гармонии в музыке, предостерегая от строгих математических ограничений. Открытия ученых вдохновляют на использование разнообразных инструментов и создание новых, увлекательных музыкальных гармоний.

Другие интересные новости:

▪ Хищная бактерия как живой антибиотик

▪ Чип Marvell PA800 с защитой от взлома

▪ Хороший холестерин защищает от сепсиса

▪ Переработка лунной пыли в кислород

▪ Томограф для сортировки семян

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Бытовая электроника. Подборка статей

▪ статья Укор невежд, укор людей. Крылатое выражение

▪ статья Что такое гелий? Подробный ответ

▪ статья Медсестра перевязочной. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Световой маячок для домашних животных. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Измерения электрических величин. Общие требования. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026