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:

Хорошо управляемые луга могут компенсировать выбросы от скота 15.02.2026

Животноводство, особенно разведение крупного рогатого скота, часто обвиняют в значительном вкладе в глобальное потепление из-за мощного парникового газа - метана, который выделяется при пищеварении у жвачных животных. Это вызывает острые политические споры и призывы к сокращению потребления мяса. Однако ученые напоминают, что полная картина климатического воздействия отрасли не ограничивается только выбросами от животных: огромную роль играет окружающая экосистема - пастбища, почва и растительность, которые способны активно поглощать углекислый газ из атмосферы. Исследователи из Университета Небраски-Линкольна решили глубже изучить этот баланс. Группа под руководством профессора Галена Эриксона сосредоточилась на том, как правильно организованные пастбища накапливают углерод в растениях и грунте благодаря естественным процессам, стимулируемым выпасом скота. Ученые подчеркивают, что при достаточном уровне осадков и грамотном управлении такие луга превращаются в мощные природные погло ...>>

NASA тестирует инновационную технологию крыла 15.02.2026

Коммерческая авиация ежегодно расходует колоссальные объемы керосина, что сказывается не только на бюджете авиакомпаний, но и на состоянии окружающей среды. В 2024 году глобальные затраты на авиационное топливо достигли 291 миллиарда долларов, и эта сумма продолжает расти. Чтобы справиться с этими вызовами, NASA активно работает над технологиями, способными заметно повысить аэродинамическую эффективность самолетов. Одним из самых перспективных направлений стало создание специальной конструкции крыла, которая максимизирует естественный ламинарный поток воздуха и минимизирует сопротивление. В январе 2026 года специалисты NASA Armstrong Flight Research Center успешно провели важный этап наземных испытаний концепции Crossflow Attenuated Natural Laminar Flow (CATNLF). Для эксперимента под фюзеляж исследовательского самолета F-15B закрепили вертикально ориентированную масштабную модель высотой около 0,9 м (3 фута), напоминающую узкий киль. Такая компоновка позволила подвергнуть прототип р ...>>

Забота о внуках очень полезна для здоровья мозга 14.02.2026

Общение между поколениями приносит радость всей семье, но мало кто задумывается, насколько активно бабушки и дедушки, заботящиеся о внуках, поддерживают свою умственную форму. Регулярное взаимодействие с детьми стимулирует мозг пожилых людей, помогая сохранять память, скорость мышления и общую когнитивную активность. Новые научные данные подтверждают, что такая добровольная помощь не только важна для общества, но и может замедлять возрастные изменения в мозге. Исследователи из Тилбургского университета в Нидерландах провели анализ, чтобы понять, приносит ли уход за внуками реальную пользу здоровью пожилых людей. Ведущий автор работы Флавия Черечес отметила, что многие бабушки и дедушки регулярно присматривают за детьми, и оставался открытым вопрос, насколько это положительно сказывается на их собственном благополучии, особенно в плане когнитивных функций. Ученые поставили цель выяснить, способен ли регулярный уход за внуками замедлить снижение памяти и других умственных способ ...>>

Случайная новость из Архива Спортсменам вредят любые удары по голове 20.01.2018 Исследователи из нескольких американских лабораторий в экспериментах на мышах показали, что хроническую травматическую энцефалопатию (ХТЭ) провоцируют не только сильные удары по голове, вызывающие сотрясение мозга, но и другие травматические воздействия. Главный фактор риска - частота травм: если по голове бьют регулярно, вероятность ХТЭ повышается независимо от силы ударов. Эти результаты объясняют, почему шлемы и прочие меры защиты головы спортсменов зачастую оказываются неэффективными для профилактики хронической травматической энцефалопатии. Эксперименты проводили на мышах. Животных подвергали либо воздействию ударной волны, либо удару по голове тупым предметом. После этого регистрировали, какие изменения произошли в поведении мышей и можно ли говорить о том, что у конкретных грызунов наблюдается сотрясение мозга (его выявляют по ряду поведенческих признаков). Аналогичное воздействие повторяли несколько раз, то есть если сначала мышь "били" ударной волной, то в последующих экспериментах использовали тот же метод. Изменения состояния нервной ткани грызунов изучали на срезах, проходящих через различные отделы их мозга. Признаки сотрясения мозга наблюдались только у тех грызунов, которым наносили механические удары по голове. При этом хроническая травматическая энцефалопатия развивалась и у тех, кого подвергали действию ударной волны, и у тех, кого били по голове "обычным" способом. Это означает, что в ряде случаев ХТЭ никак не проявляет себя, и ее развитие не обязательно сопряжено с сотрясением мозга. Таким образом, множество спортсменов, у которых никогда не диагностировали сотрясение, могут быть поражены хронической травматической энцефалопатией. В группе риска прежде всего те, кого чаще всего бьют по голове, - боксеры, а также игроки в регби и американский футбол. Хроническая травматическая энцефалопатия - это органическое поражение головного мозга, вызываемое травмами головы. При нем нарушаются внимание, память, а также зачастую страдает и настроение. При ХТЭ в нервных клетках нередко накапливаются амилоидные белки, служащие причиной болезни Альцгеймера. В любом случае эта патология доставляет неприятности больному: на уровне поведения она нередко проявляется как депрессия и мысли о самоубийстве, наблюдается ухудшение памяти и т.п. Исследователи надеются, что полученные ими данные заставят соответствующие спортивные федерации пересмотреть требования к допуску спортсменов, перенесших травмы головы, на игры или тренировки, и это поможет снизить распространенность ХТЭ.

Другие интересные новости:

▪ Ноутбуков покупают всё меньше

▪ Гибкие светодиодные ленты Phanteks Neon

▪ Влагозащищенный электросамокат Predator Extreme PES017

▪ ЦОД Microsoft на дне у берегов Шотландии

▪ Сверхзвуковой самолет Virgin Galactic

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Электрические счетчики. Подборка статей

▪ статья Пассивное курение. Основы безопасной жизнедеятельности

▪ статья Кто плавал в Колхиду и зачем? Подробный ответ

▪ статья Болдо. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Металлоискатель на трех микросхемах. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Зарядное устройство со стабилизацией тока. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026