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:

Самолет меняет вкус привычных продуктов 27.09.2026

Одна и та же еда может восприниматься совершенно по-разному на земле и на борту пассажирского самолета. На первый взгляд причина может показаться очевидной: качество продуктов или особенности приготовления. Однако специалисты утверждают, что значительную роль играют непосредственно условия полета. Шум двигателей, давление в герметичном салоне и даже звуковой фон способны изменять работу механизмов, отвечающих за восприятие вкуса и аромата пищи. Одним из наиболее интересных факторов оказался постоянный шум. Профессор Оксфордского университета Чарльз Спенс исследовал влияние громких звуков на вкусовые ощущения и обнаружил, что в шумной обстановке человек может слабее воспринимать сладость. Поэтому напиток или десерт, которые на земле кажутся достаточно насыщенными, во время полета способны восприниматься более пресными. При этом эффект не одинаков для всех вкусов. Особенно любопытно ведет себя умами - вкус, характерный, например, для помидоров, грибов и пармезана. В условиях полета ...>>

Новая нержавеющая сталь заменит титан в производстве водорода 27.09.2026

Производство водорода с помощью электролиза требует материалов, способных длительное время работать в агрессивной химической среде и при высоких электрических напряжениях. Даже нержавеющая сталь, которая обычно отличается высокой устойчивостью к коррозии, в таких условиях постепенно разрушается. Поэтому в наиболее ответственных элементах электролизеров приходится использовать гораздо более дорогие материалы, прежде всего титан. Исследователи из Университета Гонконга предложили новый сплав, который потенциально способен значительно сократить зависимость от титана. Материал получил название SS-H2, а его главное преимущество заключается в необычном механизме защиты поверхности. Обычная нержавеющая сталь сохраняет устойчивость благодаря тонкой пассивирующей пленке на основе оксида хрома. Этот слой изолирует металл от агрессивной среды и препятствует дальнейшему развитию коррозии. Однако при достаточно высоком электрическом напряжении защитная пленка может разрушаться, после чего традици ...>>

Кораллы, устойчивые к потеплению, хуже справляются с болезнями 26.09.2026

Коралловые рифы существуют в условиях постоянного взаимодействия множества факторов окружающей среды, поэтому способность переживать один вид стресса еще не гарантирует общей устойчивости организма. Особенно важной эта проблема становится на фоне потепления океана, которое уже приводит к массовому обесцвечиванию кораллов. Исследователи Бостонского университета обнаружили, что симбиоз с теплостойкими водорослями рода Durusdinium действительно помогает кораллам переносить кратковременное повышение температуры, но одновременно может повышать их уязвимость к бактериальным инфекциям. Жизнь кораллов во многом зависит от микроскопических водорослей, которые обитают внутри их тканей. Благодаря фотосинтезу эти симбионты обеспечивают организм-хозяин значительной частью питательных веществ. Однако при чрезмерном нагревании воды нормальное взаимодействие нарушается: водоросли могут покидать ткани коралла, из-за чего он теряет окраску и белеет. Массовое обесцвечивание сегодня считается одной из ...>>

Случайная новость из Архива Солнечная энергетика спасет пчел от вымирания 08.10.2018 Солнечные батареи оказались еще более полезными для окружающей среды, чем считалось ранее. Согласно выводам американских ученых, земли вокруг них могут стать заповедником для насекомых-опылителей, численность которых серьезно сократилось в последние годы. Это, в свою очередь, приведет к повышению урожаев и рост доходов фермеров. Насекомые опыляют до 75% всех сельскохозяйственным культур, употребляемых человеком в пищу. Однако использование пестицидов и преобразования земель значительно сократило популяции бабочек и диких пчел. Помощь вымирающим опылителей может прийти с неожиданной стороны - от солнечной энергетики. Группа ученых из Аргонской национальной лаборатории Министерства энергетики США изучила 2800 существующих и проектируемых солнечных установок и пришла к выводу, что территория вокруг них может стать своеобразным заповедником для насекомых. Дело в том, что земли около солнечных установок не используются в сельском хозяйстве, а значит, здесь могут свободно расти цветы и травы, необходимые для опылителей. По мнению ученых, фермеры смогут получить от солнечных установок двойную пользу. Кроме производства чистой энергии, батареи станут "яслями" для бабочек и пчел, которые опыляют соседние поля. В результате урожайность сельхозкультур возрастет. Как показывают расчеты, вокруг исследованных объектов солнечной энергетики лежит около 3 500 квадратных километров сельхозугодий, которые могут выиграть от роста численности опылителей. Исследователи рассчитали, что, сделав среду вокруг солнечных установок благоприятным для насекомых, можно добиться значительного роста прибыли. Например, повышение урожайности сои, миндаля и клюквы - все три культуры зависят от опылителей - принесет дополнительные $ 1,75 млн, $ 4 млн и $ 233 000 соответственно.

Другие интересные новости:

▪ Генная терапия восстанавливает зрение

▪ Миниатюрный инфракрасный переключатель для поверхностного монтажа

▪ Любовь мозга к границам

▪ Биометрические линзы сделают зрение в три раза острее

▪ Вместо винта - рыба

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Домашняя мастерская. Подборка статей

▪ статья Слава Герострата. Крылатое выражение

▪ статья Какие ящерицы и в какой период временно перестают быть холоднокровными? Подробный ответ

▪ статья Работа на вкладочно-швейно-резальных автоматах. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Имитатор голосов птиц. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Когда нет нужного регулятора громкости. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026