Lihtne modulaarne vahelduvvoolu voltmeeter PIC16F676-l. Lihtne sisseehitatud ampervoltmeeter PIC16F676-l Auto voltmeeter pic16f676-l

Ampervoltmeeter on mõeldud mõõtma voolu 0-9,99A ja pinget 0-100V resolutsiooniga vastavalt 0,01A ja 0,1V.

Operatsioonivõimendi saab asendada LM2904-ga, LCD-ekraan peaks olema HD44780 kontrolleril. Tähemärkide arv on 2x8... Võib kasutada ka 2x16 tähemärgist kuvarit, kuid sel juhul jääb suurem osa kuvast kasutamata. Sellises olukorras on seadmes, kuhu ampervoltmeeter ehitatakse, soovitatav lõigata aken ainult selle ekraani tööosa jaoks, millel teave kuvatakse. Tähtis! Otse kuvaritele paigaldatakse reeglina taustvalgustuse toiteahelasse voolu piirav takisti. Kui takistit pole, peate selle ise installima avatud vooluringi, mis läheb LED +-le. Takisti takistus on 6...100 oomi, olenevalt soovitud taustvalgustuse heledusest...

Seadme seadistamine on lihtne: esmalt kasutage "kontrast" takistit, et seada vajalik ekraani kontrastsus, ning "set U" ja "set I" takistitega, et reguleerida voltmeetri ja ampermeetri näitude täpsust. Soovitatav on reguleerida voltmeetri ja ampermeetri näitude ülemist piiri. Kui pärast reguleerimist näitab ilma koormuseta ampermeeter mingit vooluväärtust, valige operatiivvõimendi nii, et ilma koormuseta oleks voolu väärtus 0,00A!

Foto seadmest!

Ampervoltmeetri ühendamine toiteallikaga.

Radioelementide loetelu

See seade on realiseeritud PIC16F676-l, kasutades sisseehitatud kümnebitist ADC-d. Voltmeeter suudab mõõta pingeid kuni 30V DC ja seda saab kasutada lauatoiteallikates või erinevates armatuurlaudades.
Pinge kuvamiseks kasutatakse kolme ühise anoodiga seitsmesegmendilist indikaatorit. Infot kuvatakse indikaatoritel dünaamiliselt (multipleksimine), värskendussagedus on umbes 50 Hz.

Voltmeetri ahel:

Jagaja väljundpinge
Vaikimisi on PIC-mikrokontrolleri ADC tugipingeks seatud VCC (antud juhul +5 V).
On vaja teha pingejagur, mis vähendab pinget 30 V kuni 5 V. Lihtne on arvutada Vin / 6 ==> 30/6 = 5, jagamistegur on 6. Samuti peab jagur olema suure takistusega, et mõõdetavat pinget võimalikult vähe mõjutada.

Arvutus
ADC – 10bit tähendab, et maksimaalne proovide arv on 1023.
Maksimaalne pinge väärtus on 5V, siis saame 5/1023 = 0,0048878 V/Count. Sel juhul, kui ADC-punktide arv on 188, on sisendpinge 188 * 0,0048878 = 0,918 volti

Pingejagurit kasutades on maksimaalne pinge 30V, siis 30/1023 = 0,02932 V/loend.
Ja kui ADC-punktide arv on 188, siis on sisendpinge 188 * 0,02932 = 5,5 V.

0,1 uF kondensaator muudab ADC stabiilsemaks, kuna kümnebitised ADC-d on üsna tundlikud.
5,1 V zeneri diood on loodud kaitsma ADC-d lubatud pinge ületamise eest.

Trükkplaat:

Valmis seadme foto:

Täpsus ja kalibreerimine
Ahela üldine täpsus on üsna kõrge, see sõltub täielikult 47 kOhm ja 10 kOhm takistite takistusväärtustest, seega mida täpsemalt valitakse komponendid, seda täpsemad on näidud.
Voltmeeter kalibreeritakse 10 kOhm trimmeri takistiga; seadke takistuseks umbes 7,5 kOhm ja jälgige näitu teise seadmega.
Reguleerimiseks võite kasutada ka mis tahes stabiliseeritud 5- või 12-voldist allikat; sel juhul pöörake trimmitakistit, kuni ekraanile kuvatakse õige väärtus.

Projekt Proteuses:

Eelmisel suvel töötasin sõbra palvel välja digitaalse voltmeetri ja ampermeetri skeemi. Taotluse kohaselt peab see mõõteseade olema ökonoomne. Seetõttu valiti teabe kuvamise indikaatoriteks üherealine vedelkristallekraan. Üldiselt oli see ampervoltmeeter mõeldud auto aku tühjenemise jälgimiseks. Ja väikese veepumba mootoril töötav aku hakkas tühjaks saama. Pump pumpas vee läbi filtri ja tagastas selle taas üle kiviklibu maamaja väikesesse tiiki.

Üldiselt ma selle veidruse detailidesse ei süvenenud. Mitte kaua aega tagasi sattus see voltmeeter taas minu kätte, et programm lõpule viia. Kõik töötab ootuspäraselt, kuid on veel üks taotlus paigaldada LED, mis näitab mikrokontrolleri tööd. Fakt on see, et ühel päeval kadus trükkplaadi defekti tõttu mikrokontrolleri toide, loomulikult lakkas see töötamast ja kuna LCD-ekraanil on oma kontroller, on sellesse eelnevalt laaditud andmed, pinge aku ja pumba tarbitav vool jäi näidiku ekraanile. Varem ei olnud ma sellisele ebameeldivale juhtumile mõelnud, nüüd pean seda asja seadmete ja nende vooluahelate programmis arvesse võtma. Vastasel juhul imetlete ekraanil ilusaid numbreid, kuid tegelikult on kõik juba ammu läbi põlenud. Üldiselt oli aku täiesti tühi, mis, nagu ta ütles, oli siis sõbrale väga halb.
Indikaatori LED-iga seadme skeem on näidatud joonisel.

Ahel põhineb PIC16F676 mikrokontrolleril ja LCD indikaatoril. Kuna see kõik töötab eranditult soojal aastaajal, saab indikaatorit ja kontrollerit osta kõige odavamalt. Sobiv oli ka valitud operatsioonivõimendi - LM358N, odav ja töötemperatuurivahemikus 0 kuni +70.
Pinge ja voolu analoogväärtuste teisendamiseks (digiteerimiseks) valitakse stabiliseeritud mikrokontrolleri toitepinge +5 V. See tähendab, et analoogsignaali kümnebitise digitaliseerimise korral vastab iga bitt - 5 V = 5000 mV = 5000/1024 = 4,8828125 mV. See väärtus korrutatakse programmis 2-ga ja saame 9,765625 mV ühe kahendkoodi biti kohta. Ja teabe õigeks kuvamiseks LCD-ekraanil on vaja, et üks number oleks 10 mV või 0,01 V. Seetõttu on vooluringis ette nähtud skaleerimisahelad. Pinge jaoks on see reguleeritav jaotur, mis koosneb takistitest R5 ja R7. Voolunäitude korrigeerimiseks kasutatakse skaleerimisvõimendit, mis on kokku pandud DA1 - DA1.2 mikroskeemi ühele operatiivvõimendile. Selle võimendi ülekandetegurit reguleeritakse 33k takisti R3 abil. Parem on, kui mõlemad häälestustakistid on mitme pöördega. Seega, kui kasutada digiteerimiseks pinget täpselt +5 V, on signaalide otsene ühendamine mikrokontrolleri sisenditega keelatud. Ülejäänud op-amp, mis on ühendatud R5 ja R7 ning DD1 kiibi RA1 sisendi vahel, on repiiter. Vähendab müra ja impulsshäirete mõju digiteerimisele sajaprotsendilise negatiivse, sagedusest sõltumatu tagasiside tõttu. Müra ja häirete vähendamiseks vooluväärtuse teisendamisel kasutatakse U-kujulist filtrit, mis koosneb C1, C2 ja R4. Enamikul juhtudel ei pea C2 installima.

Vooluandurina, takisti R2, kasutatakse kodumaist tehase šunti 20A - 75ShSU3-20-0,5. Kui vool läbib šundi 20A, langeb selle peale pinge 0,075 V (vastavalt šundi andmelehele). See tähendab, et selleks, et kontrolleri sisendis oleks kaks volti, peaks võimendi võimendus olema ligikaudu 2 V/0,075 = 26. Ligikaudu sellepärast, et meie digiteerimiseraldusvõime ei ole 0,01 V, vaid 0,09765625 V. Loomulikult on see võimalik rakendada omatehtud šunte, reguleerides DA1.2 võimendi võimendust. Selle võimendi võimendus on võrdne takistite R1 ja R3 väärtuste suhtega, Kus = R3/R1.
Ja nii on ülaltoodu põhjal voltmeetri ülempiir 50 volti ja ampermeetri ülempiir 20 amprit, ehkki 50 amprise šundi puhul mõõdab see 50 A. Seega saab seda edukalt installida ka teistesse seadmetesse.
Nüüd modifikatsioonist, mis sisaldab indikaator-LED lisamist. Programmis on tehtud väikesed muudatused ja nüüd, kui kontroller töötab, vilgub LED sagedusega umbes 2 Hz. LED-i helendusajaks valiti raha säästmiseks 25 ms. Ekraanil oleks saanud vilkuvat kursorit kuvada, aga nad ütlesid, et LED-iga oleks selgem ja efektiivsem. Vaata, see on kõik. Edu. K.V.Yu.

Üks Aleksei poolt rakendatud valmisseadme võimalustest. Perekonnanime ma kahjuks ei tea. Aitäh talle tehtud töö ja fotode eest.

Kui tekkis vajadus labori toiteploki mõõteosa järele, siis erinevaid internetist pärit diagramme arvestades valisin kohe seitsme segmendi LED indikaatorid (võimalik alternatiiv on 0802, 1602 tüüpi näidikud - kallid ja raskesti loetavad). Samuti ei tahtnud ma lülitusi - nii voolu kui ka pinget tuleks igal ajal lugeda. Erinevatel põhjustel ei rahuldanud leitud valmislahendused ja otsustasin kujundada oma vooluringi.

Kavandatav seade on mõeldud kasutamiseks koos erinevate toiteallikatega ja võimaldab mõõta pinget vahemikus 0 kuni 99,9 volti täpsusega 0,1 V ja voolutarbimist vahemikus 0 kuni 9,99 amprit täpsusega 0,01 amprit . Seade on kokku pandud odavale PIC12F675 mikrokontrollerile, mis on 10-bitise ADC, kahe 74HC595 registri ja kahe 4- või 3-bitise LED-indikaatoriga kõige odavam ja levinum. Kasutatud osade kogumaksumus on minu arvates selliste konstruktsioonide puhul minimaalne, kui pinge ja vool on samaaegselt näidatud.

Ahela töö kirjeldus.

Pinge kuvab HL1 indikaator ja voolu HL2 indikaator. Indikaatorite samanimelised segmendiviigud on kombineeritud paarikaupa ja ühendatud DD2 registri paralleelväljunditega, ühisbitiviigud on ühendatud DD3 registriga. Registrid on ühendatud jadamisi ja moodustavad 16-bitise nihkeregistri, mida juhivad kolm juhtmestikku: kontaktid 11 on kell, 14 on teave ja teave kirjutatakse väljundriividesse viigu 12 languse alusel. Näit on tavaline dünaamiline - registri DD3 väljundite kaudu sorteeritakse järjestikku indikaatorite ühised klemmid ja DD2 väljunditest voolupiiravate takistite R12-R19 kaudu lülitatakse sisse valitud numbrile vastavad segmendid. Indikaatorid võivad olla kas ühise anoodiga või ühise katoodiga (kuid mõlemad on samad).

Mikrokontroller juhib näidust viigudel GP2, GP4, GP5 TMR0 taimeri katkestustes intervalliga 2 ms. Sisendeid GP0 ja GP1 kasutatakse vastavalt pinge ja voolu mõõtmiseks. Näidikute kolmes esimeses numbris kuvatakse tegelikud mõõdetud väärtused ja viimases numbris: ülemises indikaatoris on märk "V" ja alumisel indikaatoril "A" märk. 3-kohaliste indikaatorite kasutamise korral kantakse need märgid seadme korpusele. Sel juhul pole programmi muutmine vajalik.

Mõõdetud pinge antakse MK-le läbi jagaja R1-R3 ja vool antakse op-amp LM358 väljundist läbi takisti R10, mis koos sisemise kaitsedioodiga kaitseb MK sisendit võimalike eest. ülekoormus (operatsioonivõimendit toidab pinge +7...+15 volti). Operatsioonivõimendi võimendus määratakse jaoturi R5-R7 abil, mis on ligikaudu võrdne 50-ga ja seda reguleerib trimmitakisti R5. Madalpääsfilter R4C2 tasandab šundi pinget. Iga mõõtmine toimub vaid 100 µs jooksul. ja ilma selle ahelata "hüppavad" instrumendi näidud mõõdetud voolu mis tahes ebatasasuse korral (ja see on harva rangelt konstantne). Sama eesmärki täidab ka pinge mõõtmisahela kondensaator C1. Zeneri diood D1 kaitseb töövõimendi sisendit ülepinge eest šundi purunemise korral.

Erilist tähelepanu tuleks pöörata ketile R8, R9. See rakendab operatsioonivõimendi sisendile täiendava nihke ligikaudu 0,25 millivolti. Fakt on see, et ilma selleta on mõõdetud voolu madalatel väärtustel (alla 0,3 A) operatsioonivõimendi võimenduse märkimisväärne mittelineaarsus. Mikroskeemide erinevatel koopiatel avaldub see efekt erineval määral, kuid viga ülaltoodud mõõdetud voolu väärtuste juures on igal juhul liiga suur. Kui seadistate R8 ja R9 diagrammil näidatud väärtustele (nimetusi saab proportsionaalselt muuta, säilitades sama suhte, näiteks 15 oomi ja 300 kOhm), ei ületa sellest mõjust põhjustatud voolu mõõtmisviga üks vähima tähendusega number. Kõigi mul olevate mikroskeemide koopiate puhul polnud näidatud takistite valikut vaja. Üldjuhul valitakse minimaalne takistus R9, mille juures indikaator näitab mõõdetud voolu puudumisel endiselt nulle ja suurendab seda 1,5-2 korda. Huvitav on see, et paljude sarnaste disainilahenduste hulgas, kus kasutatakse sama mikrolülitust, ei sisalda ükski artikkel selle probleemi kohta isegi vihjet. Ilmselt olin ma ainuke, kellel olid “valed” op-võimendid (soetatud, muide, erinevatel aegadel 10 aasta jooksul). Igal juhul ei soovita ma kategooriliselt, et "konstruktsiooni lihtsustada", jättes vooluringist välja elemendid C1, C2, R3, R8, R9, mis sellistes vooluringides tavaliselt puuduvad - see on ikkagi mõõteseade ja mitte numbreid vilkuv mänguasi!

Lisaks tagab näitude hea täpsuse ja stabiilsuse suhteliselt suure voolutugevusega impulssahelate täielik "eraldamine" mikrokontrollerist indikaatorite juhtimiseks, toite iga ahela eraldi 78L05 stabilisaatorist. Ja isegi mikrokontrolleri enda tööst tulenevad nõrgad häired mõjutavad tulemust vähe, kuna iga mõõtmine toimub režiimis SLEEP, kui kella generaator on vaigistatud.

Mikrokontrolleri taktsagedus toimub sisemisest ostsillaatorist kontaktide säästmiseks. Lähtestamise sisend ahela R11, C3 kaudu on ühendatud "puhta" +5 V. Disaini kasutava toiteploki sisse- ja väljalülitamisel on võimalik märkimisväärseid häireid, seetõttu lülitatakse programmi külmumise vältimiseks sisse WDT-taimer.

Seadme toiteallikaks on mis tahes stabiliseeritud pinge 7-15 V (mitte rohkem kui 15 V!), stabilisaatorite DA2, DA3 kaudu. Kondensaatorid C4-C8 on standardsed blokeerivad kondensaatorid. Madala vea tagamiseks ülemisele piirile lähedastel vooludel peab op-amp toitepinge olema vähemalt 2 volti suurem kui mikrokontrolleri pinge, nii et sellele antakse toide enne stabilisaatoreid.

Seade on kokku pandud trükkplaadile, mille mõõtmed on 57 x 62 millimeetrit.

Seadme trükkplaat.

Plaadi mõõtmete vähendamiseks kasutatakse enamus takisteid ja kondensaatoreid SMD pakendis suurusega 0802. Erandiks on: R1 - võimsuse hajumise tõttu, R12 - plaadi topoloogia lihtsustamiseks, elektrolüütkondensaatorid ja häälestustakistid. Kondensaatorid C1 ja C2 on keraamilised, kuid kui neid pole, saab need asendada elektrolüütilise tantaaliga. Zeneri diood - mis tahes, stabiliseerimispingega 3-4,7 volti. Näidikud saab asendada FIT3641 või kolmekohalise 3631 või 4031 seeriaga ilma plaadi konstruktsiooni muutmata. Vajadusel on võimalik kasutada isegi suuremaid näidikuid nagu 5641 ja 5631 ilma konstruktsiooni muutmata (sel juhul joodetakse mikrokontroller otse ilma plokita, kasutatakse väikese suurusega trimmitakisteid, indikaator joodetakse peale. mikroskeemid, lihvides indikaatori nurkades alt ära neli eendit). Seadme ühendamiseks väliste vooluahelatega kasutatakse kruviklemme. Sagedasti ette tulnud probleem mõõtešundi valmistamisel lahendati täiesti ilma ümbertegemiseta, kasutades valmis 10A piirshunti vigasest D83x seeria multimeetrist. Minu arvates on see parim variant - arvan, et paljudel raadioamatööridel on vigane Hiina multimeeter. Viimase abinõuna saab selle valmistada nikroomtraadist (või veel parem, konstantsest traadist).

Toiteallika väljund on ühendatud punktiga "Ux" ja edasi, samast punktist koormusele. Ühine juhe toidetakse punkti "COM" ja see on juba koormatud punktist "COM-Out". Selle ühendusega suureneb indikaatori pinge maksimaalse koormusvoolu korral 0,1 V võrra. Tarkvara abil väheneb see viga poole kuni poole võrra diskreetimisveast (maksimaalselt 0,05 V). Selle vea suurenemise vältimiseks peaksite valima šunditakistuse, mis ei nõua seadistamise ajal vooluringi nimiväärtuste muutmist (ligikaudu 7–14 mOhm). Seadmele sobiv toitepinge antakse pistikule "Upp".

Fotod valmis seadmest

Mikrokontrolleri programm on kirjutatud Assembly keeles MPASM keskkonnas. Mõlemat tüüpi näitajate puhul on programm sama, välja arvatud üks direktiiv. Programmi lähteteksti (fail AV-meter.asm) direktiivis “ANODE EQU 0” on parameetril väärtus 0, mis vastab ühise katoodiga indikaatoritega töötamisele. Ühise anoodiga indikaatorite kasutamiseks muutke selle parameetri väärtuseks 1 ja seejärel tõlkige programm uuesti. Kaasas on ka mikrokontrolleri valmis püsivara mõlema ühise anoodi ja ühise katoodiga indikaatori jaoks. HEX-faili laadimisel sellistesse programmidesse nagu , või , laaditakse konfiguratsioonisõna automaatselt.

Ahela seadistamine on äärmiselt lihtne. Olles rakendanud sisendile maksimumilähedase pinge, kasutage trimmerit R2, et seada ülemisele indikaatorile vajalik väärtus. Seejärel ühendage seadme väljundiga 0,5-2 oomi takisti koormusena ja reguleerige pinget, et seada vool maksimumi lähedale. Trimmeriga R5 seadistatakse alumisel indikaatoril näidud, mis vastavad standardsele ampermeetrile.

Manustatud fail sisaldab püsivara, lähtekoodi, mudelit ja plaati.

Radioelementide loetelu

Lisaks on võimalik kasutada ühte või kahte indikaatorit. Veelgi enam, kui kasutatakse nelja numbrit, siis kõige parempoolsem number näitab stiliseeritud mõõtühikuid “V” või “A”. Kuid indikaatorite kasutamisel OA-ga on piirang. Kui emitteri järgijad on sel viisil sisse lülitatud, süttivad indikaatorid voolude mõõtmise teel. Seega on 2-indikaatoriga ahela puhul soovitav kasutada indikaatoreid OK-ga, sel juhul ei mõjuta mõõdetud voolud transistorlülitite avanemist.
Kui nupud on paigaldatud, kuvatakse vasakpoolsel indikaatoril nupu "B" vajutamisel selle indikaatori praegune režiim "-U-" või "-I-". Edasine hoidmine muudab režiimi. Ühe 3-kohalise indikaatoriga versiooni puhul aitab see funktsioon meeles pidada, mis režiimis seade on, ja 2-kohalise indikaatoriga versiooni puhul vahetab kuvatud pinge ja voolu väärtused. Igal juhul rakendatakse pingele ebaoluliste nullide mahasurumise funktsioon, st kui pinge ei ületa 9,9 V, siis esimest nulli (“_Х.Х”) me indikaatoril ei näe.
Kn "N" võimaldab siseneda praeguse nihke korrigeerimise menüüsse. See võib olla vajalik, kui voolunäitude lineaarsuse parandamiseks nihutati op-amp lineaarsesse sektsiooni. Seega saate korrigeerimise abil eemaldada "lisa" näidud. Pärast vasakpoolsel indikaatoril oleva nupu lühiajalist vajutamist (kui neid on kaks), ilmub teade "ShI" (praegune nihe) ja indikaator hakkab vilkuma. Kui see vilgub, saate nihke reguleerimiseks kasutada nuppe. Mõne sekundi pärast lõpetab indikaator vilkumise ja andmed kirjutatakse püsimällu. Samal ajal salvestatakse mällu indikaatori kuvarežiim, mis kuvatakse järgmisel sisselülitamisel.
Kuvatud pinge 0,0...99,9V, vool 0...99,9A (või 0,0...9,99A, sõltub operatsioonivõimendi püsivara failist ja OS-i sätetest).

Praeguse arvesti komplekti täpsustamine:

Paranduse autor on impulss. Simsi idee.
Kogu mõte on korrastada op-amp kallutatus lineaarsesse sektsiooni,
millele järgneb näitude korrigeerimine teenindusmenüüs.

PP-failid 2x3 ja 2x4 indikaatorite jaoks vertikaalselt paigutatud, PP-faili ümbertöötlemine evg339-st, lahkelt pakub VolosKR

OA-ga indikaatorite püsivara fail
Teil pole juurdepääsu failide allalaadimiseks meie serverist
Näidikute püsivara fail OK
Teil pole juurdepääsu failide allalaadimiseks meie serverist

Sisendpingejaguri muutmine:

Tähelepanu! Jagage 10-ga

Püsivarafail allpool

Indikaatorite polaarsus määrab 1K takisti asukoha 11 n-ga. kontroller.

Valik koos pinge - RA0 ja voolu mõõtmise sisenditega - RA1^

Püsivarafail näiteks 1:10 st. kuni 50V, 2x3,2x4,1x3,1x4 indikaatorid ja mõõtesisendid 13 ja 12 kontrolleri jalga Teil pole juurdepääsu failide allalaadimiseks meie serverist

Püsivarafail näiteks 1:20 st. kuni 100V, 1x3,1x4 näidikud ja mõõtesisendid 13 ja 12 kontrolleri jalga. Teil pole juurdepääsu failide allalaadimiseks meie serverist

Püsivarafail näiteks 1:20 st. kuni 100V, muudetud on voolumõõtmine, 1x3, 1x4 näidikud ning kontrolleri jalgade mõõte sisendid 13 ja 12. Teil pole juurdepääsu failide allalaadimiseks meie serverist

Jah! Pingetrimmerit pole vaja. Nüüd ehitame nuppudega.

Coviraylhik võttis selle kokku (tänu talle):

vaDCw2L8UAra0ra1.hex väike täht v, jaotus, nt 1:10 kuni 50 V,
vaDCw2L4ra01.hex on ühe indikaatori jaoks (valige ühe nupuga V,A)
vaDCw2L8UAra01i.hex Standard kuni 100 V _0,0 V , 0,00 A jaotuspinge, 1:20
vaDCw2L8UAra01X.hex Standard kuni 100 V, kuid punkt 00.0A on teisaldatud