Woltomierz cyfrowy (AVT5339).pdf

(630 KB) Pobierz
PROJEKTY
Woltomierz cyfrowy
Jeśli ktoś musi mierzyć napięcie
lub prąd np. w  wykonanym
przez siebie zasilaczu, to
projekt właśnie dla niego. Ten
projekt to woltomierz cyfrowy
o  nieskomplikowanej budowie na
bazie mikrokontrolera PIC12F675.
Wynik jest prezentowany na
3-cyfrowym wyświetlaczu LED.
Rekomendacje:
miernik przyda
się do zastosowania na panelu
kontrolnym urządzenia.
Schemat ideowy woltomierza pokazano na
rysunku 1.
Sercem układu jest mikrokontroler
typu PIC12F675 (IC2) w 8-nóżkowej obudowie.
Napięcie mierzone jest podawane na wyprowa-
dzenie 5 układu. Jest ono skonfigurowane jako
wejście drugie przetwornika A/C. Rezystory
R16…R19 stanowią dzielnik napięcia wejścio-
wego o stopniu podziału 1/10 i rezystancji wi-
dzianej od strony źródła mierzonego napięcia
wynoszącej 10 MV. Dioda Zenera D1 zabez-
piecza port mikrokontrolera przed dołączeniem
zbyt wysokiego napięcia wejściowego. Wyświe-
tlacz siedmiosegmentowy LED jest sterowany
dynamicznie, jednak dla sterowania tego typu
potrzeba wielu wyprowadzeń mikrokontrolera
Miernik panelowy do przyrządu warsztatowego
AVT
5339
i  zastosowano rejestr z  wejściem szeregowym
i wyjściami równoległymi (IC1, 74164), rozsze-
rzający liczbę dostępnych wyjść. Katody wszyst-
kich segmentów wyświetlaczy są dołączone do
niego, natomiast dane sterujące katodami są wy-
syłane przez mikrokontroler. Miernik ma jeden
zakres pomiarowy, więc kropka drugiego seg-
mentu wyświetlacza LED (segment DP) została
zasilona na stałe za pomocą rezystora R9.
Sterowanie anodami wyświetlaczy jest
skomplikowane z uwagi na niewielką liczbę wy-
prowadzeń mikrokontrolera. Jedyny wolny port
mikrokontrolera GP3 jest używany do doprowa-
dzenia napięcia programującego i sygnału zero-
wania. Z tych powodów może on być używany
jedynie jako wejście.
Do sterowania załączaniem poszczegól-
nych cyfr wyświetlaczy służą tranzystory T1…
Rysunek 1. Schemat ideowy woltomierza tablicowego
30
ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 4/2012
Miernik panelowy do przyrządu warsztatowego
W  ofercie  AVT  *
AVT-5339  A+:  18  zł
AVT-5339  B:  34  zł
AVT-5339  UK:  6  zł
Podstawowe  informacje:
• Zakres pomiarowy: 0…50 V DC
• Rezystancja wejściowa 10 MV
• Rozdzielczość: 100 mV.
• Zasilanie: 8…12 V DC.
• Płytka dwustronna o wymiarach
63 mm×52 mm.
Dodatkowe  materiały  na  CD/FTP:
ftp://ep.com.pl,
user:
16163,
pass:
61skqs30
• wzory płytek PCB
• karty katalogowe i noty aplikacyjne elementów
oznaczonych w Wykazie elementów kolorem
czerwonym
Projekty  pokrewne  na  CD/FTP:
(wymienione artykuły są w całości dostępne na CD)
AVT-5333 Multimetr panelowy (EP 3/2012)
AVT-5300 VMOD – Uniwersalny miernik napięcia
(EP 7/2011)
AVT-5233 3-kanałowy woltomierz (EP 5/2010)
AVT-5182 Wielokanałowy rejestrator napięć
(EP 4/2009)
AVT-2857 Moduł woltomierza/amperomierza
(EdW 3/2008)
AVT-449 Moduł pomiarowy (EP 6/2007)
AVT-5097 „Mówiący” woltomierz (EP 1-2/2003)
AVT-5086 Programowany 4-kanałowy komparator/
woltomierz (EP 11/2002)
AVT-2270 Moduł miliwoltomierza (EdW 3/1998)
AVT-2126 Moduł woltomierza na LCD
(EdW 3/1997)
AVT-2004 Woltomierz do modułowego zestawu
pomiarowego (EdW 1-1996)
AVT-266 Woltomierz 4,5 cyfry (EP 9/1995)
AVT-02 Woltomierz panelowy z wyświetlaczem
LCD
AVT-01 Woltomierz panelowy z wyświetlaczem
LED
*  Uwaga:
Zestawy AVT mogą występować w następujących
wersjach:
AVT xxxx UK to zaprogramowany układ. Tylko
i wyłącznie. Bez elementów dodat-
kowych.
AVT xxxx A płytka drukowana PCB (lub płytki
drukowane, jeśli w opisie wyraźnie
zaznaczono), bez elementów do-
datkowych.
AVT xxxx A+ płytka drukowana i zaprogramowa-
ny układ (czyli połączenie wersji
A i wersji UK) bez elementów
dodatkowych.
AVT xxxx B płytka drukowana (lub płytki) oraz
komplet elementów wymieniony
w załączniku pdf
AVT xxxx C to nic innego jak zmontowany
zestaw B, czyli elementy wlu-
towane w PCB. Należy mieć na
uwadze, że o ile nie zaznaczono
wyraźnie w opisie, zestaw ten nie
posiada obudowy ani elementów
dodatkowych, które nie zostały
wymienione w załączniku pdf
AVT xxxx CD oprogramowanie (nie często spoty-
kana wersja, lecz jeśli występuje,
to niezbędne oprogramowanie
można ściągnąć klikając w link
umieszczony w opisie kitu)
Nie każdy zestaw AVT występuje we wszystkich
wersjach! Każda wersja posiada załączony ten
sam plik pdf! Podczas składania zamówienia
upewnij się którą wersję zamawiasz! (UK, A, A+,
B lub C) -
http://sklep.avt.pl
Rysunek 2. Schemat montażowy woltomierza tablicowego
Zasilanie wyświetlacza i rejestru szeregowe-
go odbywa się z użyciem stabilizatora IC4 typu
7805. Mikrokontroler z uwagi na to, że znajdują-
cy się wewnątrz przetwornik A/D jest skonfigu-
rowany w ten sposób, że napięcie referencyjne
jest pobierane z napięcia zasilania, jest zasilany
z precyzyjnego stabilizatora pełniącego tym sa-
mym rolę źródła napięcia odniesienia IC3 typu
TL431. Jest to możliwe dzięki niewielkiemu
poborowi prądu przez mikrokontroler. Rezystor
R15 umożliwia regulację wartości napięcia zasi-
lania i  jednocześnie pozwala na skalibrowanie
miernika.
Wykaz elementów
Rezystory:
(SMD 1206)
R1, R10, R11: 10 kV
R2…8: 100
V
R9: 120
V
R12: 22 kV
R13: 820
V
R14: 3,9 kV
R15: 5 kV (potencjometr)
R16: 1 MV
R17, R18: 3,9 MV
R19: 1,2 MV
Kondensatory:
C1, C3: 100 n (SMD 1206)
C2: 470
mF/10
V
C4: 100
mF/10
V
Półprzewodniki:
IC1: 74164 (SO-14)
IC2: PIC12F675 (SO-8)
IC3: TL-431 (TO-92)
IC4: LM7805 (TO-220)
T1…T3: BSS84P (SOT-23)
T4…T7: BSS138 (SOT-23)
D1: dioda Zenera małej mocy 5,6 V (SMD
minimelf)
Inne:
Q1…Q3: wyświetlacze SA56-11EWA
zrobić przed montażem, ale wymaga to użycia
adaptera i dlatego jest łatwiej zrobić to w ukła-
dzie. Po wgraniu programu układ od razu po-
winien działać prawidłowo. Aby skalibrować
woltomierz należy go dołączyć do stabilnego
źródła napięcia o wartości około połowy zakresu
równolegle z dobrym multimetrem i korygując
nieco wartość nastaw potencjometru R15 należy
uzyskać takie samo wskazanie na wyświetlaczu,
jakie wskazuje wzorcowy multimetr. Wynik
pomiaru jest odświeżany z  częstotliwością ok.
3 Hz. Woltomierz po przekroczeniu zakresu po-
miarowego wyświetla napis FUL.
Mikrokontroler ma nieużywane wejście
GP3, które może np. obsługiwać klawisz. Można
wykorzystać pamięć EEPROM mikrokontrolera
i na bazie tego układu zbudować np. rejestrator
napięcia czy zapamiętywać wartość minimalną
i  maksymalną. Po przeskalowaniu i  dodaniu
bocznika woltomierz może również służyć jako
miernik amperomierz, mierząc spadek napięcia
na boczniku włączonym od strony masy.
Na CD: karty katalogowe i noty aplikacyjne elementów
oznaczonych w  wykazie elementów kolorem czerwonym
Montaż i uruchomienie
Układ jest zmontowany na płytce drukowa-
nej dwustronnej, której schemat montażowy po-
kazano na
rysunku 2.
Montaż dobrze jest rozpo-
cząć od elementów SMD na warstwie spodniej,
zaczynając od przylutowania mikrokontrolera,
rejestru, a następnie pozostałych elementów. Po
zakończeniu tych czynności należy przylutować
elementy SMD warstwy górnej, a  na samym
końcu elementy przewlekane.
Po wlutowaniu wszystkich elementów
i sprawdzeniu poprawności ich montażu moż-
na dołączyć zasilacz. Za pomocą potencjometru
wieloobrotowego R15 należy ustalić napięcie
zasilania mikrokontrolera na 5,12 V. Mikrokon-
troler PIC12F675 ma 10-bitowy przetwornik
A/D, więc umożliwia pomiar napięcia z krokiem
Uref/1024 (w  tym wypadku Uref.=Uzas.). Pro-
gram odrzuca najmłodszy bit, więc pomiar jest
wykonywany z krokiem Uref/512. Dlatego jeśli
napięcie zasilania mikrokontrolera, a jednocze-
śnie referencyjne przetwornika A/D wynosi
5,12 V to łatwo obliczyć, że jednemu bitowi opo-
wiada 10 mV, a uwzględniając dzielnik napięcia
wejściowego 1/10 – zmiana pojedynczego bitu
odpowiada 100 mV. Nie należy obawiać się, że
dołączając zasilanie bez wstępnej regulacji R15
uzyskamy zbyt wysokie napięcie na mikrokon-
trolerze. Wartości elementów są tak dobrane, że
maksymalne napięcie zasilania mikrokontrolera
to około 5,7 V, a dopuszczalne napięcie zasilają-
ce podawane przez producenta to 6,5 V.
Po włączeniu zasilania należy zaprogra-
mować mikrokontroler. Oczywiście, można to
T7. Zgodnie z zasadą wyświetlania multiplek-
sowanego, w  danym momencie świeci tylko
jedna cyfra, a poszczególne cyfry są przełącza-
ne tak szybko, że ludzkie oko tego nie zauważa.
W  prezentowanym układzie do sterowa-
nia tranzystorami załączającymi cyfry służą
wyprowadzenia GP4 i GP5 sterujące tranzysto-
rami T4 i T5. Poziomy niskie na wyprowadze-
niach mikrokontrolera powodują wyłączenie
wszystkich cyfr wyświetlacza (wszystkie tran-
zystory zostają zatkane). Ustawienie poziomu
wysokiego na GP4 powoduje zaświecenie się
cyfry 3, GP5 – cyfry 2, natomiast ustawienie
obu wyjść – zaświecenie cyfry 1 (tranzystory
T6 i  T7 tworzą bramkę NAND, natomiast T4
i  T5 bramkę EXOR). Tranzystory T1…T3 są
elementami wykonawczymi i zasilają wspólne
anody wyświetlacza.
ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 4/2012
Grzegorz Mazur
grmazur@poczta.onet.pl
31

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin