Домашен волтметър с помощта на светодиоди. Направи си сам цифров волтметър. Принципна схема на амперметър

Тази статия описва прост волтметър, чийто индикатор е дванадесет светодиода. Това ви позволява да показвате измереното напрежение в диапазона от 0 до 12 волта на стъпки от 1 волт, а грешката на измерване не надвишава 2 процента.

Най-подходящата област на приложение на този светодиоден индикатор за волтметър е използването в регулирани захранвания. Ако имате под ръка всички необходими радиокомпоненти, тогава веригата може да бъде сглобена буквално за час или два.

Описание на устройството LED волтметър

ще има логическа нула, така че светодиодите не светят.

Когато се подаде напрежение към входа на волтметъра, на определени изходи на компараторите DA1...DA3 ще се появи ниско логическо ниво (в съответствие с нивото на напрежение на неинвертиращите клеми на операционния усилвател).

Както следва от схемата, при различни нива на напрежение на входовете на интегралните схеми DD1...DD3 на техните изходи се задава високо логическо ниво, в резултат на което съответният светодиод започва да свети. За да се ограничи напрежението на входа на волтметъра до 12 волта, във веригата е включен ценеров диод VD2.

Части за LED волтметър

Веригата използва операционни усилватели LM324 като компаратори. Използването им допринесе за намаляване на общия брой микросхеми и други радиоелементи за свързване на аналоговата част на веригата с интегрални схеми. Кондензатори - КМ. Всички съпротивления са MLT-0.125, MLT-0.25.

Могат да се използват светодиоди HL1 - HL12 AL307. Интегрираният стабилизатор на напрежение DA5 78L12 може да бъде заменен с KREN8B или 7812. Ценеровият диод VD2 може да бъде заменен с KS212 с буквата E или Zh. Веригата на волтметъра се захранва от нестабилизиран източник DC напрежениеот 13 до 16 волта с ток на натоварване най-малко 12 mA.

Източник Радиоаматор, 8/2001

При работа с различни електронни продукти е необходимо да се измерват режимите или разпределението на променливите напрежения отделни елементисхема. Конвенционалните мултиметри, включени в режим AC, могат да записват само големи стойности на този параметър с висока степен на грешка. Ако трябва да вземете малки показания, препоръчително е да имате миливолтметър променлив ток, позволяващи измервания с точност до миливолта.

За да направите цифров волтметър със собствените си ръце, ви е необходим известен опит в работата с електронни компоненти, както и способността да боравите добре с електрически поялник. Само в този случай можете да сте сигурни в успеха на монтажните операции, извършени самостоятелно у дома.

Микропроцесорен волтметър

Избор на части

Преди да направите волтметър, експертите препоръчват внимателно да проучите всички опции, предлагани в различни източници. Основното изискване за такъв избор е изключителната простота на схемата и възможността за измерване променливо напрежениес точност до 0,1 волта.

Анализът на много схемни решения показа, че за самостоятелно производство на цифров волтметър е най-препоръчително да се използва програмируем микропроцесор от типа PIC16F676. За тези, които са нови в техниката за препрограмиране на тези чипове, препоръчително е да закупите чип с готов фърмуер за домашен волтметър.

При закупуване на части трябва да се обърне специално внимание на избора на подходящ индикаторен елемент на светодиодни сегменти (опцията за стандартен стрелков амперметър в този случай е напълно изключена). В този случай трябва да се даде предпочитание на устройство с общ катод, тъй като броят на компонентите на веригата в този случай е значително намален.

Допълнителна информация.Като отделни компоненти могат да се използват конвенционални закупени радиоелементи (резистори, диоди и кондензатори).

След като закупите всички необходими части, трябва да пристъпите към окабеляване на веригата на волтметъра (изработване на неговата печатна платка).

Подготовка на дъската

Преди да направите печатна платка, трябва внимателно да проучите веригата на електронния измервателен уред, като вземете предвид всички компоненти, присъстващи на него, и ги поставите на място, удобно за разпояване.

важно!Ако имате налични средства, можете да поръчате изработката на такава дъска в специализиран цех. Качеството на неговото изпълнение в този случай несъмнено ще бъде по-високо.

След като платката е готова, трябва да я „напълните“, тоест да поставите всички електронни компоненти (включително микропроцесора) на местата им и след това да ги запоите с нискотемпературна спойка. Огнеупорните съединения не са подходящи в тази ситуация, тъй като ще изискват високи температури. Тъй като всички елементи в сглобеното устройство са миниатюрни, тяхното прегряване е изключително нежелателно.

Захранване (PSU)

За да функционира нормално бъдещият волтметър, той ще се нуждае от отделно или вградено захранване постоянен ток. Този модул е ​​сглобен по класическата схема и е проектиран за изходно напрежение от 5 волта. Що се отнася до текущия компонент на това устройство, което определя неговата изчислена мощност, половин ампер е напълно достатъчен за захранване на волтметъра.

На базата на тези данни ние сами подготвяме (или изпращаме в специализиран цех за изработка) печатна платка за захранването.

Забележка!Би било по-рационално да подготвите двете платки наведнъж (за самия волтметър и за захранването), без да разпределяте тези процедури във времето.

При самопроизводствоТова ще ви позволи да извършвате няколко подобни операции наведнъж, а именно:

• Изрязване на заготовки с необходимия размер от листове от фибростъкло и почистването им;
• Изработка на фотомаска за всяка от тях с последващото й апликиране;
• Гравиране на тези плочи в разтвор на железен хлорид;
• Пълненето им с радио компоненти;
• Запояване на всички поставени компоненти.

В случай, че платките се изпращат за производство на собствено оборудване, тяхната едновременна подготовка също ще ви позволи да се възползвате както в цената, така и във времето.

Монтаж и конфигурация

Когато сглобявате волтметър, е важно да се уверите, че самият микропроцесор е инсталиран правилно (трябва вече да е програмиран). За да направите това, трябва да намерите маркировката на първия му крак върху тялото и в съответствие с него да фиксирате тялото на продукта в монтажните отвори.

важно!Само след като сте напълно уверени в правилната инсталация на най-важната част, можете да продължите към нейното запояване („монтиране върху спойка“).

Понякога, за да инсталирате микросхема, се препоръчва да запоите специален контакт под нея в платката, което значително опростява всички работни и конфигурационни процедури. Тази опция обаче е от полза само ако използваният сокет има висококачествено изпълнениеи осигурява надежден контакт с краката на микросхемата.

След запояване на микропроцесора можете да запълните и веднага да поставите всички останали елементи върху спойката електронна схема. По време на процеса на запояване трябва да се спазват следните правила:

• Не забравяйте да използвате активен поток, който насърчава доброто разпръскване на течна спойка по цялата площ на кацане;
• Опитайте се да не държите върха на едно място твърде дълго, което ще предотврати прегряване на монтираната част;
• След завършване на запояването не забравяйте да измиете печатната платка с алкохол или друг разтворител.

Ако не са направени грешки при сглобяването на платката, веригата трябва да работи веднага след свързване на захранването към нея от външен източник на стабилизирано напрежение от 5 волта.

В заключение отбелязваме, че вашето собствено захранване може да бъде свързано към готовия волтметър след завършване на неговата конфигурация и тестване, извършено съгласно стандартните методи.

Видео

Доста автомобилисти се сблъскват с такъв проблем като неочаквано разреждане на батерията. Особено неприятно е, когато това се случи на път далеч от дома. Една от причините може да е повреда на генератора на автомобила. Помага за предотвратяване на предстоящото изтощаване на батерията автомобилен волтметър. По-долу са няколко прости веригиподобно устройство.

Автомобилен волтметър на чип LM3914

Това е схема на автомобилен волтметър, предназначена да следи напрежението бордова мрежаавтомобил в диапазона от 10.5V до 15V. Като индикатори се използват 10 светодиода.

Основата на веригата е интегрирана. Тази микросхема е в състояние да оцени входното напрежение и да покаже резултата на 10 светодиода в режим на точка или колона. Чипът LM3914 може да работи в широк обхватзахранване (3V...25V). Яркостта на светодиодите може да се регулира с помощта на външен променлив резистор. Изходите на микросхемата са съвместими с TTL и CMOS логиката.

Десет светодиода VD1-VD10 показват текущата стойност на напрежението на батерията или напрежението на бордовата мрежа на автомобила в точков режим (щифт 9 не е свързан или свързан към минуса) или режим на колона (щифт 9 е свързан към захранващия плюс ).

Резисторът R4, свързан между щифтове 6,7 и захранващия минус, задава яркостта на светодиодите. Резисторите R2 и променливият резистор R1 образуват делител на напрежение. С помощта на променлив резистор R1 се регулира горното ниво на напрежение, а с помощта на R3 - долното.

Както споменахме по-рано, това автомобилен волтметъросигурява индикация от 10,5 до 15 волта. Калибрирането на веригата се извършва по следния начин. Приложете 15 волта от захранването към входа на веригата на волтметъра. След това, чрез промяна на съпротивлението на резистора R1, е необходимо да се гарантира, че светодиодът VD10 (в режим на точка) или всички светодиоди VD...VD10 (в режим на колона) светват.

След това приложете 10,5 волта към входа и използвайте променлив резистор R3, за да сте сигурни, че само LED VD1 свети. Сега увеличавайки напрежението на стъпки от 0,5 волта, светодиодите ще светнат един по един и при напрежение от 15 волта всички светодиоди ще светнат. Превключвател SA1 е проектиран да превключва между режимите на показване на точки/колони. Когато ключът SA1 е затворен, той е колона; когато е отворен, той е точка.

Автомобилен волтметър, използващ транзистори

Следната схема на автомобилен волтметър е изградена на две. Когато напрежението на батерията е под 11 волта, ценерови диоди VD1 и VD2 не пропускат ток, поради което свети само червеният светодиод, показващ ниско напрежение в бордовата мрежа на автомобила.

Ако напрежението е между 12 и 14 волта, ценеровият диод VD1 отваря транзистора VT1. Зеленият светодиод светва, показвайки нормално напрежение. Ако напрежението на акумулатора надвиши 15 волта, ценеровият диод VD2 отваря транзистора VT2, в резултат на което жълтият светодиод светва, което показва значително превишаване на напрежението в мрежата на автомобила.

Волтметър на операционен усилвател LM393

Този прост автомобилен волтметър е изграден върху операционен усилвател. Като индикатор, както в предишната схема, се използват три светодиода.

Когато напрежението е ниско (под 11V), червеният светодиод свети. Ако напрежението е нормално (12,4…14V), тогава светлината светва зелено. Ако напрежението надвиши 14V, жълтият светодиод светва. Ценеровият диод VD1 формира референтното напрежение. Тази схемаподобно на диаграмата.

Автомобилен волтметър на микросхема K1003PP1

Тази схема на волтметър за автомобил е изградена върху микросхемата K1003PP1 и ви позволява да наблюдавате напрежението на бордовата мрежа чрез светене на 3 светодиода:

• Когато напрежението е под 11 волта, светодиодът HL1 светва
• При напрежение 11,1…14,4 волта светодиодът HL2 светва
• Когато напрежението е повече от 14,6 волта, светодиодът HL3 светва

Настройвам. След подаване на напрежение към входа от произволно захранване (11.1...14.4V), трябва да се използва променлив резистор R4, за да накара светодиода HL2 да свети.

Възникна задачата да определя състоянието на батерията по време на разреждане, съхранение и зареждане; трябваше да си спомня уменията си и да взема поялник. Всички схеми с куп компаратори и други трикове бяха депресиращи поради размера си - би било по-лесно да вържеш мултиметър към батерията. Затова беше решено да се измисли нещо просто и елегантно и в резултат на това се роди схема, която може да бъде мащабирана, за да отговаря на вашите нужди, както на ширина, така и на дълбочина. За една стъпка на напрежение се използват само три елемента - ценеров диод, резистор и светодиод (в този момент се плеснете по челото и възкликнете: "Как не се сетих за това преди!"

Като цяло, хванете диаграмата и снимката на готовото устройство на базата на една 12-волтова оловна киселина батериякато в UPS-и и коли. Индикация от напълно разреден (напрежение по-малко от 9,5 V) до напълно зареден (напрежение над 14,6 V). Ако имате нужда от други диапазони или искате по-широк мащаб, тогава вземете най-близкия ценеров диод по отношение на напрежението и изчислете резистора за ограничаване на тока за светодиода. (1.5V спад, 20mA ток).
Като цяло всичко е просто.

Ако използвате SMD компоненти, тогава можете да се поберете в тази монета от десет копейки, добре, нямах задачата да миниатюризирам, така че го сглобих на макет.

Първият червен светодиод показва, че веригата е свързана и има известно напрежение. второто - повече от 9 волта, третото, жълто, - повече от 10V, четвъртото - повече от 11V, петото, зелено, - повече от 12V и шестото - повече от 13V. Градациите между тези точки са ясно видими в степента на луминесценция на съответните светодиоди. В този случай батерията се зарежда и предстои зареждане.

Това е описание на прост псевдоаналогов волтметър. Измерената стойност се отчита под формата на LED точки, стилизирани като сензор за показалец (въпреки че може да се направи и под формата на LED линийка), но измерването се извършва в цифрова форма, с помощта на микроконтролер. Волтметърът е създаден като допълнение към регулируем блокзахранване и е направен от налични радиоелементи.

Схематична диаграма

Волтметърът се състои от две части: дисплей и измервателен модул. Ето редовно захранване от 5 V, Atmega8 MK с външен източник референтно напрежениеи регистрира с 32 светодиода.

Основният диапазон на измерване на напрежението е 1-32 V с разделителна способност 1 V, но беше решено да се добави автоматична промяна на диапазона от 0,1-3,2 V с разделителна способност 0,1 V.

Принципът на работа се основава на измерване на напрежение с помощта на два преобразувателя ADC0 и ADC1. Преобразувателят ADC1 се използва за определяне на обхвата на измерване. Стойността от този сензор ви позволява да контролирате и добавяте резистор R9 през щифта на порта PC2 - образувайки разделител 1:10 или изключвайки го. За напрежения от 0,1-3,2 V, входното напрежение от CON2 се подава през резистор R8 и отива директно към входа на преобразувателя ADC0. Ако напрежението надвиши зададената стойност от 3,3 волта, се превключва от нисък диапазон (зеленият LED33 диод свети) към висок диапазон.

За да използвате такъв волтметър за захранване от 15 V, вместо делител 1:10 можете да инсталирате делител 1:4, който дава диапазон до 16 V с разделителна способност 0,5 V. Тъй като не всеки ще хареса превключване на диапазони, можете да откажете това и да направите един диапазон, като свържете R9 директно към земята, прекъснете връзката към щифта PC2, ADC1 не се използва, можете също да свържете към земята.

Диодите D2-D5 (заедно с R8, R10) представляват най-простата защитапреобразуватели от подаване на напрежение, по-високо от захранващото напрежение на Atmega, т.е. 5 V. Кондензаторите C7, C8 допълнително филтрират изчисленото напрежение. Вътрешното референтно напрежение на Atmega беше изоставено поради неговата нестабилност. Референтното напрежение се извършва на TL431. Референтното напрежение беше фиксирано на 3,3 V. Фината настройка се извършва с помощта на потенциометър. Резисторите R3 и R4 ви позволяват да изберете обхвата на регулиране на напрежението на потенциометъра.

Захранването за аналоговата част на MK също е типично, използвайки индуктор 10 µH и кондензатор 100 nF. Раздели масовото цифрово и аналогово.

Измерваните напрежения се предават последователно към регистрите чрез сигнали, обозначени с CLK, D и C., които се извеждат към конектора CON4.

Превключване на режимите

Волтметърът може да работи в режим "светеща точка" според стандартната настройка или в режим LED линийка. Промяната на режима се извършва чрез промяна на състоянието на контакт PB0, щифт 14. Свързването към земята е точков режим, изключването на този контакт от земята е превключване в режим на линийка.

Транзисторите T1, R6, R7 и LED1 образуват прост източник на ток, елиминирайки необходимостта от отделни резистори за всеки от 32-те светодиода на дисплея. Токът на такъв източник на ток се определя от рейтинга на R7. Волтметърът е направен едностранно печатни платки. Файлове и фърмуер - .