Selbstgebautes Voltmeter mit LEDs. DIY digitales Voltmeter. Schematische Darstellung eines Amperemeters

Dieser Artikel beschreibt ein einfaches Voltmeter, dessen Anzeige zwölf LEDs sind. Dadurch können Sie die gemessene Spannung im Bereich von 0 bis 12 Volt in 1-Volt-Schritten anzeigen, wobei der Messfehler 2 Prozent nicht überschreitet.

Der am besten geeignete Einsatzbereich dieser LED-Voltmeteranzeige ist der Einsatz in geregelten Stromversorgungen. Wenn Sie alle notwendigen Funkkomponenten zur Hand haben, kann die Schaltung in buchstäblich ein oder zwei Stunden zusammengebaut werden.

Beschreibung des LED-Voltmeter-Geräts

Es liegt eine logische Null vor, sodass die LEDs nicht leuchten.

Wenn Spannung an den Eingang des Voltmeters angelegt wird, erscheint an bestimmten Ausgängen der Komparatoren DA1...DA3 ein niedriger Logikpegel (entsprechend dem Spannungspegel an den nichtinvertierenden Anschlüssen des Operationsverstärkers).

Wie aus dem Schaltplan hervorgeht, stellt sich bei unterschiedlichen Spannungspegeln an den Eingängen der integrierten Schaltkreise DD1...DD3 an deren Ausgängen ein hoher Logikpegel ein, wodurch die entsprechende LED zu leuchten beginnt. Um die Spannung am Voltmetereingang auf 12 Volt zu begrenzen, ist eine Zenerdiode VD2 in die Schaltung eingebunden.

LED-Voltmeter-Teile

Die Schaltung verwendet LM324-Operationsverstärker als Komparatoren. Ihr Einsatz trug zu einer Reduzierung der Gesamtzahl von Mikroschaltungen und anderen Funkelementen zur Verbindung des analogen Teils der Schaltung mit integrierten Schaltkreisen bei. Kondensatoren - KM. Alle Widerstände sind MLT-0,125, MLT-0,25.

LEDs HL1 - HL12 können AL307 verwendet werden. Der integrierte Spannungsstabilisator DA5 78L12 kann durch einen KREN8B oder 7812 ersetzt werden. Die Zenerdiode VD2 kann durch einen KS212 mit dem Buchstaben E oder Zh ersetzt werden. Der Voltmeterkreis wird von einer unstabilisierten Konstantspannungsquelle von 13 bis 16 Volt mit a gespeist Laststrom von mindestens 12 mA.

Quelle Radioamator, 8/2001

Bei der Arbeit mit verschiedenen elektronischen Produkten besteht die Notwendigkeit, die Modi oder die Verteilung von Wechselspannungen auf einzelnen Schaltungselementen zu messen. Herkömmliche Multimeter, die im Wechselstrommodus eingeschaltet sind, können große Werte dieses Parameters nur mit einem hohen Fehlergrad aufzeichnen. Wenn Sie kleine Messungen durchführen müssen, empfiehlt es sich, über ein Wechselstrom-Millivoltmeter zu verfügen, mit dem Sie Messungen mit einer Genauigkeit im Millivoltbereich durchführen können.

Um ein digitales Voltmeter mit eigenen Händen herzustellen, benötigen Sie einige Erfahrung im Umgang mit elektronischen Bauteilen sowie den guten Umgang mit einem elektrischen Lötkolben. Nur in diesem Fall können Sie sicher sein, dass die Montagearbeiten, die Sie zu Hause selbst durchführen, erfolgreich sind.

Mikroprozessorbasiertes Voltmeter

Teileauswahl

Experten empfehlen, vor der Herstellung eines Voltmeters alle in verschiedenen Quellen angebotenen Optionen sorgfältig zu studieren. Die Hauptvoraussetzung für eine solche Auswahl ist die extreme Einfachheit der Schaltung und die Fähigkeit, Wechselspannungen mit einer Genauigkeit von 0,1 Volt zu messen.

Eine Analyse vieler Schaltungslösungen hat gezeigt, dass es für den Eigenbau eines Digitalvoltmeters am besten ist, einen programmierbaren Mikroprozessor vom Typ PIC16F676 zu verwenden. Für diejenigen, die mit der Technik der Neuprogrammierung dieser Chips noch nicht vertraut sind, empfiehlt es sich, einen Chip mit vorgefertigter Firmware für ein selbstgebautes Voltmeter zu kaufen.

Beim Kauf von Teilen sollte besonderes Augenmerk auf die Auswahl eines geeigneten Anzeigeelements auf LED-Segmenten gelegt werden (die Option eines Standard-Zeigeramperemeters ist in diesem Fall vollständig ausgeschlossen). In diesem Fall sollte einem Gerät mit gemeinsamer Kathode der Vorzug gegeben werden, da die Anzahl der Schaltungskomponenten in diesem Fall spürbar reduziert wird.

Weitere Informationen. Als diskrete Bauelemente können herkömmliche zugekaufte Funkelemente (Widerstände, Dioden und Kondensatoren) verwendet werden.

Nachdem Sie alle erforderlichen Teile gekauft haben, sollten Sie mit der Verkabelung des Voltmeter-Schaltkreises (Herstellung der Leiterplatte) fortfahren.

Vorbereiten der Platine

Bevor Sie eine Leiterplatte herstellen, müssen Sie den Stromkreis des elektronischen Messgeräts sorgfältig studieren, alle darauf befindlichen Komponenten berücksichtigen und sie an einem zum Entlöten geeigneten Ort platzieren.

Wichtig! Wenn Sie über die nötigen Mittel verfügen, können Sie die Herstellung einer solchen Platine in einer Fachwerkstatt in Auftrag geben. Die Qualität der Ausführung wird in diesem Fall zweifellos höher sein.

Nachdem die Platine fertig ist, müssen Sie sie „stopfen“, das heißt, alle elektronischen Komponenten (einschließlich des Mikroprozessors) an ihren Plätzen platzieren und sie dann mit Niedertemperaturlot verlöten. Feuerfeste Massen sind in dieser Situation nicht geeignet, da sie hohe Temperaturen zum Aufheizen erfordern. Da alle Elemente des zusammengebauten Geräts Miniaturelemente sind, ist ihre Überhitzung äußerst unerwünscht.

Netzteil (PSU)

Damit das zukünftige Voltmeter normal funktioniert, benötigt es eine separate oder eingebaute Gleichstromversorgung. Dieses Modul ist nach dem klassischen Schema aufgebaut und für eine Ausgangsspannung von 5 Volt ausgelegt. Was die Stromkomponente dieses Geräts betrifft, die seine berechnete Leistung bestimmt, reicht ein halbes Ampere völlig aus, um das Voltmeter mit Strom zu versorgen.

Basierend auf diesen Daten erstellen wir selbst eine Leiterplatte für die Stromversorgung (oder schicken sie zur Herstellung an eine Fachwerkstatt).

Beachten Sie! Sinnvoller wäre es, beide Platinen gleichzeitig vorzubereiten (für das Voltmeter selbst und für die Stromversorgung), ohne diese Vorgänge zeitlich zu verteilen.

Bei unabhängiger Herstellung können Sie so mehrere ähnliche Vorgänge gleichzeitig durchführen, nämlich:

• Zuschnitte der gewünschten Größe aus Glasfaserplatten schneiden und reinigen;
• Erstellen einer Fotomaske für jeden von ihnen mit anschließender Anwendung;
• Ätzen dieser Platten in einer Eisenchloridlösung;
• Sie mit Funkkomponenten füllen;
• Löten aller platzierten Bauteile.

Wenn die Platinen auf proprietären Anlagen zur Herstellung geschickt werden, können Sie durch die gleichzeitige Vorbereitung sowohl preislich als auch zeitlich profitieren.

Montage und Konfiguration

Beim Zusammenbau eines Voltmeters ist darauf zu achten, dass der Mikroprozessor selbst korrekt installiert ist (er muss bereits programmiert sein). Dazu müssen Sie die Markierung seines ersten Beins am Gehäuse finden und entsprechend das Produktgehäuse in den Befestigungslöchern befestigen.

Wichtig! Erst wenn Sie volles Vertrauen in die korrekte Installation des wichtigsten Teils haben, können Sie mit dem Löten beginnen („Anpassen auf Löten“).

Um eine Mikroschaltung zu installieren, empfiehlt es sich manchmal, einen speziellen Sockel darunter in die Platine einzulöten, was alle Arbeits- und Konfigurationsvorgänge erheblich vereinfacht. Diese Option ist jedoch nur dann von Vorteil, wenn die verwendete Buchse von hoher Qualität ist und einen zuverlässigen Kontakt mit den Beinen der Mikroschaltung gewährleistet.

Nach dem Löten des Mikroprozessors können Sie alle anderen Elemente der elektronischen Schaltung auf das Lot füllen und sofort platzieren. Beim Lötvorgang sind folgende Regeln zu beachten:

• Stellen Sie sicher, dass Sie ein aktives Flussmittel verwenden, das eine gute Verteilung des flüssigen Lots über den gesamten Kontaktbereich gewährleistet.
• Versuchen Sie, die Spitze nicht zu lange an einer Stelle zu halten, da dies eine Überhitzung des montierten Teils verhindert;
• Waschen Sie die Leiterplatte nach Abschluss des Lötvorgangs unbedingt mit Alkohol oder einem anderen Lösungsmittel.

Wenn beim Zusammenbau der Platine keine Fehler gemacht wurden, sollte die Schaltung sofort funktionieren, nachdem sie von einer externen Quelle mit stabilisierter Spannung von 5 Volt an die Stromversorgung angeschlossen wurde.

Abschließend stellen wir fest, dass Ihr eigenes Netzteil an das fertige Voltmeter angeschlossen werden kann, nachdem es nach Standardmethoden konfiguriert und getestet wurde.

Video

Nicht wenige Autofahrer sind mit einem Problem wie einer unerwarteten Batterieentladung konfrontiert. Besonders unangenehm ist es, wenn dies unterwegs weit weg von zu Hause passiert. Einer der Gründe könnte der Ausfall des Generators des Autos sein. Hilft, eine drohende Batterieentladung zu verhindern Auto-Voltmeter. Nachfolgend finden Sie einige einfache Diagramme eines solchen Geräts.

Kfz-Voltmeter auf LM3914-Chip

Diese Kfz-Voltmeterschaltung dient zur Überwachung der Spannung des Bordnetzes des Fahrzeugs im Bereich von 10,5 V bis 15 V. Als Anzeige dienen 10 LEDs.

Die Basis der Schaltung ist integriert. Diese Mikroschaltung ist in der Lage, die Eingangsspannung zu schätzen und das Ergebnis auf 10 LEDs im Punkt- oder Spaltenmodus anzuzeigen. Der LM3914-Chip kann in einem weiten Stromversorgungsbereich (3 V bis 25 V) betrieben werden. Die Helligkeit der LEDs kann über einen externen variablen Widerstand eingestellt werden. Die Ausgänge der Mikroschaltung sind mit TTL- und CMOS-Logik kompatibel.

Zehn LEDs VD1-VD10 zeigen den aktuellen Wert der Batteriespannung bzw. die Spannung des Bordnetzes des Fahrzeugs im Punktmodus (Pin 9 ist nicht angeschlossen oder mit dem Minus verbunden) oder Säulenmodus (Pin 9 ist mit dem Power-Plus verbunden) an ).

Der zwischen den Pins 6,7 und dem Minuspol der Stromversorgung angeschlossene Widerstand R4 stellt die Helligkeit der LEDs ein. Die Widerstände R2 und der variable Widerstand R1 bilden einen Spannungsteiler. Mit dem variablen Widerstand R1 wird der obere Spannungspegel eingestellt, mit R3 der untere.

Wie bereits erwähnt, liefert dieses Autovoltmeter eine Anzeige von 10,5 bis 15 Volt. Die Kalibrierung der Schaltung wird wie folgt durchgeführt. Legen Sie 15 Volt von der Stromversorgung an den Eingang des Voltmeter-Schaltkreises an. Anschließend muss durch Ändern des Widerstandswerts des Widerstands R1 sichergestellt werden, dass die VD10-LED (im Punktmodus) oder alle VD...VD10-LEDs (im Spaltenmodus) aufleuchten.

Legen Sie dann 10,5 Volt an den Eingang an und stellen Sie mithilfe des variablen Widerstands R3 sicher, dass nur die LED VD1 leuchtet. Wenn man nun die Spannung in Schritten von 0,5 Volt erhöht, leuchten die LEDs nacheinander auf, und bei einer Spannung von 15 Volt leuchten alle LEDs auf. Der Schalter SA1 dient zum Umschalten zwischen Punkt-/Spaltenanzeigemodi. Wenn der Schalter SA1 geschlossen ist, ist er eine Spalte; wenn er geöffnet ist, ist er ein Punkt.

Autovoltmeter mit Transistoren

Die folgende Schaltung eines Autovoltmeters ist aus zwei aufgebaut. Wenn die Spannung an der Batterie weniger als 11 Volt beträgt, lassen die Zenerdioden VD1 und VD2 keinen Strom durch, weshalb nur die rote LED aufleuchtet und so auf eine Unterspannung im Bordnetz des Fahrzeugs hinweist.

Liegt die Spannung zwischen 12 und 14 Volt, öffnet die Zenerdiode VD1 den Transistor VT1. Die grüne LED leuchtet und zeigt normale Spannung an. Übersteigt die Batteriespannung 15 Volt, öffnet die Zenerdiode VD2 den Transistor VT2, wodurch die gelbe LED aufleuchtet und auf eine deutliche Spannungsüberschreitung im Fahrzeugnetz hinweist.

Voltmeter am Operationsverstärker LM393

Dieses einfache Autovoltmeter ist auf einem Operationsverstärker aufgebaut. Als Anzeige dienen wie in der vorherigen Schaltung drei LEDs.

Wenn die Spannung niedrig ist (weniger als 11 V), leuchtet die rote LED. Wenn die Spannung normal ist (12,4…14 V), leuchtet das Licht grün. Wenn die Spannung 14V überschreitet, leuchtet die gelbe LED. Die Zenerdiode VD1 bildet die Referenzspannung. Dieses Schema ähnelt dem Schema.

Kfz-Voltmeter auf K1003PP1-Mikroschaltung

Diese Voltmeterschaltung für ein Auto basiert auf der Mikroschaltung K1003PP1 und ermöglicht die Überwachung der Spannung des Bordnetzes durch das Leuchten von 3 LEDs:

• Wenn die Spannung weniger als 11 Volt beträgt, leuchtet die HL1-LED
• Bei einer Spannung von 11,1…14,4 Volt leuchtet die HL2-LED
• Wenn die Spannung mehr als 14,6 Volt beträgt, leuchtet die HL3-LED

Aufstellen. Nach dem Anlegen einer Spannung an den Eingang von einer beliebigen Stromversorgung (11,1...14,4 V) muss der variable Widerstand R4 verwendet werden, um die HL2-LED zum Leuchten zu bringen.

Es stellte sich die Aufgabe, den Zustand der Batterie beim Entladen, Lagern und Laden zu bestimmen; ich musste mich an meine Fähigkeiten erinnern und zum Lötkolben greifen. Alle Schaltkreise mit einer Reihe von Komparatoren und anderen Tricks waren aufgrund ihrer Größe deprimierend – es wäre einfacher gewesen, ein Multimeter an die Batterie anzuschließen. Daher wurde beschlossen, etwas Schlichtes und Elegantes zu entwickeln, und als Ergebnis entstand ein Schema, das sowohl in der Breite als auch in der Tiefe an Ihre Bedürfnisse angepasst werden kann. Für einen Spannungsschritt werden nur drei Elemente verwendet – eine Zenerdiode, ein Widerstand und eine LED (schlagen Sie sich an dieser Stelle auf die Stirn und rufen Sie aus: „Wie ist mir das nicht schon früher eingefallen!“)

Im Allgemeinen finden Sie ein Diagramm und ein Foto des fertigen Geräts, das auf einer 12-Volt-Blei-Säure-Batterie basiert, wie in USVs und Autos. Anzeige von vollständig entladen (Spannung unter 9,5 V) bis vollständig geladen (Spannung über 14,6 V). Wenn Sie andere Bereiche benötigen oder einen größeren Maßstab wünschen, nehmen Sie die spannungsmäßig nächstgelegene Zenerdiode und berechnen Sie den Strombegrenzungswiderstand für die LED. (1,5 V Abfall, 20 mA Strom).
Im Allgemeinen ist alles einfach.

Wenn Sie SMD-Komponenten verwenden, passen Sie in diese Zehn-Kopeken-Münze. Nun, ich hatte keine Miniaturisierungsaufgabe, also habe ich sie auf einem Steckbrett zusammengebaut.

Die erste rote LED zeigt an, dass der Stromkreis angeschlossen ist und Spannung anliegt. der zweite – mehr als 9 Volt, der dritte, gelb, – mehr als 10 V, der vierte – mehr als 11 V, der fünfte, grün, – mehr als 12 V und der sechste – mehr als 13 V. Die Abstufungen zwischen diesen Punkten sind im Lumineszenzgrad der entsprechenden LEDs deutlich erkennbar. In diesem Fall ist der Akku geladen und steht kurz vor dem Aufladen.

Dies ist eine Beschreibung eines einfachen pseudoanalogen Voltmeters. Die Ablesung des Messwertes erfolgt in Form von LED-Punkten, stilisiert als Zeigersensor (kann aber auch in Form eines LED-Lineals erfolgen), die Messung erfolgt jedoch in digitaler Form über einen Mikrocontroller. Das Voltmeter wurde als Ergänzung zur geregelten Stromversorgung entwickelt und aus verfügbaren Funkelementen hergestellt.

Schematische Darstellung

Das Voltmeter besteht aus zwei Teilen: einem Display und einem Messmodul. Hier ist ein normales 5-V-Netzteil, ein Atmega8-MCU mit einer externen Referenzspannungsquelle und Registern mit 32 LEDs.

Der Hauptspannungsmessbereich beträgt 1–32 V mit einer Auflösung von 1 V, es wurde jedoch auch beschlossen, einen automatischen Bereichswechsel von 0,1–3,2 V mit einer Auflösung von 0,1 V hinzuzufügen.

Das Funktionsprinzip basiert auf der Spannungsmessung mit zwei Wandlern ADC0 und ADC1. Zur Bestimmung des Messbereichs wird der Konverter ADC1 verwendet. Mit dem Wert dieses Sensors können Sie den Widerstand R9 über den PC2-Port-Pin steuern und hinzufügen – um einen 1:10-Teiler zu bilden oder ihn auszuschalten. Bei Spannungen von 0,1–3,2 V wird die Eingangsspannung von CON2 über den Widerstand R8 zugeführt und gelangt direkt zum Eingang des Wandlers ADC0. Überschreitet die Spannung den eingestellten Wert von 3,3 Volt, wird vom Low-Bereich (die grüne LED33-Diode leuchtet) in den High-Bereich umgeschaltet.

Um ein solches Voltmeter für eine 15-V-Stromversorgung zu verwenden, können Sie anstelle eines 1:10-Teilers einen 1:4-Teiler installieren, der einen Bereich von bis zu 16 V bei einer Auflösung von 0,5 V ergibt. Da wird es nicht jedem gefallen Beim Umschalten von Bereichen können Sie dies ablehnen und einen Bereich erstellen, indem Sie R9 direkt mit Masse verbinden und die Verbindung zum PC2-Pin trennen. ADC1 wird nicht verwendet. Sie können auch eine Verbindung mit Masse herstellen.

Die Dioden D2-D5 (zusammen mit R8, R10) stellen den einfachsten Schutz der Wandler vor der Versorgung mit Spannungen dar, die höher als die Atmega-Versorgungsspannung, also 5 V, sind. Die Kondensatoren C7, C8 filtern zusätzlich die berechnete Spannung. Die interne Spannungsreferenz des Atmega wurde aufgrund ihrer Instabilität aufgegeben. Die Referenzspannung wird am TL431 durchgeführt. Die Referenzspannung wurde auf 3,3 V festgelegt. Die Feinabstimmung erfolgt über ein Potentiometer. Mit den Widerständen R3 und R4 können Sie den Spannungseinstellbereich des Potentiometers auswählen.

Die Stromversorgung für den analogen Teil des MK ist ebenfalls typisch und verwendet eine 10-µH-Induktivität und einen 100-nF-Kondensator. Die Masse wurde digital und analog geteilt.

Die Messspannungen werden sequentiell an die Register durch mit CLK, D und C gekennzeichnete Signale übertragen, die an den CON4-Anschluss ausgegeben werden.

Modi wechseln

Das Voltmeter kann gemäß der Standardeinstellung im Modus „Lichtpunkt“ oder im Modus „LED-Lineal“ arbeiten. Das Ändern des Modus erfolgt durch Ändern des Zustands des Kontakts PB0, Pin 14. Das Anschließen an Masse ist ein Punktmodus, das Trennen dieses Kontakts von Masse führt zum Umschalten in den Linealmodus.

Die Transistoren T1, R6, R7 und LED1 bilden eine einfache Stromquelle, sodass keine separaten Widerstände für jede der 32 LEDs des Displays erforderlich sind. Der Strom einer solchen Stromquelle wird durch die Nennleistung von R7 bestimmt. Das Voltmeter ist auf einseitigen Leiterplatten gefertigt. Dateien und Firmware – .