Содержание
Устройство собрано на микроконтроллере ATMEGA-8 и светодиодном индикаторе с общим катодом MT-30361, ниже в архиве имеются 2 варианта прошивок, для индикатора с ОК и ОА.
- Напряжение питания: 6..14 В
- Потребляемый ток: 42 мА
- Число разрядов индикатора: 3
- Диапазон измерения: от 0 до 50 В
- Шаг измерения: 0,1 В
- Расчетная погрешность 0,4%
- Предусмотрена защита от подачи напряжения питания и измеряемого напряжения обратной полярности.
- Для уменьшения размеров устройства применяются SMD компоненты.
Входное напряжение питания ограничивается и стабилизируется на уровне 5В микросхемой DA1. Диод VD1 служит для защиты от перепутывания полярности напряжения питания. Стабилитрон VD2 защищает вход микроконтроллера от превышения напряжения и напряжения обратной полярности.
Измеряемое напряжение через делитель R1 R2 R3 поступает на вход АЦП микроконтроллера и преобразуется в цифровой код. Для сглаживания пульсаций код усредняется по 16 замерам. Конденсатор С4 подавляет помехи в источнике опорного напряжения АЦП. Измеренный код масштабируется и величина напряжения раскладывается на десятичные разряды (десятки, единицы и десятые доли вольт). Полученные величины поочередно выводятся в соответствующие разряды индикатора методом динамической индикации. Резисторы R5..R12 ограничивают ток сегментов индикатора до безопасных значений.
Детали и настройка.
Чип резисторы R1, R2 желательно применить полупрецизионные размера 0805 или 0603 с допуском 1%. Резистор R3 подстроечный импортный номиналом 1,5-2кОм типа 3329H или 3329H-1.
Чип резисторы R4-R12 размера 0805 с допуском ±5%. Чип конденсаторы С1 и С2 керамические размера 1206, С1 емкостью не менее 10 мкФ с рабочим напряжением от 25 до 50В. Конденсатор C2 не менее 10 мкФ с рабочим напряжением 10..16В. Также можно применить танталовые чип конденсаторы емкостью 10..22мкФ размера "A". Рабочее напряжение конденсатора С1 не менее 25В, а конденсатора С2 не менее 10В.
Чип конденсатор С3 керамический размера 0805, конденсатор С4 размера 0603. Диод VD1 любой подходящий по размерам с барьером Шоттки. Чип стабилитрон VD2 BZV55C5V1 в корпусе SOD-80. Стабилизатор DA1 типа L7805ABD2T в корпусе D2PAK или MC7805BDTG в корпусе DPAK.
Светодиодный индикатор с общим катодом МТ-30361 (E30361-L-G-8-w) зеленого или МТ-30361 (E30361-L-C-8-w) красного свечения. Заменив прошивку можно применить и индикаторы с общим анодом. Микроконтроллер DD1 любые из серии ATMEGA-8 в корпусе TQFP-32.
Для настройки устройства на его вход подают образцовое напряжение 25В и регулируя R3 добиваются совпадения показаний вольтметра с образцовым напряжением. После этого ось подстроечного резистора контрится каплей краски.
Несколько слов по поводу конденсатора С4. В большинстве случаев вольтметр нормально работает и без него, однако с некоторыми экземплярами микроконтроллера Atmega8A при отсутствии входного напряжения вольтметр может показывать не нулевое напряжение. Это происходит из-за влияния помех на источник опорного напряжения 2.56В. При подключении С4 помехи полностью устраняются.
Вид собранной платы
Программа написана на языке С для компилятора WinAVR-20090313. Заводские настройки фьюз-бит при программировании менять не требуется.
Код и прошивки выложен для варианта индикатора с общим катодом: скачать.
| C этой схемой также часто просматривают: |
Вольтметр на светодиоде
Вольтметр с точностью 0,1 В
Стрелочный вольтметр с растянутой шкалой 10-15 В
ЦИФРОВОЙ ВОЛЬТМЕТР НА МИКРОСХЕМЕ С520
Автомобильные часы-термометр-вольтметр
Переносная колонка для MP-3 плеера на LM386
Упрощенный тестер LAN-кабеля на МК Atmega8
Автозапуск автомобиля – проще простого!
Модуль согласования уровней 3.3 и 5 вольт
–>
Arduino
Аудио
В Вашу мастерскую
Видео
Для автомобиля
Для дома и быта
Для начинающих
Зарядные устройства
Измерительные приборы
Источники питания
Компьютер
Медицина и здоровье
Микроконтроллеры
Музыкантам
Опасные, но интересные конструкции
Охранные устройства
Программаторы
Радио и связь
Радиоуправление моделями
Световые эффекты
Связь по проводам и не только.
Телевидение
Телефония
Узлы цифровой электроники
Фототехника
Шпионская техника
| Реклама на KAZUS.RU |
| Последние поступления |
Подключение энкодера к микроконтроллеру PIC
Счётчик людей в помещении, управляющий освещением
Велокомпьютер на микроконтроллере PIC16F628A
Устройство ввода-вывода на микроконтроллера
Два термометра на PIC16F628A и DS18B20
Светодиодные часы с циферблатом
Двоичные часы
Два вывода микроконтроллера PIC управляют шестью светодиодами
Цифровой программируемый таймер на микроконтроллере PIC16F628A
Устройство рисования в воздухе на ATtiny2313
Цифровой вольтамперметр предназначенный для установки в блок питания для отображения выходного напряжения, тока и некоторых дополнительных параметров, выполнен в виде встраиваемого модуля.
Основные характеристики устройства:
- основа устройства – микроконтроллер AVR ATmega8 компании Atmel;
- диапазон измеряемого напряжения: 0 В – 30 В, шаг 10 мВ;
- диапазон измеряемого тока: 0 А – 99 А, шаг 10 мА (шаг зависит от значения сопротивления шунта);
- два вариатна конструкции: с микроконтроллером в TQFP и PDIP корпусе;
- односторонняя печатная плата;
- компактная конструкция;
- отображение измеряемых величин на ЖК дисплее (однострочном или двухстрочном) на базе контроллера HD44780.
Измерение тока проводится с использованием шунта, который подключен последовательно с нагрузкой в цепи отрицательной (общей) клеммы блока питания. Питание устройство получает от основного блока питания (т.е. от блока питания который вы модернизируете). Дополнительной функцией, которую выполняет микроконтроллер, является управление вентилятором охлаждения радиатора выходного транзистора (транзисторов) блока питания.
При использовании двухстрочного дисплея (и соответствующего ПО для микроконтроллера) имеется возможность отображения значения сопротивления подключенной нагрузки. А при использовании блока питания для зарядки Li-Pol аккумуляторов имеется функция отображения электрической емкости аккумуляторов, что дает возможность оценить их состояние и уровень разряда.
Внутреннее разрешение вольтамперметра по диапазону измерения тока рассчитывается согласно выражения:
Разрешение[мА] = 1/(R[Ом]×3.2)
Кроме того, падение напряжения на шунте не должно превышать 2.4 В, поэтому значение сопротивления шунта должно быть меньше 2.4/Imax[A]
Автором было разработано два варианта вольтамперметра:
- вариант №1: применен микроконтроллер ATmega8 в корпусе TQFP32;
- вариант №2: применен микроконтроллер ATmega8 в корпусе PDIP.
Принципиальная схема вольтамперметра (вариант №1)
Список электронных компонентов (вариант №1)
Обозначение в схеме
Номинал
Корпус
Примечание
C4, C5, C6, C7, C8, C9
Данные конденсаторы, указанные на схеме,
устанавливать на плату не нужно.
Они были необходимы для прежней версии
ПО для микроконтроллера.
Опционально. Для защиты транзистора
от помехи по напряжению при включении
вентилятора.
На плату не устанавливается
Опционально. Для защиты транзистора
от помехи по напряжению при включении
вентилятора.
Регулятор напряжения +5 В
Регулятор напряжения +12 В
N-канальный MOSFET
(ток вентилятора менее 200 мА)
Принципиальная схема вольтамперметра (вариант №2)
Ниже представлена схема подключения модуля в блоке питания.
Рассмотрим подробно процесс настройки вольтамперметра.
Кнопка S1 – сброс/установка параметров.
Для входа в режим установки параметров вольамперметра необходимо, удерживая кнопку нажатой, подать питание на схему. На дисплее появится надпись «www.elfly.pl», что означает вход в режим установки.
Первый параметр для настройки – опорное напряжение для АЦП микроконтроллера. Опорное напряжение является основным фактором погрешности измерений. Пользователь должен измерить опорное напряжение на выводе 20 микроконтроллера (для микроконтроллера в корпусе PDIP – вывод 21). Измеренное значение вы и должны прописать в этом «сервисном меню» при помощи этой же кнопки S1, иначе, по умолчанию, принимается значение опорного напряжения Vref = 2.56 В (соответственно техническому описанию на микроконтроллер).
После изменения значения опорного напряжения для сохранения параметра никаких манипуляций с кнопкой S1не должно проводится в течении 5 с.
Следующий параметр – установка значения сопротивления резистора-шунта.
Если номинал шунта известен, то нажатиями на кнопку S1 необходимо добиться отображения на дисплее соответствующего значения и затем не нажимать кнопку в течении 5 с для сохранения значения.
Если значение сопротивления шунта неизвестно, то необходимо на выход блока питания подключить амперметр, выставить некоторый ток при помощи регулятора ограничения тока блока питания и нажать кнопку S1. Кнопку необходимо нажимать пока показания амперметра и нашего устройства (с правой стороны на дисплее, с левой стороны отображается значение шунта) не станут равными.
После проведения этой процедуры для сохранения параметров кнопку не нажимать в течении 5 с.
Кроме того кнопка S1 используется для сброса значения электрической емкости при зарядке Li-Pol аккумуляторов.
Резистор R9 – точная настройка поддиапазона делителя напряжения.
Чтобы исключить ошибки преобразования АЦП диапазон измерений разбит на два поддиапазона 0 В – 10 В и 10 В – 30 В. Для настройки необходимо на выход блока питания подключить вольтметр и установить выходное напряжение на уровне около 9 В, и регулируя R9 добиться одинаковых показаний вольтметра и нашего устройства.
Резистор R10 – грубая настройка поддиапазона делителя напряжения.
Процедура аналогичная точной настройке, но необходимо установить выходное напряжение блока питания около 19 В, и регулируя резистор R10 добиться совпадения показаний.
Резистор R1 – регулировка контрастности LCD.
Если после сборки устройства на дисплее ничего не отображается, то сперва необходимо отрегулировать контрастность дисплея.
Коннектор J1 – подключение вентилятора.
Коннектор J2 – питание модуля вольтамперметра (+12 В)
Если ваш блок питания имеет выход стабилизированного напряжения +12 В, то его можно подключить к этому коннектору, и в таком случае можно не использовать в схеме регулятор напряжения U2. Такое решение имеет свои плюсы т.к. возможно подключить более мощный вентилятор охлаждения.
Если выхода +12 В у вашего блока питания нет, то этот коннектор необходимо оставить не подключенным.
Примечание. Во втором варианте схемы (PDIP) данный коннектор отсутствует.
Коннектор J3 – питание модуля вольтамперметра (+35 В)
Напряжение питания +35 В подается с диодного моста блока питания. Перед подключением необходимо уточнить параметры используемого регулятора напряжения U2 и уровень напряжения с диодного моста, чтобы не повредить регулятор U2. Но с другой стороны, минимальное напряжение, подаваемое на этот коннектор, не должно быть ниже 9 В или 6.5 В, если используются регуляторы с низким падением напряжения (LDO).
Данный коннектор должен быть подключен независимо от того, подключен ли коннектор J2 к питанию +12 В.
Коннектор J4 – подключение линий измерения напряжения и тока.
Выводы коннектора подключаются:
- Вывод 1 – подключается к клемме «+» блока питания;
- Вывод 2 – подключается к клемме «–» блока питания;
- Вывод 3 – «общий»
Коннектор LCD – подключение индикатора
Вольтамперметр работает корректно с однострочным LCD. Дисплей необходимо использовать со светодиодной подсветкой (ток потребления до 15 мА).
Программирование микроконтроллера
Микроконтроллер может быть запрограммирован с помощью отдельного программатора или же в внутрисхемно с помощью переходника, который подключается к коннектору LCD. Примерный внешний вид переходника изготовленного автором из кабеля IDE:
Помните, что при программировании микроконтроллера в схеме, необходимо подать напряжение питания +5 В. В зависимости от используемого программатора, напряжение питания может подаваться от самого программатора, либо от внешнего источника.
Соответствие сигналов переходника, коннектора LCD, микроконтроллера и программатора
Выводы
ЖК модуля
Сигнал
Выводы
микроконтроллера
Выводы
программатора
Дата публикации: 15 января 2010 .
Это мультиметр предназначен для измерения напряжения и тока в блоках питания. Шунт от 0,05 Ома до 2 Ом должен быть включен последовательно с нагрузкой. Может питаться от измеряемого напряжения основного блока питания в пределах 12-30 Вольт.
Одна из дополнительных функций мультиметра является то, что он может контролировать (включение и выключение) вентилятора для охлаждения основного радиатора. Мощностной порог, при котором включается вентилятор можно настроить с помощью кнопки One Touch (на схеме SB1).
Технические характеристики
– собран на микроконтроллере ATmega8 фирмы ATMEL , он используется для обработки всех функций мультиметра;
– измеряемое напряжение 0-30V;
– дискретность измеряемого напряжения 10mВ;
– измеряемый ток тока 0-99А;
– дискретность измеряемого тока 10mA (в зависимости от текущего значения резистора*);
– одностороняя печатная плата;
– взаимодействие со стандартными ЖК на основе контроллера HD44780.(Можно подключить дисплеи с количеством знакомест:8х2 , 16х1, 16х2)
* Внутренняя дискретность тока вычисляеися по формуле:
дискретность [мА] = 1 / (R [ом] * 3,2)
Если внутренняя дискретность хуже, чем 10mA, мультиметр отображает текущую внутреннюю дискретность, если он лучше – с одной 10mA. Кроме того падение напряжения на шунте резистора не должно превышать 2.4V, так R [ом] должно быть меньше, чем 2.4/Imax [A]
Программирование
Микроконтроллер Atmega8 программируется одной из нескольких прошивок исходя из-за параметров: тип дисплея, возможность индикации сопротивления нагрузки и емкости заряжаемого аккумулятора. Контроллер программируется для работы от внутреннего генератора частотой 1MHz, также рекомендуется выставить пороговое отключение микроконтроллера на 4 Вольта.
Установка fuse-битов
Таблица прошивок
показывает сопротивление нагрузки
Емкость в мАч при зарядке Li-Pol аккумуляторов
ЖК-16×2
показывает сопротивление нагрузки и емкость в мАч при зарядке Li-Pol аккумуляторов
Настройка
При нормальной работе нажатие на кнопку SB1 не дает никакой реакции. Чтобы войти в режим программирования на выключенном приборе нажмите и удерживайте кнопку S1, подайте питание и через 2 с. отпустите кнопку, на дисплее высветиться www.elfly.pl – Вы вошли в режим программирования.
1. Первый параметр это опорное напряжение, оно является основным фактором влияющим на погрешность измерения поэтому Vref варьируется в довольно широком диапазоне. По умолчанию Vref=2,56V, вы можете измерить опорное напряжение между землей и 21 выводом контроллера(Aref) и потом записать этот параметр в настройки. После не нажимайте кнопку в течение 5-8 с. при этом будет выведен следующий параметр.
2. Введите сопротивление шунта если оно известно.
3. Порог автоматического включения вентилятора охлаждения если он подключен.
Зарядное устройство – пример использования ампервольтметра