Цифровой вольтметр схема своими руками: Изготовление самодельного цифрового вольтметра в домашних условиях

Содержание

Все своими руками Цифровой вольтметр | Все своими руками

Цифровой вольтметр имеет два предела измерения, от 00,00… 10,23 В, второй предел измерения от 000,0… 102,3 В. Переключение пределов осуществляется при помощи переключателя. Основой схемы вольтметра является микроконтроллер PIC16F676.

Данные об измеряемом напряжении выводятся на однострочный жидкокристаллический индикатор. Электрическая схема вольтметра показана на рисунке 1.

В качестве источника опорного напряжения для модуля аналого-цифрового преобразования используется внешний источник с выходным напряжением 1,023 вольта. Такая величина опорного напряжения при десятиразрядном модуле АЦП данного микроконтроллера, позволяет производить оцифровку входного сигнала с точностью до 0,001 вольта. Десять разрядов АЦП, это в двоичной системе счисления — 11 1111 1111, а в десятичной – 1023, т.о. 1,023 вольта делим на 1023, получаем значение напряжения одного разряда, т.е. 0,001 вольта. В качестве стабилизатора напряжения питания применена микросхема К157ХП2, имеющая в своем составе внутренний ИОН с напряжением 1,3 В. И самое главное его внешний вывод 8. Такое же схемное решение применено в схеме милливольтметра, рассмотренной в статье «Милливольтметр на PIC16F676». Чтобы исключить влияние входа микроконтроллера на выход 8 DA1, в схему введен повторитель напряжения, выполненный на одном из двух ОУ микросхемы DA2 – DA2.1. Конденсаторы С2 и С5, это конденсаторы фильтра напряжения ИОН. Величина напряжения ИОН на входе RA1 микроконтроллера DD1 регулируется резистором R6. Этим резистором производится калибровка показаний прибора по контрольному цифровому вольтметру.

Общее напряжение питания схемы можно регулировать подстроечным резистором R3. Резистор R8 включен последовательно со светодиодом подсветки LCD. Меняя его величину, можно изменять уровень освещенности индикатора. Контрастность выводимых символов на индикаторе зависит от напряжения, подаваемого на вывод V0 LCD. То есть от номиналов делителя напряжения, состоящего из резисторов R9 и R10. Конденсатор С8, это конденсатор фильтра питающего напряжения, его лучше впаивать непосредственно между выводами питания микроконтроллера 1 и 14.

Переключатель S1 служит для переключения измеряемого напряжения на тот или иной вход АЦП микроконтроллера. Если контакт переключателя находится в нижнем положении, то измеряемое напряжение через делитель напряжения 1:10, состоящий из резисторов R2 и R5, подается на еще один повторитель, собранный на втором ОУ микросхемы DA2. Применение ОУ, включенного по схеме повторителя со 100% отрицательной обратной связью, позволяет резко уменьшить шумовую составляющую измеряемого напряжения, еще не маловажное назначение данного повторителя, это защита входов микроконтроллера. По идее, такой же каскад надо ввести и в цепь измерения напряжения до 100 вольт. При верхнем положении переключателя, измеряемое напряжение через делитель 1:100, R1 и R4, подается на вход RA2 микроконтроллера DD1. В качестве стабилитронов VD1 и VD2 можно применить КС147А. Это защищающие элементы схемы и предназначены для защиты от повышенных напряжений при внештатных ситуациях. В случае применения вышеуказанных стабилитронов, напряжение на входе будет ограничиваться на уровне 4,7 вольта. Это напряжение безопасно, как для ОУ, так и для входов микроконтроллера DD1. При отсутствии этой марки стабилитронов, можно использовать КС133А. Вид устройства собранного на макетной плате показан на фото 1.

Скачать файл прошивки можно здесь. Успехов. К.В.Ю.

Метки: вольтметр, цифровой

Изготовление самодельного цифрового вольтметра в домашних условиях

Содержание

1 Вольтметр на основе микропроцессора
- 1.1 Выбор деталей
- 1.2 Подготовка платы
- 1.3 Блок питания (БП)
- 1.4 Сборка и настройка
2 Видео

При работе с различными электронными изделиями возникает потребность измерять режимы или распределение переменных напряжений на отдельных элементах схемы. Обычные мультиметры, включённые в режиме AC, могут фиксировать лишь большие значения этого параметра с высокой степенью погрешности. При необходимости снятия небольших по величине показаний желательно иметь милливольтметр переменного тока, позволяющий производить измерения с точностью до милливольта.

Самодельный цифровой вольтметр

Для того чтобы изготовить цифровой вольтметр своими руками, нужен определённый опыт работы с электронными компонентами, а также умение хорошо управляться с электрическим паяльником. Лишь в этом случае можно быть уверенным в успехе сборочных операций, осуществляемых самостоятельно в домашних условиях.

Вольтметр на основе микропроцессора

Выбор деталей

Перед тем, как сделать вольтметр, специалисты рекомендуют тщательно проработать все предлагаемые в различных источниках варианты. Основное требование при таком отборе – предельная простота схемы и возможность измерять переменные напряжения с точностью до 0,1 Вольта.

Анализ множества схемных решений показал, что для самостоятельного изготовления цифрового вольтметра целесообразнее всего воспользоваться программируемым микропроцессором типа РІС16F676. Тем, кто плохо знаком с техникой перепрограммирования этих чипов, желательно приобретать микросхему с уже готовой прошивкой под самодельный вольтметр.

Особое внимание при закупке деталей следует уделить выбору подходящего индикаторного элемента на светодиодных сегментах (вариант типового стрелочного амперметра в этом случае полностью исключён). При этом предпочтение следует отдать прибору с общим катодом, поскольку число компонентов схемы в этом случае заметно сокращается..

Дополнительная информация. В качестве дискретных комплектующих изделий можно использовать обычные покупные радиоэлементы (резисторы, диоды и конденсаторы).

После приобретения всех необходимых деталей следует перейти к разводке схемы вольтметра (изготовлению его печатной платы).

Подготовка платы

Перед изготовлением печатной платы нужно внимательно изучить схему электронного измерителя, учтя все имеющиеся на ней компоненты и разместив их на удобном для распайки месте.

Схема электронного прибора

Важно! При наличии свободных средств можно заказать изготовление такой платы в специализированной мастерской. Качество её исполнения в этом случае будет, несомненно, выше.

После того, как плата готова, нужно «набить» её, то есть разместить на своих местах все электронные компоненты (включая микропроцессор), а затем запаять их низкотемпературным припоем. Тугоплавкие составы в этой ситуации не подойдут, поскольку для их разогрева потребуются высокие температуры. Так как в собираемом устройстве все элементы миниатюрные, то их перегрев крайне нежелателен.

Блок питания (БП)

Для того чтобы будущий вольтметр нормально функционировал, ему потребуется отдельный или встроенный блок питания постоянного тока. Этот модуль собирается по классической схеме и рассчитан на выходное напряжение 5 Вольт. Что касается токовой составляющей этого устройства, определяющей его расчетную мощность, то для питания вольтметра вполне достаточно половины ампера.

Исходя из этих данных, подготавливаем сами (или отдаём для изготовления в специализированную мастерскую) печатную плату под БП.

Обратите внимание! Рациональнее будет сразу подготовить обе платы (для самого вольтметра и для блока питания), не разнося эти процедуры по времени.

При самостоятельном изготовлении это позволит за один раз выполнять сразу несколько однотипных операций, а именно:

Вырезка из листов стеклотекстолита нужных по размеру заготовок и их зачистка;
Изготовление фотошаблона для каждой из них с его последующим нанесением;
Травление этих плат в растворе хлористого железа;
Набивка их радиодеталями;
Пайка всех размещённых компонентов.

В случае, когда платы отправляются для изготовления на фирменном оборудовании, их одновременная подготовка также позволит выгадать как по цене, так и по времени.

Сборка и настройка

При сборке вольтметра важно следить за правильностью установки самого микропроцессора (он должен быть уже запрограммирован). Для этого необходимо найти на корпусе маркировку его первой ножки и в соответствии с ней зафиксировать корпус изделия в посадочных отверстиях.

Важно! Лишь после того, как есть полная уверенность в правильности установки самой ответственной детали, можно переходить к её запаиванию («посадке на припой»).

Иногда для установки микросхемы рекомендуется впаивать в плату специальную панельку под неё, существенно упрощающую все рабочие и настроечные процедуры. Однако такой вариант выгоден лишь в том случае, если используемая панелька имеет качественное исполнение и обеспечивает надёжный контакт с ножками микросхемы.

После запайки микропроцессора можно набить и сразу же посадить на припой все остальные элементы электронной схемы. В процессе пайки следует руководствоваться следующими правилами:

Обязательно использовать активный флюс, способствующий хорошему растеканию жидкого припоя по всей посадочной площадке;
Стараться не задерживать жало на одном месте слишком долго, что исключает перегрев монтируемой детали;
По завершении пайки следует обязательно промыть печатную плату спиртом или любым другим растворителем.

Готовая плата

В том случае, если при сборке платы не допущено никаких ошибок, схема должна заработать сразу после подключения к ней питания от внешнего источника стабилизированного напряжения 5 Вольт.

В заключение отметим, что собственный блок питания может быть подключен к готовому вольтметру по завершении его настройки и проверки, производимой по стандартной методике.

Видео

Блок питания для шуруповерта 12В своими руками

Оцените статью:

Как сделать цифровой вольтметр, схемы модуля амперметра

В этой статье мы узнаем, как построить цифровой модуль комбинированной схемы вольтметра и цифрового амперметра для измерения постоянного напряжения и тока в различных диапазонах в цифровом виде.

Введение

Электрические параметры, такие как напряжение и ток, неразрывно связаны с электроникой и инженерами-электронщиками.

Любая электронная схема была бы просто неполной без соответствующего источника напряжения и тока.

Наша сеть переменного тока обеспечивает переменное напряжение с потенциалом 220 В. Для реализации этих напряжений в электронных схемах мы используем адаптеры питания постоянного тока, которые эффективно понижают напряжение сети переменного тока.

Однако большинство источников питания не имеют систем контроля мощности, т. е. в них не встроены измерители напряжения или тока для отображения соответствующих величин.

В основном в коммерческих источниках питания используются простые способы отображения напряжения, такие как калиброванная шкала или обычные измерители с подвижной катушкой. Это может быть нормально, пока задействованные электронные операции не являются критическими, но для сложных и чувствительных электронных операций и устранения неполадок высокотехнологичная система мониторинга становится обязательной.

Цифровой вольтметр и амперметр очень удобны для точного контроля напряжения и тока без ущерба для параметров безопасности.

В настоящей статье описана интересная и точная схема цифрового вольтметра и амперметра, которую можно легко собрать дома, однако для точности и совершенства устройства потребуется хорошо спроектированная печатная плата.

Работа схемы

Схема использует микросхемы 3161 и 3162 для необходимой обработки уровней входного напряжения и тока.

Обработанная информация может быть напрямую считана с трех 7-сегментных модулей индикации с общим анодом.

Для работы схемы требуется хорошо регулируемая секция питания на 5 В, которая должна быть включена в обязательном порядке, поскольку для правильной работы ИС строго требуется источник питания на 5 В.

Дисплеи питаются от отдельных транзисторов, которые обеспечивают яркое освещение дисплеев.

Транзисторы BC640, однако вы можете попробовать другие транзисторы, такие как 8550 или 187 и т.д. прикрепленные модули.

Ссылаясь на принципиальную схему ниже, 3-разрядный модуль цифрового дисплея построен на основе ИС CA 3162, которая представляет собой ИС аналого-цифрового преобразователя, и дополнительной ИС CA 3161, которая представляет собой ИС двоично-десятичного декодера в 7-сегментный декодер, обе эти ИС производства РКА.

Как работают дисплеи

Используемые 7-сегментные дисплеи имеют общий анодный тип и подключены к показанным драйверам транзисторов T1-T3 для отображения соответствующих показаний.

Схема включает возможность выбора десятичной точки в соответствии со спецификациями и диапазоном нагрузки.

Например, в показаниях напряжения, когда десятичная точка загорается на LD3, это означает диапазон 100 мВ.

Для текущего измерения средство выбора позволяет выбрать один из нескольких диапазонов, то есть от 0 до 9,99, а другой от 0 до 0,999 ампер (используя ссылку b). Это означает, что токоизмерительный резистор представляет собой резистор номиналом 0,1 Ом или 1 Ом, как показано на диаграмме ниже:

сеть делителя напряжения, которая становится ответственной за управление выходным напряжением.

S1, который является переключателем DPDT, используется для выбора показаний напряжения или тока в соответствии с предпочтениями пользователя.

С помощью этого набора переключателей для измерения напряжения P4 вместе с R1 обеспечивает затухание около 100 для подаваемого входного напряжения.

Кроме того, точка D включается при более низком уровне напряжения, что позволяет подсвечивать десятичную точку на модуле LS, а цифра «V» становится ярко освещенной.

Когда переключатель выбора удерживается в направлении диапазона Ампер, падение напряжения, полученное на чувствительном резисторе, прикладывается прямо к точкам входов Hi-Low микросхемы IC1, которая является модулем ЦАП.

Значительно низкое сопротивление резисторов считывания обеспечивает незначительное влияние на результат работы делителя напряжения.

Диапазоны регулировки для дисплеев

Вы найдете 4 диапазона регулировки, поставляемые в предлагаемом модуле схемы цифрового вольтметра-амперметра.

P1: для обнуления текущего диапазона.

P2: Для включения полной калибровки текущего диапазона.

P3: для обнуления диапазона напряжения.

P4: Для включения полной калибровки диапазона напряжения.

Рекомендуется настраивать предустановки только в указанном выше порядке, где P1 и P3 правильно используются для правильного обнуления соответствующих параметров модуля.

P1 помогает компенсировать величину потребления рабочего тока регулятора в режиме покоя, что приводит к небольшому отрицательному отклонению в диапазоне их напряжения, которое, в свою очередь, эффективно компенсируется P3.

Модуль индикации напряжения/тока без проблем работает при нерегулируемом питании от источника питания (не более 35 В), обратите внимание на точки E и F на втором рисунке выше. В этом случае мостовой выпрямитель B1 можно исключить.

Система может быть спроектирована как двойная для получения одновременных показаний V и I. Следует, однако, понимать, что токоизмерительный резистор замыкается накоротко посредством заземляющих перемычек каждый раз, когда два устройства питаются от одного и того же источника. Есть в основном два метода, чтобы победить это расстройство.

Во-первых, подключить модуль V от другого источника, а модуль l от источника питания «хост». Второй способ намного изящнее и требует жесткой проводки областей E слева от токоизмерительного резистора.

Имейте в виду, однако, что максимально возможное показание V в этом случае превращается в 20,0 В (R6 снижается до 1 В макс.), потому что напряжение на контакте ll обычно не превышает 1,2 В.

Более высокие напряжения имеют тенденцию к можно показать, выбрав более низкое текущее качество, т. е. R6 становится равным 0R1. Пример: резистор R6 падает на 0,5 В при токе потребления 5 А, чтобы гарантировать, что 1,2 — 0,5 = 0,7 В по-прежнему будет соответствовать показанию напряжения, оптимальное отображение которого в этом случае составляет 100 x 0,7: 70 В. Как и прежде, эти типы осложнения просто развиваются всякий раз, когда несколько из этих единиц используются в одном источнике.

Проект печатной платы для изготовления описанных выше модулей

О компании Swagatam

Я инженер-электронщик (dipIETE), любитель, изобретатель, разработчик схем/печатных плат, производитель. Я также являюсь основателем веб-сайта: https://www.homemade-circuits.com/, где я люблю делиться своими инновационными схемами и учебными пособиями.
Если у вас есть какие-либо вопросы, связанные со схемой, вы можете ответить через комментарии, я буду очень рад помочь!

Взаимодействие со считывателем

Схема цифрового вольтметра с использованием ИС L7107

Вы находитесь здесь: Главная / Измерители и тестеры / Схема цифрового вольтметра с использованием ИС L7107

Последнее обновление 28 августа 2019 г. от Swagatam 63 комментариев

L7107 и несколько других обычных компонентов. Схема способна измерять напряжение вплоть до 2000 В переменного/постоянного тока. ИС L7107.

Спасибо компании Intersil за предоставленную нам замечательную маленькую микросхему L7107, которую можно легко сконфигурировать в широкодиапазонную схему цифрового вольтметра, используя несколько семисегментных дисплеев с общим анодом.

IC 7107 представляет собой универсальный аналого-цифровой преобразователь 3 и 1/2 разряда с низким энергопотреблением, который имеет встроенные процессоры, такие как семисегментные декодеры, драйвер для дисплеев, набор опорных уровней и генераторы тактовых импульсов.

Микросхема работает не только с обычными семисегментными дисплеями CA, но также и с жидкокристаллическими дисплеями (ЖК-дисплеями) и имеет встроенный мультиплексный осветитель задней панели для подключенного ЖК-модуля.

Обеспечивает автоматическую коррекцию нуля для входных сигналов менее 10 мкВ, дрейф нуля для входных сигналов менее 1 мкВ/oC, ток смещения для входных сигналов не более 10 пА и погрешность перехода менее одного отсчета.

IC можно настроить на диапазоны от 2000 В переменного/постоянного тока и до 2 мВ, что делает IC очень подходящим для измерения низких входных сигналов от датчиков, таких как датчики нагрузки, пьезопреобразователи, тензодатчики и аналогичные датчики с мостовой связью. сети.

Другими словами, микросхема может быть просто сконфигурирована для создания таких продуктов, как цифровые весы, измерители давления, электронный тензодатчик, детектор вибрации, датчики удара и многие подобные схемы.

Излишне говорить, что IC L7107 можно также встроить в простую, но точную схему панельного цифрового вольтметра, что нас в настоящее время и интересует. полнофункциональная схема цифрового вольтметра, которая может быть использована для измерения постоянного напряжения от нуля до 199 вольт.

Диапазон можно соответствующим образом расширить или сократить, просто изменив номинал резистора 1 МОм, включенного последовательно с входной клеммой. С 1M диапазон дает полную шкалу 199,99 В, при 100 К диапазон станет 19,99 В полной шкалы.

Для работы схемы требуется двойное питание +/-5 В, здесь +5 В может быть строго получено от стандартной схемы регулятора IC 7805, -5 В автоматически создается IC 7660 и подается на контакт № 26 микросхемы. ИС L7106.

Три диода 1N4148, соединенные последовательно с линией питания дисплея, обеспечивают оптимальное рабочее напряжение на дисплеях для их освещения с правильной интенсивностью, однако для более яркого освещения можно экспериментировать с количеством диодов в соответствии с личными предпочтениями.

Предустановка 10K на выводах № 35/36 используется для правильной калибровки вольтметра и должна быть установлена таким образом, чтобы на выводах № 35/36 появлялся ровно 1 В. Это настроит схему для точного отображения измеренных величин в соответствии с заданными спецификациями и техническим описанием микросхемы.

Parts List

All resistors are 1/4 watt unless specified

220 Ohm — 1
10K = 1
1M = 1
47K = 1
15K = 1
100K = 1
preset/trimmer 10K = 1

Capacitors

10nF Ceramic Disc = 1
220nF Ceramic Disc = 1
470nF Ceramic Disc = 1
100nF or 0.