Voltmètre DC avec sélection automatique de gamme. Schéma, description

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Voltmètre DC avec sélection automatique de gamme. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique

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Lors du développement de cet appareil, l'objectif était de créer un voltmètre numérique DC avec sélection automatique des limites aussi simple que possible, fournissant des mesures de tension jusqu'à 999 V et consommant un faible courant. Le schéma du dispositif développé est présenté sur la Fig. 1. Il est basé sur le microcontrôleur DD1, qui fonctionne selon un programme dont les codes sont indiqués dans le tableau.

Voltmètre CC avec sélection automatique de gamme
Fig. 1

La tension mesurée est fournie à l'entrée de l'ADC intégré au microcontrôleur (broche 3) via des diviseurs de tension résistifs et un filtre passe-bas C1R5, qui supprime les interférences haute fréquence. La source de tension de 2,56 V intégrée au microcontrôleur a été utilisée comme tension de référence pour l'ADC. À une tension d'entrée inférieure à 10 V, les lignes des ports PBI et PB2 (broches 6 et 7) du microcontrôleur DD1 sont dans un état de haute résistance. Dans ce cas, le coefficient de division du diviseur de tension d'entrée ADC est de 4 (le bras supérieur du diviseur est R3 et R6, le bras inférieur est R2) et la tension d'entrée est mesurée avec une précision au centième de volt.

Si la tension d'entrée dépasse 10 V, en utilisant la ligne du port PB1, le microcontrôleur DD1 connectera la résistance R2 en parallèle avec la résistance R9, augmentant ainsi le facteur de division de la tension d'entrée à 40. Dans ce cas, la limite supérieure de mesure sera de 999 V. Lorsque la tension à cette limite devient inférieure à 10 V, les ports lignes PB1 et PB2 (broches 6 et 7) du microcontrôleur DD1 passeront dans un état de résistance élevée et le facteur de division du diviseur d'entrée diminuera à nouveau à 4. Si l'entrée la tension atteint 100 V ou plus, en utilisant la ligne du port PB2, le microcontrôleur DD1 connectera en plus une résistance en parallèle avec la résistance R2 R8, dans ce cas, le facteur de division de la tension d'entrée augmentera à 400 et la limite supérieure de mesure sera 999 V. Lorsque la tension d'entrée dépasse 999 V (surcharge), les symboles « - - » s'affichent dans le premier et le deuxième chiffres (l'extrême droite).

L'appareil permet également de mesurer la tension de la batterie G1 avec une précision au centième de volt. Pour ce faire, une tension proportionnelle à la tension de la batterie est fournie par le diviseur résistif R1R4 à l'entrée PB4, qui est configurée par logiciel comme une autre entrée du CAN intégré. Toutes les informations sont affichées sur l'indicateur LCD à dix chiffres HG1. Sur le côté gauche se trouve la tension de la batterie et sur le côté droit se trouve la tension mesurée.

La séparation des entiers et des dixièmes de volt s'effectue par un symbole vide. En raison du nombre limité de ports d'entrée/sortie du microcontrôleur, les données sont transmises via une ligne PB5 (broche 5) avec codage temporel d'impulsion (le temps de transmission 1 est environ dix fois supérieur à 0, et la pause entre eux est égale à la durée de 1). Avec une courte durée de signal, le condensateur C3 n'a pas le temps de se charger, et pendant une pause il est complètement déchargé, donc avec une courte durée d'impulsion, lors de sa baisse, un niveau faible est présent sur la ligne de données DAT (broche 4 de l'indicateur HG1) et le contrôleur de l'indicateur LCD le perçoit comme 0. Avec une impulsion longue pendant la durée de l'impulsion, au moment où l'impulsion décroît, le condensateur C3 a le temps de se charger à un niveau élevé et le contrôleur de l'indicateur LCD l'enregistre comme 1 .

Une batterie de téléphone portable peut être utilisée pour alimenter l’appareil. A une tension de 4,2 V, la consommation de courant ne dépasse pas 5 mA. La LED HL1 n'est pas utilisée comme indicateur lumineux, mais comme stabilisateur de tension pour l'écran LCD. Le voltmètre reste opérationnel lorsque la tension d'alimentation descend à 3 V.

La plupart des éléments, à l'exception de la batterie G1, de l'interrupteur d'alimentation SA1, de l'indicateur HG1 et de la résistance R3, sont montés sur un circuit imprimé en fibre de verre simple face, dont le dessin est illustré à la Fig. 2.

Voltmètre CC avec sélection automatique de gamme
Fig. 2

La carte est installée dans un boîtier en plastique de taille appropriée. Les résistances R1-4, MLT, C2-23 sont utilisées, le condensateur à oxyde est importé, les condensateurs C1, C3 sont K10-17. Indicateur LCD - KO-4B2 (avec contrôleur W-1611-04) ou NT-1611, fabriqué par Telesystems. La LED, l’interrupteur d’alimentation et la batterie du téléphone portable peuvent être de n’importe quel type.

Pour configurer l'appareil, vous aurez besoin d'un voltmètre standard. Tout d'abord, il est connecté à la batterie et en sélectionnant la résistance R4, les lectures sur le côté gauche de l'indicateur sont égalisées avec les lectures d'un voltmètre standard. Connectez ensuite l'entrée «+» de l'appareil à la borne positive du condensateur C2 et sélectionnez la résistance R9 pour égaliser les lectures sur le côté droit de l'indicateur LCD avec les lectures d'un voltmètre standard. Ensuite, connectez ce voltmètre à l'entrée de l'appareil, appliquez-lui une tension d'environ 30 V à partir d'une source d'alimentation stabilisée et sélectionnez une résistance pour égaliser à nouveau les lectures sur le côté droit de l'indicateur LCD avec les lectures d'un étalon. voltmètre. La tension d'entrée est augmentée à 150 V et les lectures sont à nouveau égalisées en sélectionnant la résistance R8.

Étant donné que le courant maximal du diviseur ne dépasse pas 1 mA (à une tension d'entrée de 1000 0,6 V, il est d'environ XNUMX mA), les diodes de protection internes sont tout à fait capables de protéger le microcontrôleur des surcharges et des tensions anormales à l'entrée du CAN intégré.

Texte et codes de programme pour le microcontrôleur du voltmètre

Auteur : Ozolin M.

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