Digitální voltampérmetr na ATmega8 pro napájení. Volt-ampérmetr na mikrokontroléru v laboratorním zdroji Obvody voltmetrů na mikrokontrolérech pic
Upozorňuji na návrh digitálního voltmetru, který lze přeměnit i na ampérmetr. Schéma bylo převzato z časopisu Rádia č. 2 pro rok 2010. Schéma je znázorněno na obrázku
Voltmetr je určen pro měření napětí do 0-99,99 V, tento interval je rozdělen do dvou sekcí - 0-9,999 V a 10-99,99 V. Přepínání z jednoho rozsahu do druhého je automatické. Vstupní odpor v první sekci je 470 kOhm, ve druhé sekci je asi 100 kOhm, absolutní chyba měření v první sekci je ±3 mV, napájecí napětí 15-20 V, odběr proudu 60 mA ( v závislosti na použitém sedmisegmentovém ukazateli). Doba opakování měření je 100 ms, maximální doba jednoho převodního cyklu při vstupním napětí 9,999 V je 10 ms. Když naměřené napětí překročí 99,99 V, indikátor zobrazí číslo „9999“, které bliká s frekvencí 2Hz. Polarita vstupního napětí je kladná.
Princip činnosti voltmetru je založen na metodě převodu měřeného napětí na frekvenci pomocí jednoduché integrace. To umožňuje ve srovnání s mikrokontroléry, které mají vestavěné desetibitové ADC, získat větší rozlišení v širokém rozsahu měřených napětí. Mikrokontrolér vypočítává frekvenci, přepíná limity a zobrazuje výsledky měření na LED indikátoru. Podrobný popis práce si můžete přečíst v článku, v přiloženém souboru, stejně jako zdrojový kód a soubor firmwaru
depositfiles.com/files/9p9spo2oo
Nyní o úpravě tohoto voltmetru. Dělič napětí jsem vyrobil rezistor R2 kompozitní - rezistor PTMN - 0,5 W 100 kOhm, ±0,25 % a do série s ním víceotáčkový trimr SP5-2 na 22 kOhm, rezistor R5 nastavil trimr SP3-39A na 15 kOhm. To bylo provedeno pro přesnou volbu odporu děliče napětí při nastavování voltmetru.
Voltmetr je namontován na desce s plošnými spoji. Tabule byla překreslena z článku v programu sprint layout, tiskový soubor je přiložen níže
depositfiles.com/files/rsbo4oebv
a zde je pečeť pro SMD součástky
depositfiles.com/files/zi6xq8x7f
Mikrokontrolér byl flashován pomocí programátoru STK 200/300 v programu CodeVisionAVR.
Pojistky pro CodeVisionAVR
Pojistky pro Pony Prog 
Voltmetr je napájen transformátorovým zdrojem se stabilizátorem napětí na mikroobvodu 7815, sestaveným podle standardního obvodu. Zdroj je osazen na desce plošných spojů a na desce je i kompozitní rezistor R2 a R5. Soubor PCB je níže.
depositfiles.com/files/nsaa4kzkj
Fotografie hlavní desky voltmetru 
Foto napájecího zdroje 
A nyní je vše sestaveno 
Nastavení voltmetru spočívá v nastavení nabíjecího proudu kondenzátoru C2 s rezistorem R3 a volbě odporu děliče napětí. Dělič je přednastaven pomocí trimovacích odporů - rezistor R2 na odpor 117 kOhm, rezistor R5 na odpor 13 kOhm. Na vstup zařízení je přiváděno stabilizované napětí v rozsahu 9...9,8 V, ovládané běžným voltmetrem. Rezistor R3 vyrovnává hodnoty seřízených a referenčních voltmetrů. Zvyšte napětí, dokud se voltmetr nepřepne na druhý rozsah měření. Pokud v tomto případě hodnoty voltmetru „zamrznou“, použijte rezistory R2 a R5 k přepnutí voltmetru na druhý rozsah, poté je třeba zopakovat nastavení s odporem R3. Do voltmetru je přiváděno maximální možné napětí až 100 V a hodnoty se upravují pomocí rezistorů R2 a R5. Dále přiveďte na vstup 5 až 10 V a v případě potřeby upravte hodnoty rezistorem R3. Hodnoty voltmetru jsou kontrolovány v celém rozsahu.
Fotografie odečtů voltmetru na prvním rozsahu a standardního zařízení Shch301-1. 
Fotografie odečtů voltmetru na druhém rozsahu a standardního zařízení Shch301-1. 
Voltmetr sestavený podle tohoto schématu prokázal vysokou přesnost odečtů ve srovnání s čínskými multimetry, lze jej použít i jako laboratorní;
Pouzdro nebylo pro tento voltmetr vyrobeno; voltmetr byl zabudován do těla elektrolyzéru pro sledování napětí na elektrodách, namísto standardního ručkového voltmetru.
Tento obvod voltmetru lze také převést na ampérmetr.
Schéma změn je uvedeno níže 
Hodnoty se mohou pohybovat od 0,00 do 99,99A.
Desetinná čárka je pevná, nejvýznamnější číslice nesvítí při odečítání menším než 10A.
Dělič byl odstraněn, místo C4 je tam tantalový kondenzátor K53-4 6,8 μF - pro průměrování. Do kolektoru tranzistoru VT1 jsem přidal rezistor 1 ohm, kapacita je velká a alespoň mírně omezuje špičkový vybíjecí proud.
Pro stávající bočník je nutné přepočítat kapacitu C2: Cx = (Uread/Ushunt) * C2, kde Cx, μF je požadovaná kapacita kondenzátoru, Uread, mV je požadovaný maximální údaj ampérmetru, Ushunt, mV je napětí na bočníku odpovídající maximálnímu měřenému proudu C2 - 2,2 µF. Nechte 300 mV klesnout přes bočník. Pro 10A to vyjde: (1000/300)*2,2 = 7,33 µF. Je lepší zaokrouhlit kapacitu až na 8,2 µF. Hodnota odporu R4 bude muset být zvolena menší než v původním obvodu. Mírně upravený firmware je připojen níže (stejný jako výsledek)
Schéma zapojení voltmetru
Schematické schéma voltmetru na MK
Schematické schéma voltmetru na PIC16F676 - druhá možnost
PP voltmetr na PIC16F676
Jedná se o jednoduchý voltmetr do 30 voltů PIC16F676 mikrokontrolér s 10bitovým ADC a třemi 7segmentovými LED indikátory. Tento obvod můžete použít pro měření až 30 VDC. PIC16F676- to je základ tohoto schématu. K měření vstupního napětí se používá interní ADC mikrokontroléru s odpory děliče napětí. Poté se použije 3místný 7segmentový displej s komunikační anodou pro zobrazení konečného převedeného napětí. Pro snížení spotřeby proudu využívá obvod dynamickou indikaci. Firmware pro různé indikátory si můžete stáhnout zde.
Provoz zařízení
Na rezistorech R1 a R2 je namontován dělič napětí a pro kalibraci voltmetru je použit víceotáčkový konstrukční rezistor R3. Kondenzátor C1 chrání voltmetr před impulsním šumem a vyhlazuje vstupní signál. Zenerova dioda VD1 slouží k omezení vstupního napětí na vstupu mikrokontroléru, aby při překročení vstupního napětí nedocházelo ke spálení vstupu regulátoru. 
Čtení výpočtů
10bitový ADC umožňuje získat maximální číslo 1023. Takže s 5 volty dostaneme 5/1023 = 0,0048878 V/D, což znamená, že pokud je hodnota 188, pak je vstupní napětí: 188 x 0,0048878 = 0,918 voltů . S děličem napětí je maximální napětí 30V, takže všechny výpočty budou 30/1023 = 0,02932 voltů/dílek. Pokud tedy nyní dostaneme 188, pak 188 x 0,02932 = 5,5 voltu. Můžete dále zjednodušit a snížit náklady na obvod výměnou indikátorů ALS za jednoduché Loni v létě jsem na přání kamaráda vyvinul obvod pro digitální voltmetr a ampérmetr. Dle požadavku musí být toto měřící zařízení ekonomické. Proto byl jako indikátory pro zobrazování informací zvolen jednořádkový displej z tekutých krystalů. Obecně byl tento ampérvoltmetr určen ke sledování vybíjení autobaterie. A baterie běžící na motoru malého vodního čerpadla se vybíjela. Čerpadlo pumpovalo vodu přes filtr a znovu ji vracelo přes oblázky do malého jezírka ve venkovském domě.
Obecně jsem se nehrabal v detailech tohoto vtipu. Není to tak dávno, co se mi tento voltmetr znovu dostal do rukou, abych dokončil program. Vše funguje podle očekávání, ale je tu ještě jeden požadavek na instalaci LED diody indikující činnost mikrokontroléru. Faktem je, že jednoho dne kvůli závadě na desce plošných spojů došlo k výpadku napájení mikrokontroléru, ten přirozeně přestal fungovat, a protože LCD displej má vlastní ovladač, data do něj dříve nahraná, napětí na baterie a proud spotřebovaný pumpou zůstaly na obrazovce indikátoru. Dříve jsem o takovém nepříjemném incidentu nepřemýšlel; nyní budu muset tuto záležitost zohlednit v programu zařízení a jejich obvodů. Jinak budete obdivovat krásná čísla na displeji, ale ve skutečnosti už všechno dávno shořelo. Obecně byla baterie zcela vybitá, což, jak řekl, bylo pro přítele tehdy velmi špatné.
Schéma zařízení s indikační LED je na obrázku.
Obvod je založen na mikrokontroléru PIC16F676 a LCD indikátoru. Protože to vše funguje výhradně v teplé sezóně, lze indikátor a ovladač zakoupit nejlevněji. Zvolený operační zesilovač byl také vhodný - LM358N, levný a s rozsahem provozních teplot od 0 do +70.
Pro převod analogových hodnot (digitalizaci) napětí a proudu je zvoleno stabilizované napájecí napětí mikrokontroléru +5V. To znamená, že při desetibitové digitalizaci analogového signálu bude každý bit odpovídat - 5V = 5000 mV = 5000/1024 = 4,8828125 mV. Tato hodnota se v programu vynásobí 2 a dostaneme 9,765625 mV na jeden bit binárního kódu. A pro správné zobrazení informací na LCD obrazovce potřebujeme, aby se jedna číslice rovnala 10 mV nebo 0,01 V. Proto jsou v obvodu upraveny měřící obvody. Pro napětí se jedná o nastavitelný dělič složený z rezistorů R5 a R7. Pro korekci aktuálních hodnot se používá škálovací zesilovač, namontovaný na jednom z operačních zesilovačů mikroobvodu DA1 - DA1.2. Koeficient přenosu tohoto zesilovače se nastavuje pomocí 33k rezistoru R3. Je lepší, když jsou oba ladicí odpory víceotáčkové. Při použití napětí přesně +5 V pro digitalizaci je tedy zakázáno přímé připojení signálů na vstupy mikrokontroléru. Zbývající operační zesilovač, zapojený mezi R5 a R7 a vstup RA1 čipu DD1, je opakovač. Slouží ke snížení dopadu šumu a impulsního rušení na digitalizaci díky stoprocentně negativní, frekvenčně nezávislé zpětné vazbě. Pro snížení šumu a rušení při převodu aktuální hodnoty je použit filtr ve tvaru U skládající se z C1, C2 a R4. Ve většině případů není nutné C2 instalovat.
Jako proudový snímač, rezistor R2, se používá domácí tovární bočník 20A - 75ShSU3-20-0,5. Při proudu procházejícím bočníkem 20A na něm klesne napětí 0,075 V (podle datasheetu pro bočník). To znamená, že aby na vstupu regulátoru byly dva volty, mělo by být zesílení zesilovače přibližně 2V/0,075 = 26. Přibližně je to proto, že naše rozlišení digitalizace není 0,01 V, ale 0,09765625 V. Samozřejmě je možné použít podomácku vyrobené bočníky úpravou zesílení zesilovače DA1.2. Zisk tohoto zesilovače se rovná poměru hodnot rezistorů R1 a R3, Kus = R3/R1.
A tak na základě výše uvedeného má voltmetr horní hranici 50 voltů a ampérmetr horní hranici 20 ampér, i když s bočníkem určeným pro 50 ampér naměří 50A. Lze jej tedy úspěšně nainstalovat do jiných zařízení.
Nyní o úpravě, která zahrnuje přidání indikační LED. V programu byly provedeny malé změny a nyní, když ovladač pracuje, LED bliká s frekvencí přibližně 2 Hz. Doba svitu LED byla zvolena na 25 ms, aby se ušetřily peníze. Na displeji by bylo možné zobrazit blikající kurzor, ale říkali, že s LED by to bylo přehlednější a efektivnější. Vypadá to, že je to ono. Hodně štěstí. K.V.Yu
.
Jedna z možností pro hotové zařízení implementované Alexeyem. Bohužel neznám příjmení. Děkujeme mu za jeho práci a fotografie.
Schematické schéma a popis podomácku vyrobeného digitálního ampérmetru vyrobeného na mikrokontroléru ATtiny13, programu a desce plošných spojů.
Kdysi dávno autor těchto řádků narazil na velmi zajímavé zařízení, narozené v SSSR, již v roce 1976 - bylo prostě rozdáno jako nepotřebné. Toto zařízení se jmenovalo ADZ-101U2 a byl typickým příkladem sovětského konstruktivismu: těžký dvacetikilogramový „kufr“ s madlem na přenášení nahoře a výkonným jednofázovým transformátorem uvnitř.
Nejzajímavější ale je, že tomuto „kufru“ zcela chyběl zadní panel – a vůbec ne proto, že se to zařízení podařilo „zasít“, ne. A tady šlo o to, že oba jeho panely byly... přední! Na jedné straně byl „kufr“ svařovací stroj a na druhé nabíječka autobaterií.
A pokud jako „svářeč“ nevyvolal žádné zvláštní emoce, nevadí, protože střídavého proudu je pouze 50 A; pak je „nabíječka“ v domácnosti rozhodně nezbytnou věcí. Testy zařízení potvrdily jeho plnou bojeschopnost (fungovalo i svařování!), ale samozřejmě to nebylo bez nedostatků.
Podstatou problému bylo, že standardní ampérmetr „nabíječky“ zmizel neznámým směrem a předchozí majitel zařízení za něj našel zcela „ekvivalentní“ náhradu - automobilový ampérmetr, zkroucený z nějakého vojenského náklaďáku, a mají velmi „informativní“ stupnici ±30 A!
Je jasné, že sledování nabití baterie (a nabíjecí proud je jen 3-6 A!) pomocí takového zařízení je mírně řečeno problematické - jako by vůbec neexistovalo...
Proto bylo rozhodnuto nahradit „truck display meter“ nějakým víceméně adekvátním zařízením, s jasnou stupnicí 0-10 A. Ideálním kandidátem pro tuto roli se jevil číselníkový ampérmetr se zabudovaným bočníkem - jeden z těch, které byly dříve použity téměř ve všech sovětských „nabíječkách“ a na mnoha dalších místech.
Hned první procházka elektroprodejnami a „poruchy“ však přinesla zklamání: ukazuje se, že nic, co by se vytouženému zařízení byť jen vzdáleně podobalo, se už dlouho neprodává...
A tak autor v té době ještě nebyl obeznámen s nekonečnými rozlohami čínských zázračných míst, takže jeho ruce znovu sáhly po páječce, v důsledku čehož bylo vyvinuto zařízení, jehož schéma je znázorněno na Obr. 1 a charakteristiky jsou v tabulce 1:
Tabulka 1. Charakteristiky zařízení.
Schematický diagram
Pro zobrazení výsledků měření v tomto ampérmetru bylo rozhodnuto použít dvojici 7segmentových LED indikátorů. Tyto indikátory, přestože jsou ve srovnání s novými LCD moduly typu 16xx poněkud archaické, mají také řadu nepopiratelných výhod: jsou mnohem spolehlivější a odolnější; nezhoršují se a nezakalí se kontaktem s ropnými produkty (a mastné ruce v garáži jsou běžnou věcí, čísla na LED indikátorech jsou jasnější a mnohem „čitelnější“ - zejména z dálky; a kromě toho LED nejsou strach z chladu v garáži – na rozdíl od LCD, které v mrazu jednoduše „oslepnou“.
No a posledním argumentem ve prospěch LED matrice - v kontextu tohoto vývoje - byl fakt, že se dlouhá 1602 prostě nevešla do standardního otvoru pro ampérmetr (kulatý a velmi malý!) na krytu nabíječky. Po rozhodnutí o typu indikátoru vyvstala další otázka - který mikrokontrolér použít jako základ pro toto zařízení.
Nebylo pochyb o tom, že tento obvod musí být postaven speciálně na MK - vytvoření ampérmetru na „rozptylu CMOS“ by mohlo poškodit vaši mysl. Na první pohled nejviditelnějším řešením je „workhorse“ ATtiny2313 - tento MK má poměrně rozvinutou architekturu a docela vhodný počet vstupně/výstupních linek pro připojení LED matice.
Zde se však ukázalo, že vše není tak jednoduché - koneckonců, pro měření proudu musí MK obsahovat analogově-digitální převodník, ale z nějakého důvodu inženýři Atmel nevybavili „2313th“ touto funkcí ... Rodina Meda je jiná věc: tyto čipy mají nutně „na desce“ modul ADC.
Ale na druhou stranu i ATMega8v - jako nejjednodušší zástupce "starší" rodiny - má mnohem větší funkčnost, než vyžaduje konstrukce jednoduchého ampérmetru. A to už není z pohledu klasického přístupu k designu nejlepší řešení!
„Klasický přístup k designu“ zde znamená tzv. „princip nezbytného minima“ (jehož autor těchto řádků je horlivým zastáncem, navzdory novým „Arduinům“), podle kterého by měl být každý systém navrženy s použitím minimálního možného množství zdrojů; a konečný výsledek by měl obsahovat co nejméně nepoužitých prvků. Proto v souladu s tímto principem - jednoduché zařízení - jednoduchý mikrokontrolér a nic jiného!
Je pravda, že ne všechny jednoduché MK jsou pro tento úkol vhodné. Vezměte si například ATtinyl3 - má ADC, je jednoduchý a levný; Ano, je to tak, že nemá dostatek vstupně-výstupních linek - pro připojení matice dvou „sedmisegmentových zařízení“ ...
I když, pokud se trochu zasníte, pak může být tento problém zcela řešitelný - pomocí penny counter K176IE4 a jednoduchého algoritmu, který toto počítadlo řídí.
Kromě toho má tento přístup dokonce i pozitivní aspekty - za prvé není třeba „zavěšovat“ odpor omezující proud na každý segment indikátoru (generátory proudu jsou již k dispozici ve výstupních stupních měřiče); a za druhé, v tomto obvodu můžete použít indikátor se společnou katodou i společnou anodou - pro přepnutí na „společnou anodu“ musíte změnit připojení tranzistorů VT1 a VT2, pin. 6 DD2 je připojen k vedení +9 V přes odpor 1 kOhm a levý kolík R3 je připojen k zemi.
Rýže. 1. Schematické schéma podomácku vyrobeného ampérmetru (až 10A) na mikrokontroléru ATtiny13.
Abyste mohli počítadlo ovládat pomocí MK, musíte použít pouze dvě linky: jednu pro počítací signál (C) a druhou pro resetovací signál (R).
Navíc se při testování zařízení ukázalo, že čip K176IE4 CMOS, připojený přímo k linkám MK, pracuje celkem spolehlivě se svými TTL úrovněmi - bez jakékoli další koordinace.
A další dvě linky MK ovládají klávesy VT1-VT2, čímž vytvářejí dynamickou indikaci. Fragment zdrojového kódu, kde je implementována procedura řízení čítače DD2, je uveden ve výpisu:
Rýže. 2. Kontrolní postup pro K176IE4.
Procedura je napsána v nízkoúrovňovém jazyce AVR-Assembler; lze jej však snadno přeložit do jakéhokoli jazyka na vysoké úrovni. V registru Temp obdrží procedura číslo, které musí být odesláno do čítače K176IE4, aby se zobrazilo na indikátoru; linka 1 portu B mikrokontroléru je připojena ke vstupu resetování čítače (R) a linka 2 je připojena k jeho vstupu čítače (C).
Aby nedocházelo k blikání čísel v okamžiku přepnutí čítače, je před vyvoláním této procedury nutné zhasnout oba bity uzavřením tranzistorů VT1 a VT2 přiložením log.O na linky 0 a 4 portů B MK; Poté, co postup fungoval, můžete již rozsvítit jednu nebo druhou číslici indikátoru. Mimochodem, díky čítači K176IE4 můžete k libovolnému MK připojit indikační matici 7x4, a to pomocí pouze 6 I/O linek (dvě pro ovládání čítače a další čtyři pro dynamické přepínání bitů).
A pokud ke K176IE4 přidáte jako „partnera“ další počítadlo – desetidenní počítadlo K176IE8 – použijte jej ke „skenování“ výbojů; pak bude možné k MK připojit matici indikátoru až 10 známých, pro to bude vyhrazeno pouze 5 vstupně-výstupních linek (dvě pro ovládání K176IE8; dvě pro K176IE4; a ještě jedna pro zhasnutí indikátoru v daném okamžiku počítání K176IE4)!
V takovém případě bude algoritmus dynamické indikace zredukován na řízení čítače K176IE8, což je v mnoha ohledech podobné algoritmu pro přenos číslice do čítače K176IE4, uvedenému ve výše uvedeném seznamu.
Mezi nevýhody takového zapojení matice indikátoru - kromě použití "extra" mikroobvodu - patří nutnost zavést do obvodu další +9V napájení, protože pokusy o napájení čítačů CMOS z +5 V, bohužel, byly neúspěšné...
Jako indikátor v tomto zařízení lze použít téměř jakýkoli duální „sedmisegmentový“ přístroj se společnými katodami, určený pro provoz v obvodech s dynamickou indikací. Je také možné použít čtyřbitovou matici s použitím pouze dvou ze čtyř dostupných bitů.
Je pravda, že v procesu práce na obvodu ampérmetru vznikl malý problém - s připojením desetinné čárky: koneckonců by se měla rozsvítit v číslici vysokého řádu a ne svítit v číslici nízkého řádu.
A pokud uděláte vše „moudře“, pak by bylo hezké přidělit - pro dynamické ovládání právě této čárky - další nohu MK (protože K176IE4 neposkytuje žádné prostředky pro ovládání čárek) - za účelem "zavěšení" výstup indikátoru na něm, zodpovědný za čárky.
Ale protože všechny I/O linky MK byly již obsazeny, museli jsme se s tímto problémem vypořádat zdaleka ne elegantním způsobem: bylo rozhodnuto ponechat obě čárky neustále rozsvícené a napájet odpovídající výstup indikátoru „matice“ z vedení +9 V přes odpor omezující proud R3 (výběrem jeho odporu můžete vyrovnat jas záře čárky vzhledem k ostatním segmentům); a jednoduše zakryjte extra čárku v nejnižším pořadí (zcela vpravo) kapkou černé nitro barvy.
Z technického hlediska lze takové řešení jen stěží označit za ideální; ale takto „vymyšlená“ čárka vůbec nebije do očí...
Jako proudový snímač jsou použity dva paralelně zapojené odpory R1 a R2, každý o výkonu 5 W. Namísto dvojice R1 a R2 je docela možné nainstalovat jeden odpor s odporem 0,05 Ohm - v tomto případě by jeho výkon měl být alespoň 7 W.
Firmware mikrokontroléru navíc poskytuje možnost volby odporu měřicího bočníku - v tomto obvodu lze použít proudový snímač 0,05 ohmu i 0,1 ohmu.
Pro nastavení odporu použitého bočníku mikrokontroléru v konkrétním případě je nutné zapsat určitou hodnotu do paměťové buňky EEPROM umístěné na adrese 0x00 - pro odpor 0,1 Ohm to může být libovolné číslo menší než 128 ( v tomto případě MK vydělí výsledek měření 2); a při použití bočníku s odporem 0,05 Ohm by mělo být do této buňky zapsáno číslo větší než 128.
A pokud plánujete provozovat zařízení s 0,05-ohmovým bočníkem znázorněným na schématu, nemusíte se vůbec starat o zápis zadané buňky, protože nový (nebo „vymazaný na nulu“) MK bude mít ve všech paměťových buňkách číslo 255 (0xFF).
Zařízení lze napájet buď ze samostatného zdroje - napětím minimálně 12 V, nebo z napájecího transformátoru samotné nabíječky. Pokud je napájení napájeno z nabíjecího transformátoru, je vhodné k tomu použít samostatné vinutí, které není nijak spojeno s nabíjecím obvodem; je však dovoleno napájet ampérmetr z jednoho z nabíjecích vinutí.
Napájecí napětí je v tomto případě nutné odebírat před usměrňovacím můstkem „nabíječky“ (tedy přímo z vinutí) a na přerušení obou silových vodičů ampérmetru je třeba připojit rezistor 75 Ohm/1 W. Rezistory jsou nezbytné k ochraně „záporných“ diod můstku VD1-4 před průchodem části nabíjecího proudu přes ně.
Faktem je, že pokud připojíte zařízení k nabíjecímu vinutí bez instalace těchto rezistorů, pak s přihlédnutím ke společné „země“ můstku VD1-4 a diodového můstku nabíječky bude asi polovina nabíjecího proudu baterie vraťte se do vinutí nikoli přes výkonné diody usměrňovače nabíječky a přes „negativní“ rameno můstku VD1-4, což způsobuje silné zahřívání nízkoenergetického 1N4007.
Instalace těchto odporů omezí napájecí proud zařízení a ochrání diodový můstek VD1-4 před tokem nabíjecího proudu, který nyní téměř úplně poteče „správným“ obvodem - přes výkonné diody usměrňovače nabíječky.
Schematický diagram
Deska s plošnými spoji pro tento ampérmetr byla vyvinuta pro konkrétní místa v pouzdře konkrétní nabíječky; jeho nákres je na obr. 3.
Matice indikátoru se instaluje samostatně - na malou desku (30x40 kus „prkénka“), která je připevněna k hlavní desce pomocí šroubů M2,5 přes distanční pouzdra na straně instalace; a připojuje se k němu 10žilovým kabelem.
Další součástí výsledného „sendviče“ je dekorativní přední panel z plexiskla, nalakovaný z rubové strany nitro barvou z plechovky (pouze malý obdélník – „okénko“ pro indikátor) by měl zůstat nenatřený.
Čelní panel je také připevněn k základní desce ze strany instalace (pomocí šroubů M3 s distančními pouzdry - také připevňují zařízení k pouzdru nabíječky). Tištěné stopy silnoproudého obvodu směřující k rezistorům R1 a R2 by měly být provedeny co nejširší a vývody rezistorů by k nim měly být připájeny po celé délce a současně vyztužovat instalaci silnou vrstvou pájky.
Je vhodné použít dva šrouby M3 jako vývody pro připojení zařízení k nabíječce, připájení jejich hlav k desce a jejich zajištění na druhé straně maticemi.
Rýže. 3. Plošný spoj pro obvod digitálního ampérmetru na mikrokontroléru.
Program
Při zápisu „firmwaru“ do MK musí být nakonfigurován pro provoz na frekvenci 1,2 MHz z generátoru interních hodin. K tomu je třeba zvolit hodinovou frekvenci rovnou 9,6 MHz a vnitřní hodinový dělič by měl být povolen na 8.
Pro zvýšení provozní spolehlivosti je také vhodné aktivovat interní supervizor napájení (modul BOD) nastavením na reset MK při poklesu napájecího napětí pod 2,7 V.
Všechna nastavení se provádějí zápisem odpovídajících hodnot do konfigurace Pojistkové buňky: SUT1=1, SUT0=0, CKDIV8=0, BODLEVEL1 =0, BODLEVELO=1, WDTON=1. Zbytek „pojistek“ lze ponechat jako výchozí.
Firmware pro mikrokontrolér a desku plošných spojů ve formátu Sprint Layout – ke stažení.
Rýže. 3. Deska ampérmetru pro Attiny13 sestavena.
Rýže. 4. Deska ampérmetru na Attiny13 sestavená (pohled zezadu).
Toto zařízení je implementováno na PIC16F676 pomocí vestavěného desetibitového ADC. Voltmetr dokáže měřit napětí až do 30V DC a lze jej použít ve stolních zdrojích nebo různých přístrojových panelech.
K zobrazení napětí slouží tři sedmisegmentové indikátory se společnou anodou. Informace se na indikátorech zobrazují dynamicky (multiplexování), obnovovací frekvence je cca 50 Hz.
Obvod voltmetru:
Výstupní napětí děliče
Ve výchozím nastavení je na mikrokontroléru PIC referenční napětí ADC nastaveno na VCC (+5 V v tomto případě).
Je potřeba vyrobit dělič napětí, který sníží napětí z 30V na 5V. Snadno se spočítá Vin / 6 ==> 30/6 = 5, dělicí faktor je 6. Také dělič musí mít velký odpor, aby co nejméně ovlivnil měřené napětí.
Výpočet
ADC - 10bit znamená, že maximální počet vzorků je 1023.
Maximální hodnota napětí je 5V, pak dostaneme 5/1023 = 0,0048878 V/Počet. V tomto případě, pokud je počet bodů ADC 188, pak je vstupní napětí 188 * 0,0048878 = 0,918 voltů
Při použití děliče napětí je maximální napětí 30V, pak 30/1023 = 0,02932 V/počet.
A pokud je počet bodů ADC 188, pak je vstupní napětí 188 * 0,02932 = 5,5 V.
Díky 0,1uF kondenzátoru je ADC stabilnější, protože desetibitové ADC jsou poměrně citlivé.
Zenerova dioda 5,1V je navržena tak, aby chránila ADC před překročením povoleného napětí.
Tištěný spoj:
Foto hotového zařízení:
Přesnost a kalibrace
Celková přesnost obvodu je poměrně vysoká, zcela závisí na hodnotách odporu rezistorů 47 kOhm a 10 kOhm, takže čím přesněji jsou komponenty vybrány, tím přesnější budou hodnoty.
Voltmetr je kalibrován pomocí trimrového rezistoru 10 kOhm, nastavte odpor na asi 7,5 kOhm a sledujte hodnoty pomocí jiného zařízení.
K úpravě můžete také použít jakýkoli stabilizovaný 5 nebo 12 voltový zdroj, v tomto případě otáčejte trimovacím odporem, dokud se na displeji nezobrazí správná hodnota;
Projekt v Proteus:
