Цифровий вольтамперметр ATmega8 для блоку живлення. Вольтамперметр на мікроконтролері в лабораторний бп Схеми вольтметрів на pic
Пропоную до вашої уваги конструкцію цифрового вольтметра, який також може бути перероблений в амперметр. Схему було взято з журналу Радіо №2 за 2010 рік. Схема представлена малюнку
Вольтметр призначений для вимірювання напруги до 0-99,99, цей інтервал розбитий на дві ділянки - 0-9,999в і 10-99,99 в. Перемикання з одного діапазону на інший автоматичне. Вхідний опір на першій ділянці – 470 кОм, на другій – близько 100 кОм, абсолютна похибка вимірювання на першій ділянці становить ±3мв, напруга живлення – 15-20, споживаний струм – 60мА (залежить від застосованого семисегментного індикатора). Період повторення виміру - 100мс, максимальний час одного циклу перетворення при вхідній напрузі 9,999 - 10мс. При перевищенні вимірюваною напругою 99,99 на індикаторі відображається число «9999», яке блимає з частотою 2Гц. Полярність вхідної напруги – позитивна.
Принцип роботи вольтметра заснований на методі перетворення вимірюваної напруги частоту за допомогою одноразового інтегрування. Це дозволяє порівняно з мікроконтролерами, що мають вбудовані десятирозрядні АЦП, отримати більшу роздільну здатність у широкому інтервалі вимірюваної напруги. Підрахунок частоти, перемикання меж та виведення результатів вимірювання на світлодіодний індикатор здійснює мікроконтролер. Детальний опис роботи можна прочитати в статті, в файлі, що додається, так само вихідний код і файл прошивки
depositfiles.com/files/9p9spo2oo
Тепер про доопрацювання цього вольтметра. Резистор дільника напруги R2 зробив складовим - резистор ПТМН - 0,5Вт 100кОм, ±0,25% і послідовно з ним багатооборотний підстроювальний СП5-2 на 22 кОм, резистор R5 поставив підстроювальний СП3-39А на 15 кОм. Це було зроблено для точного підбору опору дільника напруги під час налаштування вольтметра.
Вольтметр зібрано на друкованій платі. Плата була перемальована зі статті у програмі sprint layout, файл друку додається нижче
depositfiles.com/files/rsbo4oebv
а ось друк для SMD компонентів
depositfiles.com/files/zi6xq8x7f
Мікроконтролер прошивався за допомогою програматора STK 200/300 у програмі CodeVisionAVR.
Фьюзи для CodeVisionAVR
Фьюзи для Pony Prog 
Живиться вольтметр від трансформаторного блоку живлення із стабілізатором напруги на мікросхемі 7815, зібраному за типовою схемою. Блок живлення зібраний на друкованій платі, також на платі знаходиться складовий резистор R2 і R5. Файл друкованої плати нижче.
depositfiles.com/files/nsaa4kzkj
Фото основної плати вольтметра 
Фото блоку живлення 
І тепер все у зборі 
Налаштування вольтметра полягає в установці резистором R3 струму зарядки конденсатора C2 та підбір опору дільника напруги. Попередньо дільник підстроювальними резисторами налаштовується - резистор R2 на опір 117 кОм, резистор R5 на опір 13 кОм. На вхід приладу подають стабілізовану напругу в інтервалі 9…9.8, контролюючи зразковим вольтметром. Резистором R3 зрівнюють показання вольтметрів, що налагоджується і зразкового. Збільшують напругу доти, доки вольтметр не переключиться на другий діапазон вимірювань. Якщо показання вольтметра зависли при цьому, то резисторами R2 і R5 домагаються перемикання вольтметра на другий діапазон, після цього потрібно повторити регулювання резистором R3. Подають на вольтметр максимально можливу напругу до 100 і резисторами R2 і R5 коригують показання. Далі подають на вхід від 5 до 10 і при необхідності коригують показання резистором R3. Перевіряється показання вольтметра у всьому діапазоні.
Фото показань вольтметра на першому діапазоні та зразкового приладу Щ301-1. 
Фото показань вольтметра на другому діапазоні та зразкового приладу Щ301-1. 
Вольтметр, зібраний за цією схемою, показав високу точність показань, порівняно з китайськими мультиметрами, його можна застосовувати і як лабораторний.
Для даного вольтметра корпус не виготовлявся, вольтметр був убудований в корпус електролізера, для контролю напруги на електродах замість штатного стрілкового вольтметра.
Також дана схема вольтметра може бути перероблена в амперметр.
Схема змін наведена нижче 
Показання можуть бути в діапазоні від 0,00 до 99,99А.
Децимальна точка зафіксована, старший розряд при показаннях менших 10А не горить.
Дільник вилучено, замість С4 стоїть танталовий конденсатор К53-4 6,8мкФ – для усереднення. У стік транзистора VT1 додав резистор 1ом, ємність велика, хоч трохи обмежує піковий струм розряду.
Для наявного шунта необхідно перерахувати ємність С2: Сх=(Uпоказ./Uшунт)*С2, де Сх, мкФ - ємність конденсатора, Uпоказ., мВ - необхідне максимальне показання амперметра, Uшунт, мВ - напруга на шунті, відповідне максимально , С2 - 2,2 мкф. Нехай на шунт падає 300мВ. Для 10А виходить: (1000/300) * 2,2 = 7,33 мкф. Ємність краще округлити у велику сторону, до 8,2 мкФ. Номінал резистора R4 доведеться підібрати, він буде меншим, ніж у вихідній схемі. Трохи змінена прошивка додається нижче (так само і результат)
Електросхема вольтметра
Схема важлива вольтметра на МК
Схема принципова вольтметра на PIC16F676 – другий варіант
ПП вольтметра на PIC16F676
Це простий вольтметр до 30 вольт на основі PIC16F676мікроконтролера з 10-розрядним АЦП та трьома 7-ми сегментними світлодіодними індикаторами. Ви можете використовувати цю схему для того, щоб виміряти до 30 В постійного струму. PIC16F676– це основа цієї схеми. Внутрішній АЦП мікроконтролера з резисторами дільника напруги використовують для вимірювання вхідної напруги. Потім 3 цифри comm анод 7-сегментний дисплей використовується для відображення фінальної перетвореної напруги. Для зменшення струмоспоживання у схемі задіяна динамічна індикація. Завантажити прошивки на різні індикатори можна тут.
Робота приладу
На резисторах R1 і R2 зібраний дільник напруги, багатооборотний резистор будівельний R3 служить для калібрування вольтметра. Конденсатор C1 захищає вольтметр від імпульсної перешкоди та згладжує вхідний сигнал. Стабілітрон VD1 служить для обмеження вхідної напруги на вході мікроконтролера, щоб вхід контролера не згорів при перевищенні напруги по входу. 
Розрахунки показань
10-бітна АЦП дозволяє отримати максимальну кількість 1023. Значить з 5 вольт ми отримуємо 5/1023 = 0.0048878 В/Д, значить, якщо значення 188, то вхідна напруга: 188 х 0.0048878 = 0.918 вольт. З дільником напруги максимальна напруга 30, тому всі розрахунки будуть 30/1023 = 0.02932 вольт/розподіл. Отже, якщо зараз ми отримуємо 188, то 188 х 0.02932 = 5.5 Вольта. Ще більше спростити та здешевити схему можна замінивши АЛС індикатори на просту Минулого літа на прохання знайомого розробив схему цифрового вольтметра та амперметра. Відповідно до прохання даний вимірювальний прилад має бути економічним. Тому як індикатори для виведення інформації було обрано однорядковий рідкокристалічний дисплей. Взагалі цей ампервольтметр призначався контролю розрядки автомобільного акумулятора. А розряджається акумулятор на двигун невеликого водяного насоса. Насос качав воду через фільтр і знову повертав її камінчиками в невеликий ставок на дачі.
Загалом у подробиці цієї примхи я не вникав. Нещодавно цей вольтметр знову потрапив до мене в руки для доопрацювання програми. Все працює як належить, але є ще одне прохання встановити світлодіод індикації роботи мікроконтролера. Справа в тому, що одного разу, через дефект друкованої плати, зникло живлення мікроконтролера, природно функціонувати він перестав, а так як РК-дисплей має свій контролер, то дані, завантажені в нього раніше, напруга на акумуляторній батареї і струм, споживаний насосом , і залишилися на екрані індикатора. Раніше я не замислювався про такий неприємний інцидент, тепер треба буде цю справу враховувати в програмі пристроїв та їх схемах. А то милуватимешся красивими циферками на екрані дисплея, а насправді все вже давно згоріло. Загалом батарея розрядилася повністю, що для знайомого, як він сказав, тоді було дуже погано.
Схема приладу з індикаторним світлодіодом показана малюнку.
Основою схеми є мікроконтролер PIC16F676 та індикатор РКІ. Оскільки все це працює виключно в теплу пору року, то індикатор і контролер можна придбати найдешевші. Операційний підсилювач обраний також відповідний – LM358N, дешевий і має діапазон робочих температур від 0 до +70.
Для перетворення аналогових величин (оцифрування) напруги та струму вибрано стабілізовану напругу живлення мікроконтролера величиною +5В. І це означає, що з десятиразрядной оцифровці аналогового сигналу кожному розряду відповідатиме – 5В = 5000 мВ = 5000/1024 = 4,8828125 мВ. Ця величина в програмі множиться на 2 і отримуємо - 9,765625мВ на один розряд двійкового коду. А нам потрібно для коректного виведення інформації на екран РКІ, щоб один розряд дорівнював 10 мВ або 0,01 В. Тому в схемі передбачені ланцюги, що масштабують. Для напруги це регульований дільник, що складається з резисторів R5 і R7. Для корекції показань величини струму служить підсилювач, що масштабує, зібраний на одному з операційних підсилювачів мікросхеми DA1 – DA1.2. Регулювання коефіцієнта передачі підсилювача здійснюється з допомогою резистора R3 величиною 33к. Краще, якщо обидва підстроювальні резистори будуть багатооборотними. Таким чином, при використанні для оцифрування напруги величиною рівно +5, пряме підключення сигналів на входи мікроконтролера заборонено. ОУ, що залишився, включений між R5 і R7 і входом RA1, мікросхеми DD1, є повторювачем. Служить зменшення впливу на оцифровку шумів і імпульсних перешкод, з допомогою стовідсоткової, негативної, частотно незалежної зворотний зв'язок. Для зменшення шумів і перешкод при перетворенні величини струму, служить П фільтр, що складається з С1,С2 і R4. Найчастіше С2 можна встановлювати.
Як датчик струму, резистор R2, використовується вітчизняний заводський шунт на 20А - 75ШСУ3-20-0,5. При струмі, що протікає через шунт 20А, на ньому впаде напруга величиною 0,075 (за паспортом на шунт). Значить, для того, щоб на вході контролера було два вольти, коефіцієнт посилення підсилювача повинен бути приблизно 2В/0,075 = 26. Приблизно це тому, що у нас дискретність оцифрування не 0,01 В, а 0,09765625 В. Звичайно, можна застосувати і саморобні шунти, скоригувавши коефіцієнт посилення підсилювача DA1.2. Коефіцієнт посилення цього підсилювача дорівнює відношенню величин резисторів R1 і R3, Кус = R3/R1.
І так, виходячи з вище сказаного, вольтметр має верхню межу - 50 вольт, а амперметр - 20 ампер, хоча при шунті, розрахованому на 50 ампер, він вимірюватиме 50А. Так що його можна з успіхом встановити в інших пристроях.
Тепер про доопрацювання, що включає додавання індикаторного світлодіода. У програму було внесено невеликі зміни і тепер, поки контролер працює, світлодіод моргає із частотою приблизно 2 Гц. Час світіння світлодіода вибрано 25мсек для економії. Можна було б вивести на дисплей курсор, що моргає, але сказали, що зі світлодіодом наочніше і ефектніше. Наче все. Успіхів. К.В.Ю.
.
Один із варіантів готового пристрою, реалізованого Олексієм. На жаль, прізвища не знаю. Дякую йому за роботу та фото.
Принципова схема та опис саморобного цифрового амперметра, виконаного на мікроконтролері ATtiny13, програма та друкована плата.
Якось в руки до автора цих рядків потрапив дуже цікавий пристрій, народжений в СРСР, в далекому 1976 - його просто віддали за непотрібністю. Звали цей пристрій АДЗ-101У2, і він був типовим зразком радянського конструктивізму: важкий двадцятикілограмовий "валіза", з ручкою для перенесення у верхній частині і потужним однофазним трансформатором всередині.
Але найцікавіше, що у цієї "валізи" геть-чисто була відсутня задня панель - і зовсім не тому, що прилад встиг її "посіяти", немає. А справа тут була в тому, що обидві його панелі були передніми! З одного боку "валіза" був зварювальний апарат, а з іншого - зарядний пристрій для автомобільних акумуляторів.
І якщо як "зварювальник" він особливих емоцій не викликав - ще б пак, адже всього-то 50 А змінного струму; то ось "зарядник" - річ у господарстві, безумовно, потрібна. Випробування приладу підтвердили його повну боєздатність (навіть зварювання працювало!), але без вад, зрозуміло, не обійшлося.
Суть проблеми полягала в тому, що штатний амперметр "зарядника" зник у невідомому напрямку, і попередній власник апарату підшукав йому цілком "рівноцінну" заміну - автомобільний амперметр, скручений з якоїсь військової вантажівки, і має дуже "інформативну" шкалу в ±30 А!
Зрозуміло, що стежити за зарядом акумулятора (а струм зарядки - всього лише 3-6 А!) за допомогою такого приладу проблематично - начебто і немає його зовсім...
Тому вирішено було замінити "вантажівковий показометр" на який-небудь більш менш адекватний прилад, з виразною шкалою на 0-10 А. Ідеальним кандидатом на цю роль представлявся стрілочний щитовий амперметр з вбудованим шунтом - один з тих, які раніше використовувалися практично у всіх "зарядниках" радянського виробництва, та й багато де ще.
Однак, перша ж прогулянка електромагазинами та "розвалами" принесла розчарування: виявляється, нічого, хоча б віддалено нагадує шуканий прилад, вже давним-давно у продажу немає.
А так тоді автор ще не був знайомий з безкрайніми просторами китайських чудосайтів, то руки знову потяглися до паяльнику, в результаті чого і було розроблено пристрій, схема якого наведена на рис.1, а характеристики - в табл.1:
Таблиця 1. Характеристики устрою.
Принципова схема
Для виведення результатів вимірювання в даному амперметрі було вирішено використовувати пару 7-сегментних LED-індикаторів. Такі індикатори, незважаючи на деяку свою архаїчність у порівнянні з новомодними LCD-модулями типу 16хх, мають також і низку незаперечних переваг: вони набагато надійніші та міцніші; не псуються і не каламутніють від контакту з нафтопродуктами (а замаслені руки в гаражі - справа звичайна, цифри на LED-індикаторах яскравіші і набагато "читальніші" - особливо здалеку; до того ж, ніякий холод у гаражі світлодіодам не страшний - на відміну від ЖК, який на морозі просто "сліпне".
Ну а останнім аргументом на користь світлодіодної матриці - в контексті даної розробки - став той факт, що довгий 1602 просто не вписувався за розмірами в штатний отвір для амперметра (круглий і невеликий!) на корпусі ЗУ. Визначившись з типом індикатора, постало інше питання - який мікроконтролер використовувати як основу для даного пристрою.
У тому, що цю схему потрібно будувати саме на МК, ніяких сумнівів не виникало -роблячи амперметр на "КМОП-розсипи", можна пошкодитися розумом. На перший погляд, найочевиднішим рішенням є "робоча конячка" ATtiny2313 - цей МК має досить розвинену архітектуру, і цілком підходить для підключення LED-матриці кількість ліній введення-виводу.
Однак, тут все виявилося не так вже й просто - адже для вимірювання струму до складу МК обов'язково повинен входити аналогово-цифровий перетворювач, але інженери фірми Atmel чомусь не оснастили "2313-ї" цією функцією... ці чіпи обов'язково мають "на борту" модуль АЦП.
Але, з іншого боку, навіть ATMega8в - як найпростіший представник "старшого" сімейства - має набагато більшу функціональність, ніж того вимагає побудова простого амперметра. А це вже не найкраще рішення з погляду класичного підходу до проектування!
Під "класичним підходом до проектування" тут мається на увазі так званий "принцип необхідного мінімуму" (гарячим прихильником якого, насамперед новомодним "Ардуїнам", є і автор цих рядків), згідно з яким будь-яку систему слід проектувати з використанням мінімально можливої кількості ресурсів; а остаточний результат повинен містити в собі якнайменше незадіяних елементів. Тому, відповідно до цього принципу - простого приладу -простий мікроконтролер, і ніяк інакше!
Щоправда, і не всі прості МК підійдуть для поставленого завдання. Взяти, наприклад, ATtinyl3 - у ньому є АЦП, він простий і недорогий; та ось тільки ліній введення-виводу - для підключення матриці з двох "семісегментників" - у нього явно обмаль.
Хоча, якщо трохи пофантазувати, то така проблема цілком можна розв'язати - за допомогою копійчаного лічильника К176ІЕ4 і нескладного алгоритму, цим лічильником управляючого.
Крім того, такий підхід має навіть позитивні сторони - по-перше, відпадає необхідність "навішувати" на кожен сегмент індикатора по струмообмежувальному резистори (генератори струму вже є у вихідних каскадах лічильника); а по-друге, у цій схемі можна використовувати індикатор як із загальним катодом, так і із загальним анодом - для переходу на "загальний анод" потрібно змінити підключення транзисторів VT1 та VT2, вив. 6 DD2 підключити до лінії +9 через резистор 1 кОм, а лівий висновок R3 з'єднати з "землею".
Мал. 1. Принципова схема саморобного амперметра (до 10А) на мікроконтролері ATtiny13.
Для того, щоб керувати лічильником за допомогою МК, потрібно задіяти лише дві лінії: одну - для сигналу рахунку (С), а іншу для сигналу скидання (R).
Причому, в ході випробування пристрою з'ясувалося, що КМОП-мікросхема К176ІЕ4, підключений безпосередньо до ліній МК, цілком надійно працює з його ТТЛ-рівнями - без будь-якого додаткового узгодження.
Ще дві лінії МК управляють ключами VТ1-VТ2, створюючи динамічну індикацію. Фрагмент вихідного коду, де реалізовано процедуру управління лічильником DD2, наведено в лістингу:
Мал. 2. Процедура управління К176ІЕ4.
Процедура написана низькорівневою мовою AVR-Assembler; однак, вона легко може бути перекладена і будь-якою мовою високого рівня. У регістрі Temp процедура отримує число, яке необхідно відправити в лічильник К176ІЕ4 для відображення на індикаторі; лінія 1 порту мікроконтролера підключена до входу скидання лічильника (R), а лінія 2 - до його рахункового входу (С).
Щоб уникнути мерехтіння чисел у момент перемикання лічильника, перед викликом даної процедури необхідно погасити обидва розряди, закривши транзистори VT1 і VT2 подачею лог.О лінії 0 і 4 порту В МК; а після того, як процедура відпрацює, вже можна запалювати той чи інший розряд індикатора. До речі, завдяки лічильнику К176ІЕ4, до будь-якого МК можна підключити індикаторну матрицю 7x4, задіявши для цього лише 6 ліній введення-виводу (дві – для керування лічильником, і ще чотири – для динамічного перемикання розрядів).
А якщо до "напарників" до К176ІЕ4 додати ще один лічильник -декадний К176ІЕ8 - щоб використовувати його для "сканування" розрядів; то з'явиться можливість підключити до МК індикаторну матрицю величиною до 10 знайомест, виділивши для цього лише 5 ліній вводу-виводу (дві - для управління К176ІЕ8; дві - для К176ІЕ4; і ще одна - для гасіння індикатора в момент рахунку К176ІЕ4)!
У подібному випадку алгоритм динамічної індикації буде зводитися до управління лічильником К176ІЕ8, що багато в чому аналогічно алгоритму передачі цифри лічильник К176ІЕ4, наведеному в лістингу вище.
До недоліків такого підключення індикаторної матриці - крім використання "зайвої" мікросхеми - можна віднести необхідність введення в схему додаткового живлення +9 В, т.к. спроби запитати КМОП-лічильники від +5 В, на жаль, не увінчалися успіхом.
Як індикатор в даному пристрої застосовується практично будь-який здвоєний "семісегментник" із загальними катодами, призначений для роботи в схемах з динамічною індикацією. Допустимо використовувати і чотирирозрядну матрицю, задіявши у неї тільки два з чотирьох розрядів.
Щоправда, у процесі роботи над схемою амперметра спливла невелика проблема – із підключенням десяткової коми: адже вона має світитися у старшому розряді, і не горіти – у молодшому.
І якщо все робити "розумом", то непогано було б виділити - для динамічного управління цією самою комою - ще одну ніжку МК (т.к. у К176ІЕ4 ніяких засобів для управління комами не передбачено) - щоб на неї "повісити" висновок індикатора , що відповідає за коми.
Але, оскільки всі лінії введення-виведення МК вже були зайняті, то боротися з цією проблемою довелося аж ніяк не витонченим способом: обидві коми вирішили залишити постійно запаленими, запитавши відповідний висновок індикаторної "матриці" від лінії +9 В через струмообмежувальний резистор R3 ( підбираючи його опір, можна вирівняти яскравість свічення комою щодо інших сегментів); а зайву кому в молодшому розряді (крайню праву) просто замазати краплею чорної нітрофарби.
З технічного погляду таке рішення складно назвати ідеальним; але в очі "загримована" подібним чином кома зовсім не впадає.
Як датчик струму використовуються два паралельно з'єднаних резистора R1 і R2, потужністю по 5 Вт кожен. Замість пари R1 і R2 цілком можна встановити один резистор опором 0,05 Ом - у разі його потужність має бути щонайменше 7 Вт.
Більш того, в "прошивці" мікроконтролера передбачена можливість вибору опору вимірювального шунта - в даній схемі може бути застосований як 0,05-омний, так і 0,1-омний датчик струму.
Для того, щоб задати мікроконтролеру опір шунта, що використовується в конкретному випадку, необхідно записати певне значення в комірку пам'яті EEPROM, розташовану за адресою 0x00 - для опору 0,1 Ом це може бути будь-яке число менше 128 (у такому випадку МК ділитиме результат вимірів на 2); а при використанні шунта опором 0,05 Ом в цей осередок, відповідно, слід записати число більше 128.
І якщо планується експлуатувати пристрій з наведеним на схемі 0,05-омним шунтом, то про запис зазначеного осередку можна зовсім не турбуватися, т.к. у нового (або "стертого в нуль") МК у всіх осередках пам'яті таким чином буде число 255 (0xFF).
Живити прилад можна як від окремого джерела - напругою не менше 12, так і від силового трансформатора самого зарядного пристрою. Якщо живлення вироблятиметься від трансформатора ЗУ, то бажано задіяти для цього окрему обмотку, ніяк не пов'язану із зарядним ланцюгом; однак, допускається живити амперметр та від однієї із зарядних обмоток.
У цьому випадку напругу живлення потрібно брати до випрямного мосту "зарядника" (тобто безпосередньо з обмотки), а в розрив обох проводів живлення амперметра включити по резистору 75 Ом/1 Вт. Резистори необхідні для захисту "негативних" діодів мосту VD1-4 від проходження через них частини зарядного струму.
Справа в тому, що якщо підключити прилад до зарядної обмотки, не встановивши цих резисторів, то, враховуючи загальну "землю" біля мосту VD1-4 і діодного моста зарядного пристрою, близько половини зарядного струму акумулятора буде повертатися в обмотку не через потужні діоди випрямляча ЗУ, а через "негативне" плече мосту VD1-4, викликаючи сильне нагрівання малопотужних 1N4007.
Установка цих резисторів обмежить струм живлення приладу і убезпечить діодний міст VD1-4 від протікання зарядного струму, який тепер, практично повністю, тектиме по "правильному" ланцюгу - через потужні діоди випрямляча ЗУ.
Принципова схема
Друкована плата для даного амперметра розроблялася під конкретні посадкові місця корпусу конкретного ЗУ; її креслення наведено на рис.3.
Індикаторна матриця встановлюється окремо - на невеликій хустці (відрізку "макетки" 30x40), що кріпиться до основної плати болтами М2,5 через дистанційні втулки з боку монтажу; та з'єднується з нею 10-жильним шлейфом.
Ще однією частиною "бутерброда", що вийшов, є декоративна передня панель з оргскла, пофарбована зі зворотного боку нітрофарбою з балончика (незафарбованим повинен залишитися тільки невеликий прямокутник - "віконце" для індикатора).
Передня панель також кріпиться до основної плати з боку монтажу (болтами М3 з дистанційними втулками - ними прилад кріпиться і до корпусу ЗУ). Друкарські доріжки сильноточного ланцюга, що йдуть до резистори R1 і R2, слід виконати якомога ширшими, і припаяти до них висновки резисторів на всю довжину, заодно посиливши монтаж товстим шаром припою.
Як висновки для підключення приладу до ЗУ бажано використовувати два болти М3, припаявши їх головки до плати, та закріпивши з іншого боку гайками.
Мал. 3. Друкована плата для схеми цифрового амперметра мікроконтролера.
Програма
При записі "прошивки" в МК його необхідно налаштувати для роботи на частоті 1,2 МГц від внутрішнього тактового генератора. Для цього частоту тактування слід вибрати рівною 9,6 МГц і включити внутрішній дільник такту на 8.
Для збільшення надійності роботи також бажано активувати внутрішній супервайзор живлення (модуль BOD), налаштувавши його на скидання МК при "просідання" напруги живлення нижче 2,7 В.
Всі налаштування виконуються за допомогою запису відповідних значень у конфігураційні Fuse-комірки: SUT1=1, SUT0=0, CKDIV8=0, BODLEVEL1=0, BODLEVELO=1, WDTON=1. Інші "ф'юзи" можна залишити за замовчуванням.
Прошивка для мікроконтролера та друкована плата формату Sprint Layout - Завантажити
Мал. 3. Плата амперметра на Attiny13 у зборі.
Мал. 4. Плата амперметра на Attiny13 у зборі (вид із зворотного боку).
Цей пристрій реалізовано на PIC16F676 з використанням вбудованого десятирозрядного АЦП. Вольтметр дозволяє вимірювати напругу до 30В постійного струму і може використовуватися в настільних джерелах живлення або різних панелях приладів.
Для відображення напруги використовується три семисигментні індикатори із загальним анодом. Виведення інформації на індикатори здійснюється динамічно (мультиплексування), частота оновлення складає близько 50 Гц.
Схема вольтметра:
Напруга на виході дільника
За замовчуванням у PIC мікроконтролера джерело опорної напруги АЦП встановлений на VCC (+5 В в даному випадку).
Необхідно зробити такий дільник напруги, який зменшить напругу 30В до 5В. Нескладно розрахувати Vin / 6 ==> 30/6 = 5, коефіцієнт розподілу дорівнює 6. Так само дільник повинен мати великий опір, щоб якнайменше впливати на вимірювану напругу.
Розрахунок
АЦП – 10bit означає максимальну кількість відліків 1023.
Максимальне значення напруги 5В тоді отримуємо 5/1023 = 0,0048878 В/Відлік. У разі, якщо кількість точок АЦП становить 188, то напруга на вході 188 * 0.0048878 = 0.918 вольт
З використанням дільника напруги, максимальна напруга 30В, тоді 30/1023 = 0,02932/Відлік.
І якщо кількість точок АЦП становить 188, то напруга на вході 188*0,02932 = 5,5 В.
Конденсатор 0.1uF робить АЦП стабільнішим, оскільки десятирозрядні АЦП досить чутливі.
Стабілітрон на 5,1В призначений для захисту АЦП від перевищення допустимої напруги.
Друкована плата:
Фото готового пристрою:
Точність та калібрування
Загальна точність схеми досить велика, вона залежить від значень опорів резисторів 47кОм і 10кОм, отже чим точніше будуть обрані комплектуючі, тим точніше будуть показання.
Калібрування вольтметра здійснюється підстроювальним резистором 10кОм, встановіть опір близько 7,5кОм і контролюйте показання іншим приладом.
Також для налаштування можна використовувати будь-яке стабілізоване джерело на 5 або 12 вольт, у цьому випадку обертайте підстроювальний резистор доти, доки не отримаєте правильне значення на дисплеї.
Проект у Proteus:
