DIY-Voltmeter mit Digitalanzeige. Digitalvoltmeter für sehr hohe Genauigkeit. Merkmale der Spannungsmessung mit einem Mikrocontroller
In der heutigen Lektion werden wir uns mit der Möglichkeit befassen, ein selbstgebautes digitales Voltmeter herzustellen, um die Spannung einer einzelnen Batterie zu messen. Spannungsmessgrenzen 1–4,5 Volt. Eine externe zusätzliche Stromversorgung außer der gemessenen ist nicht erforderlich.
Vor 25 Jahren hatte ich einen Kassettenspieler. Ich habe es mit Ni-Cd-Akkus NKGTs-0,45 mit einer Kapazität von 450 mAh betrieben. Um unterwegs festzustellen, welche Batterien bereits leer sind und welche noch funktionieren, wurde ein einfaches Gerät hergestellt. 
Batterieaufladbarer Diagnose- und Messkomplex. 
Der Aufbau erfolgt über eine Spannungswandlerschaltung mit zwei Transistoren. Am Ausgang wird die LED eingeschaltet. Parallel zum mit der Batterie verbundenen Eingang ist ein aus Nichrom gewickelter Widerstand geschaltet. Wenn die Batterie also etwa 200 mA liefern kann, leuchtet die LED.
Einer der Nachteile besteht darin, dass die Kontaktgrößen starr auf die Länge des AA-Elements gekrümmt sind. Es ist nicht praktisch, alle anderen Standardgrößen anzuschließen. Nun, die Spannung ist nicht sichtbar. Deshalb wollte ich im Zeitalter der digitalen Technologie ein High-Tech-Gerät herstellen. Und natürlich auf einem Mikrocontroller, was wären wir ohne ihn :)
Hier ist das Diagramm des entworfenen Geräts. 
Verwendete Teile:
1. OLED-Display mit einer Diagonale von 0,91 Zoll und einer Auflösung von 128x32 (ca. 3 $)
2. ATtiny85-Mikrocontroller im SOIC-Gehäuse (ca. 1 $)
3. Boost-DC/DC-Wandler LT1308 von Linear Technology. (2,74 $ für 5 Stück)
4. Keramikkondensatoren, gelötet von einer defekten Grafikkarte.
5. Induktivität COILTRONICS CTX5-1 oder COILCRAFT DO3316-472.
6. Schottky-Diode, ich habe MBR0520 (0,5A, 20V) verwendet
Spannungswandler LT1308
Merkmale aus der Beschreibung von LT1308:
Sie versprechen 300 mA 3,3 V von einem NiCd-Element, was für uns passt. Die Ausgangsspannung wird durch einen Teiler, Widerstände 330 kOhm und 120 kOhm eingestellt, bei den angegebenen Nennwerten beträgt die Ausgangsspannung des Wandlers ca. 4,5V. Die Ausgangsspannung wurde so gewählt, dass sie ausreicht, um den Controller und das Display mit Strom zu versorgen, und etwas höher ist als die maximal gemessene Spannung der Lithiumbatterie.
Um das volle Potenzial des Spannungswandlers auszuschöpfen, benötigt man eine Induktivität, die ich nicht habe (siehe Punkt 5 oben), daher hat der von mir zusammengebaute Wandler offensichtlich schlechtere Parameter. Aber mein Arbeitsaufwand ist recht gering. Beim Anschluss einer realen Last von einem Mikrocontroller und einem OLED-Display erhält man die folgende Lasttabelle.
Großartig, lass uns weitermachen.
Merkmale der Spannungsmessung mit einem Mikrocontroller
Der ATtiny85-Mikrocontroller verfügt über einen 10-Bit-ADC. Daher liegt der Lesepegel im Bereich 0-1023 (2^10). Um in Spannung umzuwandeln, verwenden Sie den Code:float Vcc = 5,0; int value = analogRead(4); / Lesen Sie die Messwerte von A2 ab float volt = (value / 1023.0) * Vcc;
Diese. Es wird davon ausgegangen, dass die Versorgungsspannung streng 5 V beträgt. Ändert sich die Versorgungsspannung des Mikrocontrollers, ändert sich auch die gemessene Spannung. Daher müssen wir den genauen Wert der Versorgungsspannung kennen!
Viele AVR-Chips, einschließlich der Serien ATmega und ATtiny, bieten die Möglichkeit, die interne Referenzspannung zu messen. Durch Messung der internen Referenzspannung können wir den Wert von Vcc bestimmen. So:
- Stellen Sie analogReference(INTERNAL) ein.
- Nehmen Sie die ADC-Messwerte für die interne 1,1-V-Quelle vor.
- Berechnen Sie den Vcc-Wert basierend auf der 1,1-V-Messung mit der Formel:
Was folgt:
Vcc = 1,1 V * 1023 / (ADC-Messwerte)
Im Internet wurde eine Funktion zur Messung der Regler-Versorgungsspannung gefunden:
readVcc()-Funktion
long readVcc() ( // 1,1-V-Referenz gegen AVcc lesen // Referenz auf Vcc und Messung auf die interne 1,1-V-Referenz setzen #if definiert(__AVR_ATmega32U4__) || definiert(__AVR_ATmega1280__) || definiert(__AVR_ATmega2560__) ADMUX = _BV (REFS0) |. _BV(MUX1); #elif definiert(__AVR_ATtiny84__) (MUX0); else ADMUX = _BV(MUX3) |. _BV(MUX1); ); ADCL; // muss zuerst ADCL lesen – es sperrt dann ADCH uint8_t high = ADCH; // entsperrt beide long result = (high<<8) | low;
result = 1125300L / result; // Calculate Vcc (in mV); 1125300 = 1.1*1023*1000
return result; // Vcc in millivolts
}
Für die Bildschirmausgabe wird die Tiny4kOLED-Bibliothek mit einer enthaltenen 16x32-Schriftart verwendet. Um die Größe der Bibliothek zu reduzieren, wurden zwei nicht verwendete Zeichen (, und -) aus der Schriftart entfernt und der fehlende Buchstabe „B“ eingezeichnet. Der Bibliothekscode wurde entsprechend geändert.
Dank des Autors wurde außerdem die Funktion c verwendet, um die Ausgabemessungen zu stabilisieren dimax, funktioniert gut.
Ich habe den Code auf einem Digispark-Board in der Arduino-IDE debuggt. Anschließend wurde der ATtiny85 entlötet und auf das Steckbrett gelötet. Wir bauen ein Steckbrett zusammen, stellen mit einem Trimmer die Spannung am Ausgang des Konverters ein (zuerst habe ich den Ausgang auf 5 V eingestellt, während der Strom am Eingang des Konverters 170 mA betrug, habe ich die Spannung auf 4,5 V reduziert, den Strom). auf 100mA gesunken). Wenn der ATtiny85 auf das Steckbrett gelötet ist, muss der Code mit einem Programmierer hochgeladen werden, ich habe einen normalen USBash-ISP. 
Programmcode
// SETUP /* * Set #define NASTROYKA 1 * Kompilieren, Code hochladen, ausführen, Wert auf dem Display merken, zum Beispiel 5741 * Wir messen die tatsächliche Spannung am Ausgang des Konverters mit einem Multimeter, zum Beispiel 4979 ( dies ist in mV) * Anzahl (4979/5741)* 1,1=0,953997 * Berechnen Sie 0,953997*1023*1000 = 975939 * Schreiben Sie das Ergebnis in Zeile 100 in der Form Ergebnis = 975939L * Setzen Sie #define NASTROYKA 0 * Kompilieren Sie den Code und laden Sie ihn hoch , laufen, fertig. */ #define NASTROYKA 0 #include
Wie oben erwähnt verfügen die Controller über eine interne Referenzspannung von 1,1 V. Es ist stabil, aber nicht genau. Daher weicht die tatsächliche Spannung höchstwahrscheinlich von 1,1 V ab. Um herauszufinden, wie viel es tatsächlich ist, müssen Sie Folgendes kalibrieren:
* Setze #define NASTROYKA 1
* Kompilieren Sie den Code, laden Sie ihn hoch, führen Sie ihn aus und merken Sie sich den Wert auf dem Display, zum Beispiel 5741
* Wir messen die tatsächliche Spannung am Ausgang des Wandlers mit einem Multimeter, zum Beispiel 4979 (dies ist in mV)
* Wir betrachten (4979/5741)*1,1=0,953997 – dies ist die tatsächliche Spannung der Referenzspannungsquelle
* Wir zählen 0,953997*1023*1000 = 975939
* Das Ergebnis schreiben wir in Zeile 100 in der Form result = 975939L;
* Setze #define NASTROYKA 0
* Kompilieren, Code hochladen, ausführen, fertig.
Mit dem Programm DipTrace legen wir eine Platine in der Größe eines OLED-Displays 37x12mm an
Eine halbe Stunde ungeliebter LUT-Aktivität.
Finden Sie 10 Unterschiede
Als ich die Spiegelplatine zum ersten Mal vermasselte und ätzte, bemerkte ich es erst, als ich mit dem Löten der Elemente begann. 
Löten Sie es. Die SMD-Induktivität 4,7 μH wurde mir freundlicherweise zur Verfügung gestellt, vielen Dank, Sergey.
Wir stellen ein Sandwich aus einem Brett und einem Bildschirm zusammen. Ich habe kleine Magnete an die Enden der Drähte gelötet; das Voltmeter selbst rastet auf der zu messenden Batterie ein. Neodym-Magnete verlieren ihre magnetischen Eigenschaften, wenn sie über 80 Grad erhitzt werden, daher müssen sie sehr schnell mit einer niedrig schmelzenden Wood- oder Rose-Legierung verlötet werden. Wir führen erneut eine Kalibrierung durch und überprüfen die Genauigkeit der Messung:
Die Rezension hat mir gefallen +126 +189
Kfz- und Labornetzteile können Ströme von bis zu 20 Ampere oder mehr haben. Es ist klar, dass ein paar Ampere problemlos mit einem normalen, billigen Multimeter gemessen werden können, aber was ist mit 10, 15, 20 oder mehr Ampere? Denn auch bei nicht sehr großer Belastung können die in Amperemeter eingebauten Shunt-Widerstände über eine lange Messzeit, manchmal sogar Stunden, überhitzen und im schlimmsten Fall schmelzen.
Professionelle Instrumente zur Messung großer Ströme sind recht teuer, daher ist es sinnvoll, die Amperemeterschaltung selbst zusammenzubauen, zumal es dabei nichts Kompliziertes gibt.
Stromkreis eines leistungsstarken Amperemeters
Wie Sie sehen, ist die Schaltung sehr einfach. Seine Funktion wurde bereits von vielen Herstellern getestet und die meisten industriellen Amperemeter funktionieren auf die gleiche Weise. Dieses Schema nutzt beispielsweise auch dieses Prinzip.
Zeichnung einer Stromamperemeter-Platine
Die Besonderheit besteht darin, dass in diesem Fall ein Shunt (R1) mit einem Widerstand von sehr niedrigem Wert verwendet wird – 0,01 Ohm 1 % 20 W – wodurch eine sehr geringe Wärmeableitung ermöglicht wird.
Betrieb des Amperemeterkreises
Die Funktionsweise der Schaltung ist recht einfach: Wenn ein bestimmter Strom durch R1 fließt, fällt darüber eine Spannung ab, die gemessen werden kann. Dazu wird die Spannung vom Operationsverstärker OP1 verstärkt und geht dann über Pin 6 zum Ausgang an ein externes Voltmeter, das an der 2-V-Grenze eingeschaltet ist. 
Die Anpassungen bestehen darin, den Ausgang des Amperemeters auf Null zu setzen, wenn kein Strom anliegt, und ihn durch Vergleich mit einem anderen, beispielhaften Strommessgerät zu kalibrieren. Das Amperemeter wird mit einer stabilen symmetrischen Spannung betrieben. Zum Beispiel aus 2 9-Volt-Batterien. Um den Strom zu messen, schließen Sie den Sensor an die Leitung und ein Multimeter im 2-V-Bereich an – siehe Messwerte. 2 Volt entsprechen einem Strom von 20 Ampere.
Mithilfe eines Multimeters und einer Last, beispielsweise einer kleinen Glühbirne oder einem Widerstand, messen wir den Laststrom. Schließen wir das Amperemeter an und ermitteln die aktuellen Messwerte mit einem Multimeter. Wir empfehlen, einige Tests mit unterschiedlichen Lasten durchzuführen, um die Messwerte mit einem Referenzamperemeter zu vergleichen und sicherzustellen, dass alles ordnungsgemäß funktioniert. Sie können die gedruckte Rüstungsdatei herunterladen.
Amperemeter sind Geräte, die zur Bestimmung des Stroms in einem Stromkreis verwendet werden. Digitale Modifikationen werden auf Basis von Komparatoren vorgenommen. Sie unterscheiden sich in der Messgenauigkeit. Außerdem ist zu beachten, dass die Geräte in Stromkreise mit Gleich- und Wechselstrom eingebaut werden können.
Abhängig von der Bauart gibt es plattenmontierte, tragbare und eingebaute Modifikationen. Je nach Verwendungszweck gibt es impuls- und phasenempfindliche Geräte. Ausgewählte Modelle sind in einer separaten Kategorie enthalten. Um die Geräte genauer zu verstehen, ist es wichtig, den Aufbau des Amperemeters zu kennen.
Amperemeter-Schaltung
Eine typische Schaltung eines digitalen Amperemeters umfasst einen Komparator und Widerstände. Zur Umwandlung der Spannung dient ein Mikrocontroller. Am häufigsten wird es mit Referenzdioden verwendet. Stabilisatoren werden nur in punktuellen Modifikationen eingebaut. Zur Erhöhung der Messgenauigkeit werden Breitbandfilter eingesetzt. Phasengeräte sind mit Transceivern ausgestattet.
DIY-Modell
Der Zusammenbau eines digitalen Amperemeters mit eigenen Händen ist ziemlich schwierig. Hierzu ist zunächst ein hochwertiger Komparator erforderlich. Der Empfindlichkeitsparameter muss mindestens 2,2 Mikrometer betragen. Es muss eine Mindestauflösung von 1 mA eingehalten werden. Der Mikrocontroller im Gerät ist mit Referenzdioden ausgestattet. Das Anzeigesystem ist über einen Filter damit verbunden. Um ein digitales Amperemeter mit Ihren eigenen Händen zusammenzubauen, müssen Sie als Nächstes Widerstände installieren.
Am häufigsten werden sie als geschalteter Typ ausgewählt. Der Shunt sollte sich in diesem Fall hinter dem Komparator befinden. Der Teilungsfaktor des Geräts hängt vom Transceiver ab. Wenn wir von einem einfachen Modell sprechen, dann wird es vom dynamischen Typ verwendet. Moderne Geräte sind mit hochpräzisen Analoga ausgestattet. Als stabile Stromquelle kann ein normaler Lithium-Ionen-Akku dienen.
DC-Geräte
Das digitale Gleichstrom-Amperemeter wird auf Basis hochempfindlicher Komparatoren hergestellt. Wichtig ist auch zu beachten, dass in den Geräten Stabilisatoren verbaut sind. Widerstände sind nur für den geschalteten Typ geeignet. Der Mikrocontroller ist in diesem Fall mit Referenzdioden ausgestattet. Wenn wir über Parameter sprechen, beträgt die Mindestauflösung der Geräte 1 mA.
AC-Modifikationen
Sie können ein Wechselstrom-Amperemeter (digital) selbst herstellen. Mikrocontroller in den Modellen werden mit Gleichrichtern verwendet. Zur Erhöhung der Messgenauigkeit werden Breitbandfilter eingesetzt. Der Shunt-Widerstand sollte in diesem Fall nicht weniger als 2 Ohm betragen. Die Empfindlichkeit von Widerständen muss 3 Mikrometer betragen. Stabilisatoren werden am häufigsten vom Expansionstyp installiert. Wichtig zu beachten ist auch, dass Sie für den Aufbau eine Triode benötigen. Es muss direkt an den Komparator gelötet werden. Der zulässige Fehler solcher Geräte schwankt um 0,2 %.
Pulsmessgeräte
Impulsmodifikationen zeichnen sich durch das Vorhandensein von Zählern aus. Moderne Modelle werden auf Basis dreistelliger Geräte hergestellt. Es werden nur Widerstände vom orthogonalen Typ verwendet. Ihr Teilungskoeffizient beträgt in der Regel 0,8. Der zulässige Fehler beträgt wiederum 0,2 %. Zu den Nachteilen der Geräte gehört die Empfindlichkeit gegenüber Umgebungsfeuchtigkeit. Sie sollten auch nicht bei Minustemperaturen verwendet werden. Es ist problematisch, die Modifikation selbst zusammenzubauen. In den Modellen werden ausschließlich Transceiver vom dynamischen Typ verwendet.
Phasenempfindliches Modifikationsgerät
Phasenempfindliche Modelle werden mit 10 und 12 V verkauft. Der zulässige Fehlerparameter für die Modelle schwankt um 0,2 %. Zähler in Geräten werden nur vom zweistelligen Typ verwendet. Mikrocontroller werden mit Gleichrichtern verwendet. Amperemeter dieser Art haben keine Angst vor hoher Luftfeuchtigkeit. Einige Modifikationen verfügen über Verstärker. Wenn Sie ein Gerät zusammenbauen, benötigen Sie geschaltete Widerstände. Eine normale Lithium-Ionen-Batterie kann eine stabile Stromquelle sein. Eine Diode ist in diesem Fall nicht erforderlich.
Vor dem Einbau des Mikrocontrollers ist es wichtig, den Filter einzulöten. Ein Konverter für Lithium-Ionen benötigt einen variablen Typ. Sein Empfindlichkeitsindikator liegt bei 4,5 Mikrometern. Wenn Sie den Stromkreis unterbrechen, müssen Sie die Widerstände überprüfen. Der Teilungskoeffizient hängt in diesem Fall vom Durchsatz des Komparators ab. Der Mindestdruck solcher Geräte darf 45 kPa nicht überschreiten. Der aktuelle Konvertierungsvorgang selbst dauert etwa 230 ms. Die Geschwindigkeit des Taktsignals hängt von der Qualität des Zählers ab.
Selektives Gerätediagramm
Das selektive digitale Gleichstrom-Amperemeter wird auf Basis von Hochleistungskomparatoren hergestellt. Der akzeptable Fehler der Modelle beträgt 0,3 %. Die Geräte arbeiten nach dem Prinzip der einstufigen Integration. Es werden nur Zähler vom zweistelligen Typ verwendet. Hinter dem Komparator sind stabile Stromquellen installiert.
Es werden Widerstände vom geschalteten Typ verwendet. Um das Modell selbst zusammenzubauen, benötigen Sie zwei Transceiver. Filter können in diesem Fall die Genauigkeit der Messungen deutlich erhöhen. Der Mindestdruck der Geräte liegt bei etwa 23 kPa. Ein starker Spannungsabfall wird recht selten beobachtet. Der Shunt-Widerstand überschreitet in der Regel 2 Ohm nicht. Die aktuelle Messfrequenz hängt von der Funktionsweise des Komparators ab.
Universelle Messgeräte
Universelle Modelle sind eher für den Hausgebrauch geeignet. Komparatoren in Geräten werden häufig mit geringer Empfindlichkeit eingebaut. Somit liegt der zulässige Fehler bei etwa 0,5 %. Die Zähler sind dreistellig. Widerstände werden auf Basis von Kondensatoren eingesetzt. Trioden gibt es sowohl im Phasen- als auch im Impulstyp.
Die maximale Auflösung der Geräte überschreitet 12 mA nicht. Der Shunt-Widerstand liegt in der Regel im Bereich von 3 Ohm. Die zulässige Luftfeuchtigkeit für Geräte beträgt 7 %. Der maximale Druck hängt in diesem Fall vom installierten Schutzsystem ab.
Panel-Modelle
Panel-Modifikationen werden für 10 und 15 V vorgenommen. Komparatoren in Geräten werden mit Gleichrichtern eingebaut. Der zulässige Fehler der Geräte beträgt mindestens 0,4 5. Der Mindestdruck der Geräte beträgt etwa 10 kPa. Konverter werden hauptsächlich vom Variablentyp verwendet. Um das Gerät selbst zusammenzubauen, können Sie auf einen zweistelligen Zähler nicht verzichten. In diesem Fall werden Widerstände mit Stabilisatoren eingebaut.
Eingebaute Modifikationen
Das digitale Einbauamperemeter ist auf Basis von Referenzkomparatoren gefertigt. Die Modelle sind recht hoch und der zulässige Fehler liegt bei etwa 0,2 %. Die Mindestauflösung der Geräte beträgt nicht mehr als 2 mA. Stabilisatoren werden sowohl vom Expansions- als auch vom Impulstyp verwendet. Widerstände sind auf hohe Empfindlichkeit eingestellt. Mikrocontroller werden häufig ohne Gleichrichter eingesetzt. Im Durchschnitt dauert der aktuelle Konvertierungsvorgang nicht länger als 140 ms.
DMK-Modelle
Digitale Amperemeter und Voltmeter dieser Firma sind sehr gefragt. Das Sortiment dieses Unternehmens umfasst viele stationäre Modelle. Wenn wir Voltmeter betrachten, können sie einem maximalen Druck von 35 kPa standhalten. In diesem Fall werden Transistoren vom Ringtyp verwendet.
Mikrocontroller werden üblicherweise mit Konvertern verbaut. Geräte dieser Art sind ideal für die Laborforschung. Digitale Amperemeter und Voltmeter dieser Firma werden mit geschützten Gehäusen hergestellt.
Torekh-Gerät
Das angegebene Amperemeter (digital) wird mit erhöhter Stromleitfähigkeit hergestellt. Das Gerät hält einem maximalen Druck von 80 kPa stand. Die minimal zulässige Temperatur des Amperemeter beträgt -10 Grad. Dieser hat keine Angst vor hoher Luftfeuchtigkeit. Es wird empfohlen, es in der Nähe einer Stromquelle zu installieren. Der Teilungsfaktor beträgt nur 0,8. Der maximale Druck, dem das Amperemeter (digital) standhalten kann, beträgt 12 kPa. Der Stromverbrauch des Gerätes beträgt ca. 0,6 A. Die Triode ist vom Phasentyp. Diese Modifikation ist für den Hausgebrauch geeignet.
Lovat-Gerät
Das angegebene Amperemeter (digital) erfolgt auf Basis eines zweistelligen Zählers. Die aktuelle Leitfähigkeit des Modells beträgt nur 2,2 Mikrometer. Es ist jedoch wichtig, die hohe Empfindlichkeit des Komparators zu beachten. Das Anzeigesystem ist einfach und das Gerät sehr komfortabel zu bedienen. Die Widerstände in diesem Amperemeter (digital) sind vom geschalteten Typ.
Wichtig ist auch zu beachten, dass sie hohen Belastungen standhalten. Der Shunt-Widerstand überschreitet in diesem Fall 3 Ohm nicht. Der aktuelle Konvertierungsprozess erfolgt recht schnell. Ein starker Spannungsabfall kann nur mit einer Verletzung des Temperaturregimes des Geräts verbunden sein. Die zulässige Luftfeuchtigkeit des angegebenen Amperemeters beträgt bis zu 70 %. Die maximale Auflösung beträgt wiederum 10 mA.
Modell DigiTOP
Dieser Gleichstrom ist mit Referenzdioden verfügbar. Es verfügt über einen zweistelligen Zähler. Die Leitfähigkeit des Komparators liegt bei etwa 3,5 Mikrometer. Der Mikrocontroller wird mit einem Gleichrichter verwendet. Seine aktuelle Empfindlichkeit ist recht hoch. Die Stromquelle ist eine normale Batterie.
Widerstände werden in einem geschalteten Gerät verwendet. Ein Stabilisator ist in diesem Fall nicht vorgesehen. Es ist nur eine Triode verbaut. Die aktuelle Konvertierung selbst erfolgt recht schnell. Dieses Gerät ist für den Heimgebrauch geeignet. Zur Erhöhung der Messgenauigkeit sind Filter vorgesehen.
Wenn wir über die Parameter eines Voltmeter-Amperemeters sprechen, ist es wichtig zu beachten, dass die Betriebsspannung bei 12 V liegt. Der Stromverbrauch beträgt in diesem Fall 0,5 A. Die minimale Auflösung des vorgestellten Geräts beträgt 1 mA. Der Shunt-Widerstand liegt bei etwa 2 Ohm.
Der Teilungskoeffizient des Voltmeter-Amperemeter beträgt nur 0,7. Die maximale Auflösung dieses Modells beträgt 15 mA. Der aktuelle Konvertierungsvorgang selbst dauert nicht länger als 340 ms. Der zulässige Fehler des angegebenen Geräts liegt bei 0,1 %. Das System hält einem Mindestdruck von 12 kPa stand.
Es ist unmöglich, sich alles selbst auszudenken – ich habe noch nicht genügend Kenntnisse in der Programmierung von Mikroprozessoren (ich lerne gerade erst), aber ich möchte nicht ins Hintertreffen geraten. Das Surfen im Internet bot verschiedene Möglichkeiten, sowohl hinsichtlich der Komplexität der Schaltkreise und ausgeführten Funktionen als auch hinsichtlich der Prozessoren selbst. Eine Analyse der Situation auf den lokalen Radiomärkten und eine nüchterne Herangehensweise (kaufen Sie, was Sie sich leisten können; tun Sie, was Sie realistisch tun können, und der Herstellungsprozess und die Einrichtungszeit werden sich nicht unbegrenzt hinziehen) haben mich für das Voltmeter entschieden Schaltung beschrieben auf www.CoolCircuit.com.
Also das Folgende Der Schaltplan wurde bereits korrigiert. Die Firmware bleibt original (main.HEX - füge ich bei).
Wer „oft Prozessoren in den Händen hält“, liest vielleicht nicht weiter, aber im Übrigen, vor allem denen, die es zum ersten Mal machen, verrate ich euch, wie man alles macht, wenn auch nicht optimal (mögen mir die Profis verzeihen). der Präsentationsstil), aber im Endeffekt richtig.
Als Referenz: Die Familie der PIC-Prozessoren mit 14 Beinen hat unterschiedliche Pinbelegungen, daher müssen Sie prüfen, ob der Programmierer, den Sie haben, mit Sockeln für diesen Chip geeignet ist. Achten Sie auf die 8-Pin-Buchse, in der Regel passt diese und die Pins ganz rechts hängen einfach durch. Ich habe den üblichen PonyProg-Programmierer verwendet.
Bei der Programmierung des PIC sollte berücksichtigt werden, dass die Kalibrierungskonstante des internen Oszillators des Chips nicht überschrieben werden darf, da hier kein externer Quarz verwendet wird. Es wird in die letzte Zelle (Adresse) des Prozessorspeichers geschrieben. Wenn Sie IcProg verwenden, indem Sie den MK-Typ auswählen, dann wird im Fenster „Programmcode-Adresse“ in der letzten Zeile die Adresse angezeigt – 03F8, die vier Symbole ganz rechts sind die angegebenen einzelnen Konstanten. (Wenn die Mikroschaltung neu ist und noch nie programmiert wurde, dann ist es nach einer Reihe von 3FFF-Symbolen – das letzte wird etwa 3454 sein – das.)
Damit die Berechnung der Voltmeterwerte der Wahrheit entspricht, alles richtig gemacht wird und der Ablauf des Geschehens verstanden wird, schlage ich einen Algorithmus vor, der zumindest nicht optimal, aber hoffentlich verständlich ist:
Bevor Sie den MK programmieren, müssen Sie zunächst in IcProg den Befehl „Alles lesen“ geben und sich die obige Speicherzelle ansehen – dort wird die individuelle Konstante dieses Chips aufgeführt. Es muss auf ein Blatt Papier umgeschrieben werden (behalten Sie es nicht im Gedächtnis! Sie werden es vergessen).
- Laden Sie die MK-Firmware-Programmdatei – mit der Erweiterung *.hex (in diesem Fall „main.hex“) und prüfen Sie, welche Konstante in derselben Zelle in diesem Softwareprodukt geschrieben ist. Wenn es anders ist, platzieren Sie den Cursor und geben Sie dort die zuvor auf einem Blatt Papier notierten Daten ein.
- Drücken Sie den Programmbefehl. Nachdem eine Frage wie „Soll ich die Oszillatordaten aus der Datei verwenden“ angezeigt wird, stimmen Sie zu. Denn Sie haben bereits überprüft, ob das, was Sie brauchen, vorhanden ist.
Ich entschuldige mich noch einmal bei denen, die viel programmieren und es nicht so machen, aber ich versuche, Anfängern Informationen über ein ziemlich wichtiges Softwareelement dieses Mikroprozessors zu vermitteln und diese nicht aufgrund verschiedener, manchmal völlig unverständlicher, zu verlieren. oder sogar später unerklärliche Situationen. Vor allem, wenn man mit vor Aufregung zitternden Händen einen Chip in einen gerade erst gebauten und zum ersten Mal an einen Computer angeschlossenen Programmierer steckt und nervös den Programmknopf drückt und dieses Wunder der Technik anfängt, unverständliche Fragen zu stellen – Hier beginnen alle Probleme.
Wenn also alle Schritte korrekt abgeschlossen sind, ist die MK-Mikroschaltung einsatzbereit. Dann ist es eine Frage der Technologie.
In eigener Sache möchte ich hinzufügen, dass Transistoren hier nicht kritisch sind – alle pnp-Strukturen sind geeignet, inkl. Sowjetisch, im Plastiketui. Ich habe gelötete von importierten Haushaltsgeräten verwendet, nachdem ich die Übereinstimmung mit der Leitfähigkeitsstruktur überprüft hatte. In diesem Fall gibt es noch eine weitere Nuance: Die Position des Transistor-Basisstifts kann in der Mitte des Gehäuses oder am Rand liegen. Dies hat keinen Einfluss auf die Funktion der Schaltung; Sie müssen lediglich die Stifte beim Löten entsprechend formen. Festwiderstände für den Spannungsteiler – genau der angegebene Wert. Wenn Sie keinen importierten Trimmerwiderstand mit 50 kOhm finden, ist es ratsam, einen etwas größeren Trimmerwiderstand aus der Sowjetunion zu nehmen – 68 kOhm, aber ich empfehle nicht, 47 kOhm zu nehmen, denn wenn die niedrigeren Werte bei der übereinstimmen Gleichzeitig geht das berechnete Verhältnis der Spannungsteilerwiderstände verloren, was mit einem Trimmer möglicherweise nur schwer zu korrigieren ist.
Wie ich bereits geschrieben habe, hat mein Netzteil zwei Arme – also habe ich zwei Voltmeter gleichzeitig auf einer Platine gemacht und die Anzeigen auf einer separaten Platine untergebracht, um Platz auf der Frontplatte zu sparen. Geteilt für gewöhnliche Elemente. Dateien mit Platinenlayout, Quelle und Hex werden im Archiv angehängt. Sie haben SMD, daher ist es nicht schwierig, es neu zu erstellen. Bei Bedarf kontaktieren Sie uns bitte.
Für diejenigen, die dieses Voltmeter wiederholen möchten und wie ich über ein bipolares Netzteil mit einem gemeinsamen Mittelpunkt verfügen, erinnere ich an die Notwendigkeit, beide Voltmeter aus zwei separaten (galvanisch getrennten) Quellen zu versorgen. Nehmen wir an - separate Wicklungen eines Leistungstransformators oder optional eines Impulswandlers, jedoch immer mit zwei Wicklungen zu je 7 Volt (unstabilisiert). Für diejenigen, die ein „Impulsgerät“ herstellen möchten: Der Stromverbrauch des Voltmeters liegt je nach Größe und Farbe des Indikators zwischen 70 und 100 mA. Ansonsten gibt es keine Möglichkeit, da am MK-Port keine negative Spannung angelegt werden kann.
Wenn jemand eine Wandlerschaltung benötigt, fragen Sie im Forum nach, ich arbeite gerade an diesem Problem.
Archiv mit den notwendigen Daten und Siegeln in SLayout-5rus:
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Bei der Arbeit mit verschiedenen elektronischen Produkten besteht die Notwendigkeit, die Modi oder die Verteilung von Wechselspannungen auf einzelnen Schaltungselementen zu messen. Herkömmliche Multimeter, die im Wechselstrommodus eingeschaltet sind, können große Werte dieses Parameters nur mit einem hohen Fehlergrad aufzeichnen. Wenn Sie kleine Messungen durchführen müssen, empfiehlt es sich, über ein Wechselstrom-Millivoltmeter zu verfügen, mit dem Sie Messungen mit einer Genauigkeit im Millivoltbereich durchführen können.
Um ein digitales Voltmeter mit eigenen Händen herzustellen, benötigen Sie einige Erfahrung im Umgang mit elektronischen Bauteilen sowie den guten Umgang mit einem elektrischen Lötkolben. Nur in diesem Fall können Sie sicher sein, dass die Montagearbeiten, die Sie zu Hause selbst durchführen, erfolgreich sind.
Mikroprozessorbasiertes Voltmeter
Teileauswahl
Experten empfehlen, vor der Herstellung eines Voltmeters alle in verschiedenen Quellen angebotenen Optionen sorgfältig zu studieren. Die Hauptvoraussetzung für eine solche Auswahl ist die extreme Einfachheit der Schaltung und die Fähigkeit, Wechselspannungen mit einer Genauigkeit von 0,1 Volt zu messen.
Eine Analyse vieler Schaltungslösungen hat gezeigt, dass es für den Eigenbau eines Digitalvoltmeters am besten ist, einen programmierbaren Mikroprozessor vom Typ PIC16F676 zu verwenden. Für diejenigen, die mit der Technik der Neuprogrammierung dieser Chips noch nicht vertraut sind, empfiehlt es sich, einen Chip mit vorgefertigter Firmware für ein selbstgebautes Voltmeter zu kaufen.
Beim Kauf von Teilen sollte besonderes Augenmerk auf die Auswahl eines geeigneten Anzeigeelements auf LED-Segmenten gelegt werden (die Option eines Standard-Zeigeramperemeters ist in diesem Fall vollständig ausgeschlossen). In diesem Fall sollte einem Gerät mit gemeinsamer Kathode der Vorzug gegeben werden, da die Anzahl der Schaltungskomponenten in diesem Fall spürbar reduziert wird.
Weitere Informationen. Als diskrete Bauelemente können herkömmliche zugekaufte Funkelemente (Widerstände, Dioden und Kondensatoren) verwendet werden.
Nachdem Sie alle erforderlichen Teile gekauft haben, sollten Sie mit der Verkabelung des Voltmeter-Schaltkreises (Herstellung der Leiterplatte) fortfahren.
Vorbereiten der Platine
Bevor Sie eine Leiterplatte herstellen, müssen Sie den Stromkreis des elektronischen Messgeräts sorgfältig studieren, alle darauf befindlichen Komponenten berücksichtigen und sie an einem zum Entlöten geeigneten Ort platzieren.
Wichtig! Wenn Sie über die nötigen Mittel verfügen, können Sie die Herstellung einer solchen Platine in einer Fachwerkstatt in Auftrag geben. Die Qualität der Ausführung wird in diesem Fall zweifellos höher sein.
Nachdem die Platine fertig ist, müssen Sie sie „stopfen“, das heißt, alle elektronischen Komponenten (einschließlich des Mikroprozessors) an ihren Plätzen platzieren und sie dann mit Niedertemperaturlot verlöten. Feuerfeste Massen sind in dieser Situation nicht geeignet, da sie hohe Temperaturen zum Aufheizen erfordern. Da alle Elemente im zusammengebauten Gerät Miniaturelemente sind, ist ihre Überhitzung äußerst unerwünscht.
Netzteil (PSU)
Damit das zukünftige Voltmeter normal funktioniert, benötigt es eine separate oder eingebaute Gleichstromversorgung. Dieses Modul ist nach dem klassischen Schema aufgebaut und für eine Ausgangsspannung von 5 Volt ausgelegt. Was die Stromkomponente dieses Geräts betrifft, die seine berechnete Leistung bestimmt, reicht ein halbes Ampere völlig aus, um das Voltmeter mit Strom zu versorgen.
Basierend auf diesen Daten erstellen wir selbst eine Leiterplatte für die Stromversorgung (oder schicken sie zur Herstellung an eine Fachwerkstatt).
Beachten Sie! Sinnvoller wäre es, beide Platinen gleichzeitig vorzubereiten (für das Voltmeter selbst und für die Stromversorgung), ohne diese Vorgänge zeitlich zu verteilen.
Bei unabhängiger Herstellung können Sie so mehrere ähnliche Vorgänge gleichzeitig durchführen, nämlich:
- Zuschnitte der gewünschten Größe aus Glasfaserplatten schneiden und reinigen;
- Erstellen einer Fotomaske für jeden von ihnen mit anschließender Anwendung;
- Ätzen dieser Platten in einer Eisenchloridlösung;
- Sie mit Funkkomponenten füllen;
- Löten aller platzierten Bauteile.
Wenn die Platinen auf firmeneigenen Anlagen zur Fertigung geschickt werden, können Sie durch die gleichzeitige Vorbereitung sowohl preislich als auch zeitlich profitieren.
Montage und Konfiguration
Beim Zusammenbau eines Voltmeters ist darauf zu achten, dass der Mikroprozessor selbst korrekt installiert ist (er muss bereits programmiert sein). Dazu müssen Sie die Markierung des ersten Beins am Gehäuse finden und entsprechend das Gehäuse des Produkts in den Befestigungslöchern befestigen.
Wichtig! Erst wenn Sie völlig sicher sind, dass das wichtigste Teil korrekt installiert ist, können Sie mit dem Löten beginnen („Anpassen auf Lötzinn“).
Um eine Mikroschaltung zu installieren, empfiehlt es sich manchmal, einen speziellen Sockel darunter in die Platine einzulöten, was alle Arbeits- und Konfigurationsvorgänge erheblich vereinfacht. Diese Option ist jedoch nur dann von Vorteil, wenn die verwendete Buchse von hoher Qualität ist und einen zuverlässigen Kontakt mit den Beinen der Mikroschaltung gewährleistet.
Nach dem Löten des Mikroprozessors können Sie alle anderen Elemente der elektronischen Schaltung auf das Lot füllen und sofort platzieren. Beim Lötvorgang sind folgende Regeln zu beachten:
- Stellen Sie sicher, dass Sie ein aktives Flussmittel verwenden, das eine gute Verteilung des flüssigen Lots über den gesamten Kontaktbereich gewährleistet.
- Versuchen Sie, die Spitze nicht zu lange an einer Stelle zu halten, da dies eine Überhitzung des montierten Teils verhindert.
- Waschen Sie die Leiterplatte nach Abschluss des Lötvorgangs unbedingt mit Alkohol oder einem anderen Lösungsmittel.
Wenn beim Zusammenbau der Platine keine Fehler gemacht wurden, sollte die Schaltung sofort funktionieren, nachdem sie von einer externen Quelle mit stabilisierter Spannung von 5 Volt an die Stromversorgung angeschlossen wurde.
Abschließend stellen wir fest, dass Ihr eigenes Netzteil an das fertige Voltmeter angeschlossen werden kann, nachdem es nach Standardmethoden konfiguriert und getestet wurde.
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