Микроконтроллеры

Как сделать вольтметр на микроконтроллере AVR

Подробности
Категория: Микроконтроллеры
Опубликовано 25.04.2014 09:22
Автор: Admin
Просмотров: 16809

Вольтметр на микроконтроллере Atmega8 и на светодиодном индикаторе FYT-3031-BSR-21 с общим анодом, применяют в измерениях напряжений блоков питания, при контроле зарядки аккумуляторов и  в других устройствах.

Технические характеристики вольтметра

  • количество сегментов индикатора – 3;
  • измеряемый диапазон напряжения: 0 – 50 В;
  • измерительный шаг - 0.1 В;
  • расчетная погрешность - 0.3%;
  • U напряжение питания  от 6 до 14 В.

Схема вольтметра представлена на рисунке ниже.


Вольтметр на микроконтроллере

Схема работы вольтметра на микроконтроллере

Питающее входное напряжение ограничивает и стабилизирует микросхема DA1 - 7805. Диод VD1 является своего рода гарантом того что полярность не перепутана. Конденсаторы С1 и С2 стабилизируют работу микросхемы. Измеряемое напряжение подается на вход микроконтроллера через делитель напряжения, R1 и R2 которые расширяют диапазон измерения. Напряжение получаемое на входе в АЦП преобразуется в цифровое значение. Резистор R3 номиналом 10 кОм необходим для защиты микроконтроллера от случайного сброса.

Полученное таким образом цифровое значение раскладывается на разряды. Вывод значения каждого разряда производится последовательно при помощи динамической индикации. Набор резисторов R4 - R11 ограничивает ток в сегментах индикатора до приемлемых значений. На выводах A1 - A3 появляется положительное напряжение последовательно.

Детали и настройка схемы

Резистор R1 лучше применить прецизионный, как пример, типа С2-36 (допуск 0.5%) или С2-29В-0,125 ( допуск 0.25-0.5%). Сопротивление R2 для подстройки многооборотное, как пример, тип его 3296W. Сопротивления R3 - R11 мощностью 0,125-0,5 ватт (допуск +10%) , как пример, тип С2-33; CF1/4 и т. д. Конденсаторы С1, С2 подойдут электролитический любые с пределом Т* = 105*С, емкостью – 22-47 мкФ. Конденсатор С3 с керамики, как пример, К10-17Б. Диод VD1 лучше заменить бы на 1N4148 или даже более мощный КД247; 1N4001; и т. д. Стабилизатор U до 5 В DA1 любой, но в корпусе TO220, как пример, КР142ЕН5А и т. д.

При настройке прибора на вход дают образец напряжения – под 50 В, но не больше, и регулировкой R2 достигают того, чтобы совпали показания вольтметра и образец напряжения. Потом ось резистора подстройки контрят нитрокраской или цапонлаком, которые быстро сохнут.

Сборка вольтметра

При динамичном управлении индикаторами светодиодными необходимо учитывать эффект от накопившихся зарядов в светодиодах. Если просто снимается U с сегмента, то накопленный заряд в диффузионной емкости p-n-p перехода будет еще какое-то время засвечивать индикатор, пока p-n-p-переходная емкость полностью не потеряет заряд. Это называется паразитной подсветкой индикатора. Чтобы быстро рассеять данный заряд и четко гасить индикатор, необходимо подать на сегменты U с обратной полярностью (как пример, для индикатора с 1-общим анодом на сегмент-катод надо подать уровень до 5 В, а на анод – уровень 0 В.)

Точность вольтметра на микроконтроллере с АЦП 10 - ти разрядными не очень высокая, составляет всего лишь примерно 0.3 %. Ее вычисляют следующим образом: ошибка дискретности 1LSB + нелинейная ошибка (по Даташиту – это 2LSB). Суммарная ошибка будет равна 3LSB. Соответственно погрешность относительная 3/1024~0,3%. Погрешность абсолютная для показаний близких к 50 В 0.3% = ±0,15 В.

Следовательно, разница при этом между завышенными показаниями и заниженными вдвое больше и равняется она - 0.3 В. Говоря другими словами, прибор настраивается так, чтобы отклонения показаний получались не односторонними, а симметричными по отношению к заданной характеристики.

Исходный код и прошивка для вольтметра

Комментарии  

 
#1 plotny 05.10.2014 12:19
Привет !!!
Хочу собрать вольтметр при замерах падения напряжения на резисторе в токовой цепи, но с изменяемым выводимым диапазоном. Например при 250_Ом и токе 4-20 mA, току 4 mA присвоить показания 0, а 20 mA присвоить различное от 100 единиц до 500 единиц как в КИПиА
С уважением
Цитировать
 
 
#2 Алекс 11.10.2014 11:59
Мне интересно, а что, вывод AREF просто висит в воздухе?????
Цитировать
 
 
#3 Admin 11.10.2014 17:46
Цитирую Алекс:
Мне интересно, а что, вывод AREF просто висит в воздухе?????

Хороший замечание!)На схеме просто не показан...
Цитировать
 
 
#4 Алекс 12.10.2014 20:07
Цитирую Admin:
Цитирую Алекс:
Мне интересно, а что, вывод AREF просто висит в воздухе?????

Хороший замечание!)На схеме просто не показан...

Так как тогда подключать? Вы хотя-бы схемку поменяли!
Цитировать
 
 
#5 Александр 02.07.2015 10:03
Цитирую Алекс:
Мне интересно, а что, вывод AREF просто висит в воздухе?????

В качестве опорного напряжения может быть выбран AVcc (напряжение источника питания), AREF или внутренний 2.56 В источник опорного напряжения. Если он не показан значит выбран другой источник опорного напряжения!! Смотрите код программы!
Цитировать
 
 
#6 Piston999_2018 04.10.2018 17:08
картинку с фьюзами.
Цитировать
 

Добавить комментарий

Защитный код
Обновить

Самые читаемые

Последние комментарии

Последние материалы

Последнии темы форума

  • Нет сообщений для показа
Вы здесь: Главная Микроконтроллеры Как сделать вольтметр на микроконтроллере AVR