Nastavljamo da se bavimo opcijama implementacije za voltmetar - ampermetar baziran na mikroprocesoru.
Ne zaboravite arhivu sa datotekama, trebat će nam danas.
Ako želite staviti velike indikatore, morat ćete riješiti pitanje ograničenja trenutne potrošnje kroz MK portove. U tom slučaju potrebno je staviti bafer tranzistore na svaki bit indikatora.
Veliki indikatori
Dakle, ranije razmatrana šema će poprimiti oblik prikazan na Sl. 2. Za svaki bit indikatora dodana su tri tranzistora VT1-VT3 baferskog stepena. Instalirani bafer stepen invertuje izlazni signal MK. Shodno tome, ulazni napon baziran na VT2 je inverzan u odnosu na kolektor navedenog tranzistora, što znači da je pogodan za napajanje zarezom na izlazu. Ovo omogućava uklanjanje tranzistora VT1, koji je prethodno bio u krugu na sl. 1, zamjenjujući potonje otpornikom za razdvajanje R12. Ne zaboravite da su se promijenile i vrijednosti otpornika u osnovnim krugovima tranzistora VT1-VT3.
Ako želite postaviti indikatore nekonvencionalno velikih dimenzija, tada ćete morati staviti otpornike niskog otpora (1 - 10 Ohm) u kolektorsko kolo ovih tranzistora kako biste ograničili strujne udare kada su uključeni.
Logika MK-a za ovu opciju treba samo malu promjenu u programu u smislu invertiranja izlaznog signala kontrole bita, odnosno portova RA0, RA1, RA5.
Razmotrimo samo ono što će se promijeniti, naime potprogram koji nam je već poznat pod uslovnim imenom „Funkcija formiranja dinamičkog prikaza“ u Listing #2(pogledajte folder "tr_OE_30V" u arhivi ili prvi dio članka):
16. void Indicator ()( 17. while (show_digit< 3) { 18. portc = 0b111111; // 1 ->C 19. if (show_digit == 2)( delay_ms(1); ) 20. porta = 0b100111; 21. show_digit = show_digit + 1; 22. prekidač (prikaz_cifra) ( 23. slučaj 1: ( 24. if (cifra1 == 0) ( ) else ( 25. Cod_to_PORT(DIGIT1); 26. PORTA &= (~(1)<<0)); //0 ->A0 27. ) prekid;) 28. slučaj 2: ( 29. Cod_to_PORT(DIGIT2); 30. PORTA &= (~(1<<1)); //0 ->A1 31. prekid;) 32. slučaj 3: ( 33. Cod_to_PORT(DIGIT3); 34. PORTA &= (~(1<<5)); //0 ->A5 35. prekid;) ) 36. Delay_ms(6); 37. if (RA2_bit==0) (PORTA |= (1<<2);// 1 ->A2 38. Delay_ms(1);) 39. if ((show_digit >= 3)!= 0) break; 40.) show_digit = 0;)
Uporedite obe opcije. Inverzija signala na portu RA (red 20 Listinga #2) je lako čitljiva jer je napisana u binarnom obliku. Dovoljno je spojiti zaključke MK-a i binarnog broja. U redovima 19 i 37 pojavili su se malo čudni uslovi kojih na početku nije bilo. U prvom slučaju: "odgodi signal logičke nule na RA1 portu tokom indikacije drugog bita." U drugom: "ako RA2 port ima logičku nulu, inverzija." Kada sastavite konačnu verziju programa, možete ih ukloniti, ali su potrebni za simulaciju u PROTEUS-u. Bez njih, zarez i segment „G“ neće biti normalno prikazani.
Zašto? - pitate, jer je prva opcija odlično funkcionirala.
U zaključku, sjetite se riječi kovača iz filma "Formula ljubavi": "...ako je jedan izgradio, drugi ga uvijek može rastaviti!".
Sretno!
Glas čitalaca
Članak je odobrilo 27 čitatelja.
Za učešće u glasanju, registrirajte se i uđite na stranicu sa svojim korisničkim imenom i lozinkom.U ovom uređaju autor je koristio originalnu metodu upravljanja četvorocifrenim LED indikatorom od sedam elemenata sa signalima sa samo četiri pina mikrokontrolera. Program mikrokontrolera omogućava automatsku kalibraciju voltmetra.
Tradicionalno povezivanje LED digitalnog indikatora sa mikrokontrolerom preko serijsko-paralelnog pretvarača 74HC595 zahteva upotrebu tri izlaza mikrokontrolera za kontrolu konvertora koda i još jedan izlaz za svaku cifru indikatora. Stoga je za četverocifreni indikator potrebno sedam pinova. To onemogućuje korištenje ovakvih indikatora kod mikrokontrolera niske izlazne snage, na primjer, sa PIC12F675, koji ima samo šest pinova (ne računajući pinove za napajanje).
U drugoj fazi, rastuća razlika u nivou na pinu 12 74HC595 čipa prepisuje nulti sadržaj registra pomaka u registar za zadržavanje. Ovo potpuno gasi indikator.
U trećoj fazi, informacija se učitava u pomični registar mikrokola 74HC595 sa serijskim kodom koji generira mikrokontroler na pinu 14 mikrokola. Njegov izlaz 11 prima impulse takta.
U četvrtoj fazi, sa povećanjem razlike u nivou na pinu 12 mikrokola 74HC595, informacije iz njegovog registra pomaka ulaze u registar za skladištenje, a zbog visokih nivoa na katodama, indikatorska pražnjenja ostaju ugašena.
U petoj fazi, na zajedničkoj katodi pražnjenja, za koju je namijenjen izlaz paralelnog koda na izlaze mikrosklopa 74HC595, program postavlja niski nivo, uključujući njegove elemente u skladu s ovim kodom. Ovim se završava obrada prekida, a postavljeno stanje indikatora ostaje nepromijenjeno do sljedećeg prekida.
Za upravljanje osmocifrenim indikatorom potrebno je osam izlaza mikrokontrolera. U ovom slučaju, signali sa dodatna četiri izlaza jednostavno kontrolišu nivoe na katodama pražnjenja. Treba napomenuti da je u ovom slučaju moguće koristiti indikatore sa zajedničkim katodama i zajedničkim anodama, spojnim elementima ili pražnjenjima na izlazima kodnog pretvarača, respektivno. Iz razloga navedenih u nastavku, poželjno je organizirati dinamičku indikaciju element po element u prvom slučaju, a bit po bit u drugom.
Sada razgovarajmo o voltmetru koji koristi opisani princip.
Glavne tehničke karakteristike
Izmjereni napon, V .............. 0...80
Diskretnost mjerenja, V ...... 0.1
Preciznost ..................0,5% + jedinice ml. res.
Napon napajanja, V...........7...15
Struja potrošnje, mA, ne više od .........................30
Krug voltmetra je prikazan na sl. 1. Koristi dinamičku indikaciju element po element. U svakom trenutku vremena se postavlja visok nivo na anodama jedne grupe istoimenih elemenata svih cifara indikatora HG1. Na zajedničkim katodnim terminalima pražnjenja u kojima bi ovi elementi trebali svijetliti, postavljen je nizak nivo, inače je visok. Imajte na umu da elementi istog imena mogu biti uključeni istovremeno u sve kategorije, ali samo jedan element je uključen u svaku kategoriju u trenutnom trenutku. Zbog toga je odabrano da se anode elemenata povežu na izlaze mikrokola DD2, čija je nosivost veća od izlaza mikrokontrolera.
Rice. 1. Voltmetarski krug
Uz period prekida od 2 ms, brzina osvježavanja slike na indikatoru je 64 Hz i njeno treptanje je neprimjetno za oko. Odabrana metoda dinamičke indikacije također je omogućila prepolovljenje broja otpornika (R4-R7) koji ograničavaju struju kroz indikatorske LED diode.
Mikrokontroler PIC12F675-I/P (DD1) ostaje nezauzet u dinamičkoj indikaciji I/O linija GP0 i GP3. Prvi se koristi kao ADC ulaz, a izmjereni napon se na njega dovodi kroz razdjelnik R1R2. Na liniji GP3, u nedostatku kratkospojnika S1, zahvaljujući otporniku R3, postavlja se visoki logički nivo, koji služi kao signal koji voltmetar stavlja u kalibracijski režim. Ako je kratkospojnik instaliran, nivo na ovom pinu je nizak i voltmetar radi normalno.
Kada prvi put uključite voltmetar sa kratkospojnikom S1 koji nedostaje, indikator HG1 će se prikazati sa treptanjem znaka koji je krajnji desni. U tom stanju na ulaz uređaja treba primijeniti napon što je moguće bliži 80 V, kontrolirajući ga primjernim voltmetrom. Kratkotrajnim spajanjem kontaktnih pločica namijenjenih za kratkospojnik S1, uređaj će izračunati i zapamtiti faktor kalibracije i koristiti ga u budućnosti.
Međutim, 80 V je prilično velik napon, a poteškoće u njegovom dobivanju nisu isključene. U tom slučaju, tokom indikacije vrijednosti referentnog napona, uređaj se mora isključiti i ponovo uključiti. Indikator će pokazati , a pri sljedećem gašenju i uključivanju - , , ponovo i dalje u krug. Kalibraciju treba izvršiti na najvećem dostupnom naponu od ovih vrijednosti. Što je viši referentni napon, to je tačnija kalibracija. Ako se u trenutku kalibracije ulazni napon previše razlikuje od referentnog napona, koeficijent se neće izračunati, a indikator će prikazati
Nakon kalibracije, isključite voltmetar i na kraju ugradite kratkospojnik S1, inače ćete sljedeći put kada ga uključite morat ćete sve ponoviti. Voltmetar može raditi i bez kalibracije ako je kratkospojnik S1 već instaliran kada je prvi put uključen. U ovom slučaju koristi koeficijent napisan u programu, ali greška može premašiti 10%. To će biti upozoreno uključenom tačkom u krajnjoj desnoj cifri indikatora.
Analogno-digitalna konverzija se izvodi u "sleep" modu mikrokontrolera kako bi se smanjile smetnje iz njegovih radnih čvorova. Iz ovog stanja automatski izlazi na kraju konverzije.
Uređaj se napaja naponom od 5 V, dobijenim pomoću integriranog regulatora napona DA1. Stabilizator 78L05 umjesto onog naznačenog na dijagramu možete koristiti samo kao posljednje sredstvo, jer je stabilnost njegovog izlaznog napona red veličine lošija. Bez degradiranja parametara, možete koristiti stabilizator LP2951. Zener dioda VD1 za napon od 5,6 V, zajedno sa internom zaštitnom diodom mikrokontrolera, štiti mikrokontroler od oštećenja kada izmjereni napon premaši dozvoljenu vrijednost. Bez limitera, napon napajanja mikrokontrolera u ovoj situaciji može kritično porasti.
Uređaj je montiran na štampanu ploču dimenzija 40x36 mm od jednostrane folije od stakloplastike debljine 1,5 mm, prikazanu na sl. 2. Većina otpornika i kondenzatora su veličine 0805 za površinsku montažu. Otpornik R1 za pouzdan rad na visokom naponu koristi se sa izlaznom snagom od 0,5 W. Kondenzator C1 se može ugraditi i keramički i izlazni oksid, za koji ploča ima sjedište sa oznakom C1.FYQ-3641AHR-11 indikator se može zamijeniti drugim iz serije 3641A ili trocifrenim 3631A serije bez mijenjanja ploče. Fotografija sklopljene ploče uređaja prikazana je na slici 3.
Radio elektronikom se bavim već nekoliko godina, ali me je sram priznati da još uvijek nemam normalno napajanje. Sastavljene uređaje hranim čime god mi dođe. Od svih vrsta polumrtvih baterija i transformatora sa diodnim mostom bez ikakve stabilizacije napona i ograničenja izlazne struje. Takve perverzije su prilično opasne za sastavljenu konstrukciju. Konačno sam odlučio sastaviti normalno napajanje. A montažu sam započeo ampermetrom. Naravno, trebalo je krenuti od drugog, ali kako već jeste. Pošto se bavim malo programiranjem, odlučio sam da sam razvijem displej. Ekran je ekran iz Nokia-1202. Vjerovatno sam već sve namučio ovim ekranom, ali je 3 puta jeftiniji od 2x16 HD44780 (barem kod nas). Prilično lemljiv konektor i općenito dobrih karakteristika. Ukratko - dobra opcija za mjerač napona i struje.
Električni krug digitalnog ampervoltmetra za PSU
Crtež ploče digitalnog ampermetra
Prvi i drugi red prikazuju prosječnu vrijednost napona i struje iz 300 ADC mjerenja. Ovo se radi radi veće preciznosti mjerenja. Treći red prikazuje otpor opterećenja izračunat prema Ohmovom zakonu. U početku sam htio napraviti tako da potrošnja energije bude izlazna, ali sam napravio otpor. Možda ću ga kasnije prebaciti na napajanje. Četvrti red prikazuje temperaturu koju je izmjerio senzor DS18B20. Programiran je za mjerenje temperature od 0 do 99 stepeni Celzijusa. Mora se ugraditi na radijator izlaznog tranzistora, ili na neki drugi element kola gdje postoji jako grijanje.
Također možete spojiti hladnjak na mikrokontroler kako biste ohladili hladnjak tranzistora. Promijenit će svoju brzinu kada se promijeni temperatura mjerena senzorom DS18B20. Na PB3 pinu postoji PWM signal. Hladnjak je spojen na ovaj izlaz preko prekidača za napajanje. Najbolje je koristiti MOSFET tranzistor kao prekidač za napajanje. Na temperaturi od 90 stepeni, ventilator će imati maksimalnu brzinu. Senzor temperature može, ali i ne mora biti instaliran. U tom slučaju, u četvrtom redu će se jednostavno prikazati natpis OFF. Hladnjak je direktno povezan. Izlaz PB3 će biti 0.
U arhivi postoje dvije verzije firmvera. Jedan za maksimalnu izmjerenu struju od 5 ampera, a drugi do 10 ampera. Maksimalni izmjereni napon je 30 volti. Faktor pojačanja operativnog pojačala LM358 je prema proračunima odabran na 10. Za različite firmvere morate odabrati šant. Nemaju svi sposobnost mjerenja stotinke oma i preciznih otpornika. Dakle, krug ima dva otpornika za podešavanje. Oni mogu ispraviti očitanja mjerenja.
U arhivi se nalazi i štampana ploča. Postoje male razlike na fotografiji - tamo je malo ispravljeno. Jedan džemper je uklonjen i veličina je 5 mm manja po visini. Stabilnost očitavanja ampervoltmetra je visoka. Ponekad lebdi samo u stotinkama. Iako sam ga uporedio samo sa svojim kineskim testerom. Za mene je ovo sasvim dovoljno.
Hvala svima na pažnji.
ARHIVA:
Nadograđena verzija
Evo ga prepravio za mjerenje do 50A. Shunt 0.01 ohm. Dobitak op-pojačala je otprilike 6 do 7. Bit će potrebno ponovno izračunati otpornike. Osigurači su isti kao i prije.
Želio bih da vam predstavim nadograđenu verziju indikatora za laboratorijsko napajanje. Dodata mogućnost isključivanja opterećenja kada se prekorači određena unaprijed podešena struja. Firmware poboljšanog voltampermetra možete preuzeti u nastavku. Dijagram digitalnog mjerača struje i napona.
Nekoliko detalja je također dodano šemi. Od kontrola - jedno dugme i varijabilni otpornik nominalne vrijednosti od 10 kilo-oma do 47 kilo-oma. Njegov otpor nije kritičan za krug i kao što možete vidjeti može varirati u prilično širokim granicama. Izgled na ekranu se takođe malo promenio. Dodan prikaz snage i amper* sati.
Varijabla struje okidanja pohranjena je u EEPROM. Stoga, nakon isključivanja, nećete morati ponovo sve konfigurirati. Da biste ušli u trenutni meni podešavanja, potrebno je da pritisnete dugme. Okretanjem dugmeta promenljivog otpornika potrebno je da podesite struju na kojoj će se relej isključiti. Povezuje se preko tranzistorskog prekidača na PB5 pin mikrokontrolera Atmega8.
U trenutku isključivanja, na displeju će se pojaviti natpis da je prekoračena maksimalna podešena struja. Nakon pritiska na dugme, vraćamo se na meni za maksimalno trenutno podešavanje. Morate ponovo pritisnuti dugme da biste prešli na režim merenja. Log 1 će se primijeniti na PB5 izlaz mikrokontrolera i relej će se uključiti. Ovo trenutno praćenje ima i svoje nedostatke. Zaštita neće raditi odmah. Operacija može potrajati nekoliko desetina milisekundi. Za većinu eksperimentalnih uređaja ovaj nedostatak nije kritičan. Za ljude ovo kašnjenje nije vidljivo. Sve se dešava odjednom. Nova štampana ploča nije razvijena. Ko želi da ponovi uređaj može malo urediti štampanu ploču iz prethodne verzije. Promjene neće biti značajne.
Za sva pitanja kontaktirajte forum. Hvala vam na pažnji. Ampervoltmetar je završio Bukhar.
ARHIVA:
Forum