Pokračujeme v pochopení možností implementácie voltmetra - ampérmetra na báze mikroprocesora.
Nezabudnite na archív so súbormi, dnes ich budeme potrebovať.
Ak chcete nainštalovať veľké indikátory, budete musieť vyriešiť problém obmedzenia spotreby prúdu cez porty MK. V tomto prípade je potrebné nainštalovať vyrovnávacie tranzistory na každú číslicu indikátora.
Veľké indikátory veľkosti
Takže vyššie diskutovaný obvod bude mať formu znázornenú na obr. 2. Pre každú číslicu indikátora boli pridané tri tranzistory VT1-VT3 vyrovnávacieho stupňa. Inštalovaný vyrovnávací stupeň invertuje výstupný signál MK. Vstupné napätie na báze VT2 je teda inverzné vzhľadom na kolektor špecifikovaného tranzistora, a preto je vhodné na privádzanie výstupu tvoriaceho čiarku na výstup. To umožňuje odstrániť tranzistor VT1, ktorý bol predtým v obvode na obr. 1, pričom tento nahradíme oddeľovacím odporom R12. Nezabudnite, že hodnoty rezistorov v základných obvodoch tranzistorov VT1-VT3 sa tiež zmenili.
Ak chcete inštalovať indikátory s netradične veľkými rozmermi, budete musieť do kolektorového obvodu uvedených tranzistorov nainštalovať nízkoodporové (1 - 10 Ohm) odpory, aby ste obmedzili prúdové rázy pri ich zapnutí.
Prevádzková logika MK pre túto možnosť vyžaduje len miernu zmenu programu v zmysle invertovania výstupného signálu pre ovládanie bitov, a to portov RA0, RA1, RA5.
Uvažujme len to, čo sa zmení, a to nám už známy podprogram pod kódovým názvom „Funkcia generovania dynamickej indikácie“ v r. Výpis č. 2(pozri priečinok „tr_OE_30V“ v archíve alebo prvá časť článku):
16. void Indikátor ()( 17. while (show_digit< 3) { 18. portc = 0b111111; // 1 ->C 19. if (show_digit == 2)( delay_ms(1); ) 20. porta = 0b100111; 21. zobraziť_číslo = ukázať_číslo + 1; 22. prepínač (zobraziť_číslo) ( 23. prípad 1: ( 24. if (číslica1 == 0) ( ) else ( 25. Cod_to_PORT(DIGIT1); 26. PORTA &= (~(1<<0)); //0 ->A0 27. ) prestávka;) 28. prípad 2: ( 29. Cod_to_PORT(DIGIT2); 30. PORTA &= (~(1<<1)); //0 ->A1 31. prestávka;) 32. prípad 3: ( 33. Cod_to_PORT(DIGIT3); 34. PORTA &= (~(1<<5)); //0 ->A5 35. prestávka;) ) 36. Delay_ms(6); 37. if (RA2_bit==0) (PORTA |= (1<<2);// 1 ->A2 38. Delay_ms(1);) 39. if ((zobrazit_cislicu >= 3)!= 0) zlomit; 40. ) show_digit = 0 ;)
Porovnajte obe možnosti. Inverzia signálu na porte RA (riadok 20 výpisu č. 2) je ľahko čitateľná, pretože je zapísaná v binárnej forme. Stačí skombinovať výstupy MK a binárneho čísla. V linkách 19 a 37 sa objavili trochu zvláštne stavy, ktoré tam na začiatku neboli. V prvom prípade: „oneskorenie signálu logickej nuly na porte RA1 počas indikácie druhej číslice“. V druhom: „ak je na porte RA2 logická nula, inverzia“. Keď kompilujete konečnú verziu programu, môžete ich odstrániť, ale na simuláciu v PROTEUS sú potrebné. Bez nich sa čiarka a segment „G“ nezobrazia normálne.
prečo? - pýtate sa, pretože prvá možnosť fungovala výborne.
Na záver si spomeňte na slová kováča z filmu „Formula lásky“: „...keď to postavil jeden, iný to môže vždy rozobrať!“
Veľa štastia!
Čitateľské hlasovanie
Článok schválilo 27 čitateľov.
Ak sa chcete zúčastniť hlasovania, zaregistrujte sa a prihláste sa na stránku pomocou svojho používateľského mena a hesla.V tomto zariadení autor použil originálny spôsob ovládania štvormiestneho, sedemprvkového LED indikátora so signálmi len zo štyroch pinov mikrokontroléra. Program mikrokontroléra poskytuje režim automatickej kalibrácie pre voltmeter.
Teraz tradičné pripojenie LED digitálneho indikátora k mikrokontroléru cez sériový na paralelný prevodník kódu 74HC595 vyžaduje použitie troch pinov mikrokontroléra na ovládanie prevodníka kódu a jedného ďalšieho pinu pre každú číslicu indikátora. Preto štvorciferný indikátor vyžaduje sedem kolíkov. To neumožňuje použiť takéto indikátory s mikrokontrolérmi s malým kolíkom, napríklad s PIC12F675, ktorý má iba šesť kolíkov (nepočítajúc napájacie kolíky).
V druhom kroku stúpajúca hrana na kolíku 12 74HC595 zapíše nulový obsah posuvného registra do uchovávacieho registra. Tým sa indikátor úplne vypne.
V tretej fáze sa informácie načítajú do posuvného registra mikroobvodu 74HC595 pomocou sériového kódu generovaného mikrokontrolérom na kolíku 14 mikroobvodu. Jeho kolík 11 prijíma hodinové impulzy.
Vo štvrtej fáze, s rastúcim rozdielom úrovní na kolíku 12 mikroobvodu 74HC595, informácie z jeho posuvného registra vstupujú do úložného registra a kvôli vysokým úrovniam na katódach zostávajú indikačné bity zhasnuté.
V piatej fáze, na spoločnej katóde výboja, pre ktorú je určený výstup paralelného kódu na výstupy mikroobvodu 74HC595, program nastaví nízku úroveň a zapne svoje prvky v súlade s týmto kódom. V tomto bode sa spracovanie prerušenia ukončí a nastavený stav indikátora zostane nezmenený až do ďalšieho prerušenia.
Na ovládanie osembitového indikátora je potrebných osem výstupov mikrokontroléra. V tomto prípade signály z ďalších štyroch kolíkov jednoducho riadia úrovne na katódach výbojov. Za zmienku stojí, že v tomto prípade je možné použiť indikátory ako so spoločnými katódami, tak aj so spoločnými anódami, spojovacími prvkami alebo výbojmi na výstupy prevodníka kódu, resp. Z dôvodov uvedených nižšie je výhodné usporiadať dynamické zobrazenie prvok po prvku v prvom prípade a bit po bite v druhom prípade.
Teraz si povieme niečo o voltmetri, ktorý využíva opísaný princíp.
Hlavné technické vlastnosti
Namerané napätie, V............... 0...80
Rozlíšenie merania, V......0,1
Presnosť.............0,5% + jednotky. ml. rozhodnutie
Napájacie napätie, V............7...15
Prúdová spotreba, mA, už nie................................30
Obvod voltmetra je znázornený na obr. 1. Používa dynamické zobrazenie element po elemente. V každom okamihu je nastavená vysoká úroveň na anódach jednej skupiny prvkov s rovnakým názvom všetkých číslic indikátora HG1. Na spoločných katódových vývodoch výbojov, v ktorých by tieto prvky mali žiariť, je nastavená nízka úroveň, inak vysoká úroveň. Upozorňujeme, že prvky s rovnakým názvom môžu byť povolené súčasne vo všetkých kategóriách, ale v každej kategórii je v aktuálnom čase povolený iba jeden prvok. Preto sme zvolili pripojenie anód prvkov na výstupy mikroobvodu DD2, ktorého zaťažiteľnosť je vyššia ako výstupy mikrokontroléra.
Ryža. 1. Obvod voltmetra
Pri perióde prerušenia 2 ms je obnovovacia frekvencia obrazu na indikátore 64 Hz a jeho blikanie je okom neviditeľné. Zvolený spôsob dynamickej indikácie umožnil aj zníženie počtu rezistorov (R4-R7) obmedzujúcich prúd cez indikačné LED na polovicu.
Mikrokontrolér PIC12F675-I/P (DD1) zostáva neobsadený v dynamickej indikácii I/O liniek GP0 a GP3. Prvý sa používa ako ADC vstup, merané napätie je naň privádzané cez delič R1R2. Na linke GP3 sa pri absencii prepojky S1 vďaka odporu R3 nastaví vysoká logická úroveň, ktorá slúži ako signál, ktorý prepne voltmeter do kalibračného režimu. Ak je prepojka nainštalovaná, úroveň na tomto kolíku je nízka a voltmeter funguje normálne.
Keď prvýkrát zapnete voltmeter s chýbajúcou prepojkou S1, indikátor HG1 zobrazí blikajúci znak úplne vpravo. V tomto stave by malo byť na vstup zariadenia privedené napätie čo najbližšie k 80 V a monitorovať ho štandardným voltmetrom. Pri krátkodobom pripojení kontaktných plôšok určených pre prepojku S1 si prístroj vypočíta a zapamätá kalibračný koeficient a použije ho v budúcnosti.
80 V je však pomerne vysoké napätie a sú možné ťažkosti s jeho získaním. V takom prípade pri uvádzaní hodnoty referenčného napätia je potrebné zariadenie vypnúť a znova zapnúť. Na indikátore sa objaví , a pri ďalšom vypnutí a zapnutí - , , znova a ďalej v kruhu. Kalibrácia by sa mala vykonať pri najvyššom dostupnom napätí. Čím vyššie je referenčné napätie, tým presnejšia je kalibrácia. Ak sa v čase kalibrácie vstupné napätie príliš líši od referenčného napätia, koeficient sa nevypočíta a nezobrazí na indikátore
Po kalibrácii vypnite voltmeter a nakoniec nainštalujte jumper S1, inak pri ďalšom zapnutí budete musieť všetko zopakovať. Voltmeter môže pracovať bez kalibrácie, ak je prepojka S1 už nainštalovaná pri prvom zapnutí. V tomto prípade používa koeficient napísaný v programe, ale chyba môže presiahnuť 10%. Bodka v úplne pravej číslici indikátora vás na to upozorní.
Analógovo-digitálny prevod sa vykonáva v režime „spánku“ mikrokontroléra, aby sa znížilo rušenie jeho prevádzkových komponentov. Po dokončení transformácie tento stav automaticky opustí.
Zariadenie je napájané napätím 5 V, získaným pomocou integrovaného stabilizátora napätia DA1. Stabilizátor 78L05 namiesto toho, ktorý je uvedený na diagrame, môžete použiť iba v krajnom prípade, pretože stabilita jeho výstupného napätia je o rád horšia. Bez degradácie parametrov môžete použiť stabilizátor LP2951. Zenerova dióda VD1 pre napätie 5,6 V spolu s internou ochrannou diódou mikrokontroléra ho chráni pred poškodením, keď namerané napätie prekročí povolenú hodnotu. Bez obmedzovača sa v tejto situácii môže kriticky zvýšiť napájacie napätie mikrokontroléra.
Zariadenie je zostavené na doske plošných spojov s rozmermi 40x36 mm z jednostranne fóliou potiahnutého sklolaminátu s hrúbkou 1,5 mm, znázornenej na obr. 2. Väčšina odporov a kondenzátorov má veľkosť 0805 pre povrchovú montáž. Rezistor R1 pre spoľahlivú prevádzku pri zvýšenom napätí je použitý s výstupným výkonom 0,5W. Kondenzátor C1 môže byť inštalovaný buď ako keramický kondenzátor alebo ako oxidový kondenzátor, pre ktorý je na doske umiestnené sedlo označené C1." Indikátor FYQ-3641AHR-11 je možné nahradiť iným zo série 3641A alebo trojmiestnym Séria 3631A bez prerobenia dosky Fotografia zostavenej dosky zariadenia je na obr.
Rádioelektronike sa venujem už niekoľko rokov, no hanbím sa priznať, že stále nemám normálne napájanie. Zmontované zariadenia napájam čímkoľvek, čo mi príde pod ruku. Od všelijakých polomŕtvych batérií a transformátorov s diódovým mostíkom bez akejkoľvek stabilizácie napätia či obmedzenia výstupného prúdu. Takéto zvrátenosti sú pre zostavenú konštrukciu dosť nebezpečné. Nakoniec sa rozhodol zostaviť normálny napájací zdroj. A začal som montáž s ampérvoltmetrom. Samozrejme, bolo potrebné začať od iného, ale ako to už je. Keďže som trochu programoval, rozhodol som sa vyvinúť merač displeja sám. Obrazovka je displej z Nokia-1202. S týmto displejom som už pravdepodobne mučil každého, ale je 3-krát lacnejší ako 2x16 HD44780 (aspoň pre nás). Celkom dobre spájkovateľný konektor a celkovo dobré vlastnosti. Stručne povedané - dobrá voľba pre merač napätia a prúdu.
Elektrický obvod digitálneho ampérvoltmetra na napájanie
Výkres dosky digitálneho ampérvoltmetra
Prvý a druhý riadok zobrazujú priemerné hodnoty napätia a prúdu z 300 meraní ADC. Toto sa robí pre väčšiu presnosť merania. Tretí riadok zobrazuje odpor záťaže vypočítaný pomocou Ohmovho zákona. Najprv som sa chcel uistiť, že spotreba energie je na výstupe, ale postavil som sa na odpor. Možno to neskôr zmením na výkon. Štvrtý riadok zobrazuje teplotu nameranú snímačom DS18B20. Je naprogramovaný na meranie teplôt od 0 do 99 stupňov Celzia. Musí byť inštalovaný na chladiči výstupného tranzistora alebo na inom prvku obvodu, kde je silné zahrievanie.
K mikrokontroléru môžete pripojiť aj chladič na chladenie tranzistorového radiátora. Zmení svoju rýchlosť, keď sa zmení teplota nameraná snímačom DS18B20. Na pine PB3 je signál PWM. K tomuto výstupu je chladič pripojený cez sieťový vypínač. Ako vypínač je najlepšie použiť tranzistor MOSFET. Pri teplote 90 stupňov bude mať ventilátor maximálnu rýchlosť. Snímač teploty nemusí byť nainštalovaný. V tomto prípade sa na štvrtom riadku jednoducho zobrazí OFF. Chladič pripájame priamo. Výstup PB3 bude 0.
V archíve sú dve možnosti firmvéru. Jeden pre maximálny nameraný prúd 5 ampérov a druhý do 10 ampérov. Maximálne namerané napätie je 30 voltov. Podľa výpočtov je faktor zosilnenia operačného zosilňovača LM358 zvolený na 10. Pre iný firmvér je potrebné zvoliť bočník. Nie každý má schopnosť merať stotiny ohmu a presné odpory. Preto sú v obvode dva trimovacie odpory. Môžu opraviť namerané hodnoty.
V archíve je aj plošný spoj. Na fotke sú drobné rozdiely - je tam mierne upravená. Jeden jumper bol odstránený a veľkosť je o 5 mm menšia na výšku. Stabilita odčítania ampérvoltmetra je vysoká. Niekedy pláva len po stotinách. Aj keď som to porovnával len s mojím čínskym testerom. Toto mi celkom stačí.
Ďakujem vám všetkým za pozornosť.
ARCHÍV:
Modernizovaná verzia
Tu som to upravil na meranie do 50A. Bočník 0,01 ohm. Zosilnenie operačného zosilňovača je približne 6 až 7. Bude potrebné prepočítať odpory. Poistky sú rovnaké ako predtým.
Dovoľujem si Vám predstaviť inovovanú verziu zobrazovacieho merača pre laboratórny zdroj. Pribudla možnosť vypnúť záťaž pri prekročení určitého prednastaveného prúdu. Firmvér vylepšeného voltampérmetra si môžete stiahnuť nižšie. Schéma zapojenia digitálneho merača prúdu a napätia.
Do schémy bolo pridaných aj niekoľko detailov. Z ovládacích prvkov je jedno tlačidlo a premenný odpor s hodnotou od 10 kiloohmov do 47 kiloohmov. Jeho odpor nie je pre obvod kritický a ako vidíte, môže sa meniť v pomerne širokom rozsahu. Trochu sa zmenil aj vzhľad na obrazovke. Pridané zobrazenie výkonu a ampérhodín.
Premenná vypínacieho prúdu je uložená v EEPROM. Po vypnutí teda nebudete musieť všetko znova konfigurovať. Ak chcete vstúpiť do aktuálneho menu nastavení, musíte stlačiť tlačidlo . Otáčaním gombíka s premenlivým odporom je potrebné nastaviť prúd, pri ktorom sa relé vypne. Je pripojený cez tranzistorový spínač na pin PB5 mikrokontroléra Atmega8.
V momente vypnutia sa na displeji zobrazí prekročenie maximálneho nastaveného prúdu. Po stlačení tlačidla sa vrátime späť do ponuky nastavenia maximálneho prúdu. Ak chcete prejsť do režimu merania, musíte znova stlačiť tlačidlo. Záznam 1 sa odošle na výstup PB5 mikrokontroléra a relé sa zapne. Tento druh monitorovania prúdu má aj svoje nevýhody. Ochrana nebude fungovať okamžite. Spustenie môže trvať niekoľko desiatok milisekúnd. Pre väčšinu experimentálnych zariadení nie je táto nevýhoda kritická. Toto oneskorenie nie je viditeľné pre ľudí. Všetko sa deje naraz. Nebola vyvinutá žiadna nová PCB. Kto si chce zariadenie zopakovať, môže si plošný spoj z predchádzajúcej verzie mierne upraviť. Zmeny nebudú výrazné.
Ak máte nejaké otázky, kontaktujte fórum. Ďakujem za tvoju pozornosť. Boozer dokončil ampérvoltmeter.
ARCHÍV:
fórum