자동 범위 선택 기능이 있는 DC 전압계. 계획, 설명

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이 장치를 개발할 때 최대 999V의 전압 측정을 제공하고 작은 전류를 소비하는 자동 한계 선택으로 디지털 DC 전압계를 가능한 한 간단하게 만드는 작업이 설정되었습니다. 개발된 장치의 구성도는 Fig. 1. 기본은 프로그램에 따라 작동하는 DD1 마이크로 컨트롤러이며 그 코드는 표에 나와 있습니다.

자동 범위 선택 기능이 있는 DC 전압계
그림. 1

측정된 전압은 고주파 잡음을 억제하는 C3R1 저역 통과 필터와 저항 전압 분배기를 통해 마이크로 컨트롤러(핀 5)에 내장된 ADC의 입력으로 공급됩니다. ADC의 기준 전압으로는 마이크로컨트롤러에 내장된 2,56V 전압원을 사용하였으며, 10V 미만의 입력전압에서 DD2 마이크로컨트롤러의 PBI 및 PB6 포트 라인(핀 7, 1)은 고저항 상태가 된다. 이 경우 ADC의 입력 전압 분배기의 분주비는 4(분할기의 상단 암은 R3과 R6, 하단 암은 R2)이며 입력 전압은 XNUMX분의 XNUMX볼트의 정확도로 측정됩니다.

입력 전압이 10V를 초과하면 PB1 포트 라인을 사용하여 DD1 마이크로컨트롤러는 저항 R2를 R9 저항과 병렬로 연결하여 입력 전압 분배 계수를 40으로 증가시킵니다. 이 경우 측정 상한은 999V가 됩니다. 이 한계에서 전압이 10V 미만이 되면 DD1 마이크로컨트롤러의 PB2 및 PB6 포트 라인(핀 7 및 1)이 높은 저항 상태로 전환되고 입력 분배기 분배 비율이 높아집니다. 다시 4로 감소합니다. 입력 전압이 100V 이상에 도달하면 PB2 포트 라인을 사용하여 DD1 마이크로 컨트롤러는 추가로 R2 저항을 R8 저항과 병렬로 연결하고 입력 전압 분할 계수는 400으로 증가하고 측정 상한은 999V가 됩니다. 입력 전압이 999V(과부하) 값을 초과하면 첫 번째 및 두 번째(가장 오른쪽) 숫자에 "- -" 기호가 표시됩니다.

이 장치는 또한 1/1V의 정확도로 G4 배터리의 전압을 측정합니다. 이를 위해 저항 분배기 R4R1의 배터리 전압에 비례하는 전압이 소프트웨어에 의해 내장 ADC의 다른 입력으로 구성된 PBXNUMX 입력에 공급됩니다. 모든 정보는 XNUMX자리 LCD 표시기 HGXNUMX에 표시됩니다. 왼쪽은 배터리 전압이고 오른쪽은 측정된 전압입니다.

정수와 5분의 5볼트의 분리는 공허한 친숙함으로 수행됩니다. 마이크로컨트롤러의 입력-출력 포트 수가 제한되어 있기 때문에 데이터는 펄스 시간 코딩을 사용하여 하나의 PB1 라인(핀 0)을 통해 전송됩니다. 신호 지속 시간이 짧으면 커패시터 C1는 충전할 시간이 없으며 일시 중지 중에는 완전히 방전되므로 펄스 지속 시간이 짧으면 감소하는 동안 DAT 데이터 라인(HG3 표시기의 핀 4)에 낮은 레벨이 있고 LCD 표시기 컨트롤러는 이를 1으로 인식합니다. 펄스 지속 시간이 길면 펄스가 감소할 때까지 커패시터 C0는 높은 레벨로 충전할 시간이 있고 LCD 표시기 컨트롤러는 이를 3로 고정합니다.

장치에 전원을 공급하려면 휴대폰 배터리가 적합합니다. 4,2V의 전압에서 전류 소비는 5mA를 초과하지 않습니다. HL1 LED는 조명 표시기로 사용되지 않고 LCD 전원용 전압 조정기로 사용됩니다. 전압계는 공급 전압이 3V로 떨어지면 작동 상태를 유지합니다.

배터리 G1, 전원 스위치 SA1, 표시기 HG1 및 저항 R3을 제외한 대부분의 요소는 단면 호일 유리 섬유로 만든 인쇄 회로 기판에 장착되며 그림은 그림에 나와 있습니다. 2.

자동 범위 선택 기능이 있는 DC 전압계
그림. 2

보드는 적당한 크기의 플라스틱 케이스에 설치됩니다. 저항 R1-4, MLT, C2-23이 사용되고 산화물 커패시터가 수입되고 커패시터 C1, C3은 K10-17입니다. LCD 표시기 - Telesystems에서 제조한 KO-4V2(컨트롤러 W-1611-04 포함) 또는 NT-1611. LED, 전원 스위치 및 휴대폰 배터리는 모든 유형이 될 수 있습니다.

장치를 설정하려면 모범 전압계가 필요합니다. 먼저 배터리에 연결하고 저항 R4를 선택하면 표시기 왼쪽의 판독 값이 예시적인 전압계의 판독 값과 같아집니다. 그런 다음 장치의 "+"입력은 커패시터 C2의 양극 단자에 연결되고 저항 R9를 선택하면 LCD 표시기 오른쪽의 판독 값이 기준 전압계의 판독 값과 같게됩니다. 그런 다음이 전압계를 장치의 입력에 연결하고 안정화 된 전원에서 약 30V의 전압을 가하고 저항을 선택하면 LCD 표시기 오른쪽의 판독 값이 다시 예시 전압계의 판독 값과 동일해집니다. 입력 전압이 150V로 증가하고 저항 R8을 선택하여 판독 값이 다시 균등화됩니다.

최대 분배기 전류가 1mA를 초과하지 않기 때문에(입력 전압 1000V에서 약 0,6mA임) 내부 보호 다이오드는 내장형 ADC의 입력에서 과부하 및 비정상적인 전압으로부터 마이크로 컨트롤러를 보호하는 데 상당히 대처합니다.

전압계 마이크로컨트롤러용 텍스트 및 프로그램 코드

저자: Ozolin M.

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