Voltmetr na obvodu špičkového regulátoru. Voltametr na mikrokontroléru v laboratorním napájecím zdroji. Provozní opatření a provozní funkce

Digitální voltametr určený pro instalaci do napájecího zdroje pro zobrazení výstupního napětí, proudu a některých doplňkových parametrů, navržený jako vestavěný modul.

Hlavní vlastnosti zařízení:

  • Základem zařízení je firemní mikrokontrolér AVR ATmega8;
  • rozsah měřeného napětí: 0 V - 30 V, krok 10 mV;
  • rozsah měřeného proudu: 0 A - 99 A, krok 10 mA (krok závisí na hodnotě bočníkového odporu);
  • dvě různá provedení: s mikrokontrolérem v pouzdru TQFP a PDIP;
  • jednostranná deska s plošnými spoji;
  • kompaktní design;
  • zobrazení naměřených hodnot na LCD displeji (jednořádkovém nebo dvouřádkovém) založeném na ovladači HD44780.

Měření proudu se provádí pomocí bočníku, který je zapojen do série se zátěží v obvodu záporné (společné) svorky napájecího zdroje. Zařízení je napájeno z hlavního napájecího zdroje (tj. z napájecího zdroje, který upgradujete). Další funkcí mikrokontroléru je ovládání chladicího ventilátoru chladiče výstupního tranzistoru (tranzistorů) napájecího zdroje.

Při použití dvouřádkového displeje (a odpovídajícího softwaru mikrokontroléru) je možné zobrazit hodnotu odporu připojené zátěže. A při použití zdroje pro nabíjení Li-Pol akumulátorů je k dispozici funkce zobrazení elektrické kapacity akumulátorů, která umožňuje posoudit jejich stav a úroveň vybití.

Vnitřní rozlišení voltampérmetru v rozsahu měření proudu se vypočítá podle výrazu:

Rozlišení[mA] = 1/(R[Ohm]×3,2)

Kromě toho by úbytek napětí na bočníku neměl překročit 2,4 V, takže hodnota odporu bočníku by měla být menší 2,4/Imax[A]

  • možnost č. 1: je použit mikrokontrolér ATmega8 v pouzdře TQFP32;
  • možnost č. 2: je použit mikrokontrolér ATmega8 v pouzdře PDIP.

Schematické schéma voltampérmetru (volba č. 1)

Seznam elektronické komponenty(možnost č. 1)

Označení ve schématu

Označení

Rám

Poznámka

Potenciometr

Potenciometr

C4, C5, C6, C7, C8, C9

Tyto kondenzátory uvedené v diagramu jsou
není třeba jej instalovat na desku.
Pro předchozí verzi byly vyžadovány
Software mikrokontroléru.


fanoušek

Není nainstalováno na palubě

ochranná dioda

Volitelný. K ochraně tranzistoru
od rušení napětí při zapnutí
fanoušek
Schottkyho dioda: 100 V, 3 A

+5V regulátor napětí

+12V regulátor napětí

Mikrokontrolér

konektor 1×16

konektor 1×2

konektor 1×1

konektor 1×3

N-kanálový MOSFET
(proud ventilátoru menší než 200 mA)

Schematické schéma voltampérmetru (volba č. 2)

Níže je schéma zapojení modulu ke zdroji napájení.

Podívejme se podrobně na proces nastavení voltampérmetru.

Tlačítko S1 - reset/nastavení parametrů.
Pro vstup do režimu pro nastavování parametrů voltampérmetru musíte držet tlačítko stisknuté a přivést do obvodu napájení. Na displeji se zobrazí „www.elfly.pl“, což znamená vstup do instalačního režimu.

První parametr ke konfiguraci je referenční napětí pro ADC mikrokontrolér. Referenční napětí je hlavním faktorem nejistoty měření. Uživatel musí změřit referenční napětí na pinu 20 mikrokontroléru (pro mikrokontrolér v pouzdře PDIP - pin 21). V tomto „servisním menu“ musíte zadat naměřenou hodnotu stejným tlačítkem S1, jinak je standardně akceptována hodnota referenčního napětí Vref = 2,56 V (dle technického popisu mikrokontroléru).

Po změně hodnoty referenčního napětí pro uložení parametru by neměly být po dobu 5 s prováděny žádné manipulace s tlačítkem S1.

Dalším parametrem je nastavení hodnoty odporu bočníkového rezistoru.
Pokud je znám proud bočníku, pak je třeba stisknutím tlačítka S1 zajistit, aby se na displeji zobrazila příslušná hodnota a poté tlačítko po dobu 5 s nemačkat pro uložení hodnoty.

Pokud není hodnota bočníkového odporu známa, pak je třeba na výstup zdroje připojit ampérmetr, nastavit určitý proud pomocí regulátoru limitu napájecího proudu a stisknout tlačítko S1. Tlačítko musí být stisknuto, dokud se hodnoty ampérmetru a našeho zařízení (na pravé straně displeje, na levé straně je zobrazena hodnota bočníku) nesrovnají.

Po provedení tohoto postupu nemačkejte tlačítko po dobu 5 sekund, aby se parametry uložily.

Tlačítko S1 navíc slouží k resetování hodnoty elektrické kapacity při nabíjení Li-Pol baterií.

Rezistor R9 - jemné doladění dílčího rozsahu děliče napětí.
Pro eliminaci chyb převodu ADC je rozsah měření rozdělen do dvou podrozsahů 0 V - 10 V a 10 V - 30 V. Pro konfiguraci je potřeba připojit voltmetr na výstup zdroje a nastavit výstupní napětí na cca 9 V a úpravou R9 dosáhnout stejných hodnot voltmetru a našeho zařízení.

Rezistor R10 - hrubé nastavení dílčího rozsahu děliče napětí.
Postup je podobný jemnému doladění, ale je nutné nastavit výstupní napětí zdroje na cca 19 V a seřídit odpor R10, aby se hodnoty shodovaly.

Rezistor R1 - nastavení kontrastu LCD.
Pokud se po sestavení zařízení na displeji nic nezobrazuje, musíte nejprve upravit kontrast displeje.

Konektor J1 - připojení ventilátoru.

Konektor J2 - napájení modulu voltampérmetru (+12V)
Pokud má váš zdroj stabilizovaný napěťový výstup +12 V, pak jej lze připojit na tento konektor a v tomto případě nemusíte v obvodu používat regulátor napětí U2. Toto řešení má své výhody, protože Je možné připojit výkonnější chladicí ventilátor.

Pokud váš zdroj nemá výstup +12 V, pak je nutné tento konektor nechat nezapojený.

Poznámka. Ve druhé verzi schématu (PDIP) tento konektor chybí.

Konektor J3 - napájení modulu voltampérmetru (+35 V)
Napájecí napětí +35 V je přiváděno z diodového můstku zdroje. Před zapojením je nutné si ujasnit parametry použitého regulátoru napětí U2 a úroveň napětí z diodového můstku, aby nedošlo k poškození regulátoru U2. Ale na druhou stranu, minimální napětí dodávané do tohoto konektoru by nemělo být nižší než 9 V nebo 6,5 V, pokud jsou použity regulátory nízkého výpadku (LDO).

Tento konektor musí být zapojen bez ohledu na to, zda je J2 připojen k napájení +12 V.

Konektor J4 - připojení vedení měření napětí a proudu.
Piny konektoru jsou připojeny:

  • Pin 1 - připojuje se ke svorce „+“ napájecího zdroje;
  • Pin 2 - připojuje se ke svorce „-“ napájecího zdroje;
  • Závěr 3 – „obecný“

LCD konektor - připojení indikátoru
Voltampérmetr pracuje správně s jednořádkovým LCD. Displej je nutné používat s LED podsvícením (odběr proudu do 15 mA).

Programování mikrokontroléru

Mikrokontrolér lze programovat pomocí samostatného programátoru nebo obvodově pomocí adaptéru, který se připojuje ke konektoru LCD. Příkladný vzhled adaptér vyrobený autorem z IDE kabelu:

Pamatujte, že při programování mikrokontroléru v obvodu je nutné dodávat napájecí napětí +5 V. V závislosti na použitém programátoru může být napájecí napětí napájeno ze samotného programátoru, nebo z externího zdroje.

Korespondence signálů z adaptéru, LCD konektoru, mikrokontroléru a programátoru

Po připojení programátoru se ujistěte, že programátor „vidí“ mikrokontrolér a poté můžete začít programovat, přičemž nezapomeňte vybrat potřebný software odpovídající sestavené verzi.

Během programování a instalace Pojistkové bity Je třeba počítat s tím, že mikrokontrolér musí být nakonfigurován tak, aby fungoval z interního 1 MHz RC oscilátoru, a také je nutné nastavit bit BODEN. Doporučený práh odezvy detektoru Brown-Out je 4 V.

Software mikrokontroléru (HEX soubory)

Popis

Možnost 1
(TQFP)

Možnost č. 2
(PDIP)

Displej 2x16

Displej 2x16
+ kapacita displeje v mAh

Displej 2×16 + zobrazení kapacity v mAh
+ zobrazení hodnoty odporu zátěže
  • Na snímku obrazovky je fráze o tom, že ampérmetr občas leží kvůli nějaké úzké dráze s vysokým odporem. Jako člověk, který nasbíral celou hromadu nabíječek a používal tato zařízení téměř všude, mohu zodpovědně prohlásit, že text je jakousi sebepropagací autora. Ne všechny modely ukazují přesně, ale mnohokrát - GONEVO!
  • Tady se bavíme o napájení na Atmega... a vaše screenshoty a projevy nemají s tímto tématem nic společného.
  • To platí i pro vás. S vnucováním vašich nápadů!
  • Nikomu nic nevnucuji. A už mě nebaví vysvětlovat lidem, jako jsi ty, Ptaxa73, že když budeš vyrábět nabíječku, tak ty šroubky a šroubováky, které je zašroubují do podomácku vyrobeného pouzdra, si nemusíš vyrábět sám. můžu udělat pulzní blok napájení pro nabíjení. A už jsem to udělal. Flyback nebo poloviční most. K tomu je potřeba navinout trance, roztáhnout/leptat/vrtat PCB. Pájka, JZD budovu. Tím vším jsem si už prošel. Ale to je dlouhé a WOW?!! Pouzdro koupíme v obchodě, zdrojem bude počítačový zdroj nebo zdroj pro napájení LED pásků (oba je potřeba dodělat - tam se používá mozek a ne v hloupém opakování cizích designy) a voila. Přidáním čínského zázraku s digitálními čísly. Ne, pokud se vůbec snažíte něco naučit, postačí například pájení, praxe. A menší ambice. Ještě vám není jasné, jaký druh ptáka jste, jestli migrujete nebo se zdržíte. A to jsem na fóru už 11 let.
  • Výborně! Jen tak dál!
  • obecně jsem nahradil bočník nominální hodnotou 0,01 ohm, vše funguje, ale velikost proudu se nemění, pokud proud překročí 3 ampéry (momentálně nabíjím baterii z auta), ale pokud připojíte slabá zátěž, například v mém případě 100 mA, pak měřič funguje. Kdo na to narazil?
  • Nyní proud klesl na 1,32 A a měřič začal počítat kapacitu. Proč s 1,32 A?
  • Zdravím Vás kolegové! Dále jsem sestavil display metr verze č. 1 v balení TQFP32. Je to náš vlastní kapesník, nebo spíše převedený z těch, které jsou zde k dispozici, na „symetrický sendvič“ s indikátorem 1602 na konektoru. Již delší dobu se potýkám se situací, kdy při narůstajícím proudu klesá napětí naměřené zobrazovacím měřidlem v porovnání s paralelně zapojeným referenčním voltmetrem. Rozdíl jednoznačně odpovídá poklesu napětí na bočníku. Schéma zapojení je standardní, pokud kliknete na křížek a připojíte „proudový“ vstup ke společnému, jak je znázorněno červeně, budou hodnoty voltmetru podobné referenčnímu a jejich přesnost je překvapivě docela dobrá. Proud se měří normálně. Vstup z napájecího usměrňovače není využit, visení ve vzduchu a lpění na společném nevede k žádným změnám. Včera v noci jsem dokonce připájel další ovladač, flashnul ho, nakrmil novým Vrefem, zkalibroval a... dostal podobný výsledek. Deska je kvalitní a mnohokrát praná. Na dvou vstupech ADC, které se týkají měření napětí (24, 25 větví), jsou napětí nezměněna pro „černý“ i „červený“ případ schématu zapojení, ale hodnoty se liší. Neumím si představit, jak tam něco počítá. Změnil jsem firmware (UI/UIR). No, už jsem zoufalý, ztrácím se v této nešťastné hrstce detailů. A jak někteří z vás docílí správného fungování HZ?
  • http://www....4&postcount=37 Můj názor na tento nápad od samého začátku. 2011.
  • Děkuji za odpověď, ale mě nezajímají emocionální aspekty, ale technické aspekty. Garáž je vytápěná :) Cena 1602 $ 1,2 + mega8 $ 1 - s čínským 3-segmentovým gongem za stejné peníze i v situaci, která pro mě nastala, je z hlediska přesnosti neslušné srovnávat. Můj dotaz zní, jak se někomu podařilo správně fungovat ve verzi skříně TQFP32 s příslušným firmwarem? Možná změřili špatně? Nízkoohmové bočníky (0,01-0,03) a nízké proudy do 3A by mohly tomuto problému zabránit. Odečte kapku na bočníku, i když praskne...
  • Ahoj lidi! Zřejmě jsem tady marně dělal povyk, ačkoliv do toho nikdo pořádně nestrkal hlavu. Firmware je uzpůsoben pro napájecí zdroje, kde je navíc (pokud chybí) přidán bočník a hodnoty napětí odpovídají tomu, co by již mělo být na jejich výstupních svorkách, kde je připojena zátěž. Firmware tedy vypočítá pokles na bočníku a „nepřímo“ jej zobrazí. Tento zobrazovací měřič jsem se chystal použít pro trochu jiné účely (jako měřidlo v konstrukci elektronické zátěže), kde by tento výpočet neměl existovat, a nemohl jsem hned odhadnout, že autor, když vezme měřicí signál vzhledem k jednomu konkrétnímu bod v obvodu, by jej vydal pro další vypočítaný bod. Tím je problém vyřešen a samotný zobrazovací měřič, mohu říci, funguje více než dobře a tento IMHO je jediný mega8 obvod unikátní na internetu, který je schopen vydávat napětí v celém rozsahu 0-35V s přesnost 0,0X. Svými výsledky se připojuji k těm, kteří potvrdili jeho vynikající výkon pro obvodovou verzi č. 1 v balení TQFP32. Hodně štěstí všem!
  • Zdá se, že téma je mrtvé. Zřejmě si budete muset napsat svůj vlastní program, a proto se ho budete muset naučit psát. Napíšu to, až to zveřejním.
  • Už vám bylo doporučeno používat jiné bočníky. Mohu říci, že jsem to zkoušel s 0.1/0.05/0.01. S 0,01 se specificky zlomí. Při tak malých kapkách na bočníku není obvod bez přídavného zesilovače funkční. Od 0,1/0,05 je normální. Počítadlo nepoužívám a ani jsem to nezkoušel.
  • Když je proud přes bočník nízký, je pokles také malý, ale právě když je pokles malý, počítadlo počítá velmi správně.
  • Ale stejně. Někomu indikátor s aktuálními údaji funguje přesně. A do jaké hranice přesně ukazuje proud?
  • Jezdil jsem do 15 ampér, údaje jsou přesné, dokonce velmi
  • Funguje přesně do 2 číslic za desetinnou čárkou. 0-28 V 0-3,5 A. Bočník 0,22 Ohm Napájecí zdroj se stabilizací napětí a proudu. Napětí při zátěži neklesá.
  • Flashnul jsem atmega. Indikátor je z nějakého důvodu jasný.Při nastavování kontrastu se na horním řádku displeje objevují čtverečky.Řekněte mi, v čem je chyba.
  • Hledejte chybu! Téma je vyčerpáno. Nebo více informací.
  • Našel jsem chybu v úpravě, vše fungovalo.

Upozorňuji na návrh digitálního voltmetru, který lze přeměnit i na ampérmetr. Schéma bylo převzato z časopisu Rádia č. 2 pro rok 2010. Schéma je znázorněno na obrázku

Voltmetr je určen pro měření napětí do 0-99,99 V, tento interval je rozdělen do dvou sekcí - 0-9,999 V a 10-99,99 V. Přepínání z jednoho rozsahu do druhého je automatické. Vstupní odpor v první sekci je 470 kOhm, ve druhé sekci je asi 100 kOhm, absolutní chyba měření v první sekci je ±3 mV, napájecí napětí 15-20 V, odběr proudu 60 mA ( v závislosti na použitém sedmisegmentovém ukazateli). Doba opakování měření je 100 ms, maximální doba jednoho převodního cyklu při vstupním napětí 9,999 V je 10 ms. Když naměřené napětí překročí 99,99 V, indikátor zobrazí číslo „9999“, které bliká s frekvencí 2Hz. Polarita vstupního napětí je kladná.
Princip činnosti voltmetru je založen na metodě převodu měřeného napětí na frekvenci pomocí jednoduché integrace. To umožňuje ve srovnání s mikrokontroléry, které mají vestavěné desetibitové ADC, získat větší rozlišení v širokém rozsahu měřených napětí. Mikrokontrolér vypočítává frekvenci, přepíná limity a zobrazuje výsledky měření na LED indikátoru. Detailní popis práci si můžete přečíst v článku, v přiloženém souboru, stejně jako zdrojový kód a soubor firmwaru
depositfiles.com/files/9p9spo2oo
Nyní o úpravě tohoto voltmetru. Dělič napětí jsem vyrobil rezistor R2 kompozitní - rezistor PTMN - 0,5 W 100 kOhm, ±0,25 % a do série s ním víceotáčkový trimr SP5-2 na 22 kOhm, rezistor R5 nastavil trimr SP3-39A na 15 kOhm. To bylo provedeno pro přesnou volbu odporu děliče napětí při nastavování voltmetru.
Voltmetr je namontován na desce s plošnými spoji. Tabule byla překreslena z článku v programu sprint layout, tiskový soubor je přiložen níže
depositfiles.com/files/rsbo4oebv
a zde je pečeť pro SMD součástky
depositfiles.com/files/zi6xq8x7f
Mikrokontrolér byl flashován pomocí programátoru STK 200/300 v programu CodeVisionAVR.
Pojistky pro CodeVisionAVR

Pojistky pro Pony Prog


Voltmetr je napájen transformátorovým zdrojem se stabilizátorem napětí na mikroobvodu 7815, sestaveným podle standardního obvodu. Zdroj je osazen na desce plošných spojů a na desce je i kompozitní rezistor R2 a R5. Soubor PCB je níže.
depositfiles.com/files/nsaa4kzkj
Fotografie hlavní desky voltmetru




Foto napájecího zdroje




A nyní je vše sestaveno


Nastavení voltmetru spočívá v nastavení nabíjecího proudu kondenzátoru C2 s rezistorem R3 a volbě odporu děliče napětí. Dělič je přednastaven pomocí trimovacích odporů - rezistor R2 na odpor 117 kOhm, rezistor R5 na odpor 13 kOhm. Na vstup zařízení je přiváděno stabilizované napětí v rozsahu 9...9,8 V, ovládané běžným voltmetrem. Rezistor R3 vyrovnává hodnoty seřízených a referenčních voltmetrů. Zvyšte napětí, dokud se voltmetr nepřepne na druhý rozsah měření. Pokud v tomto případě hodnoty voltmetru „zamrznou“, použijte rezistory R2 a R5 k přepnutí voltmetru na druhý rozsah, poté je třeba zopakovat nastavení s odporem R3. Do voltmetru je přiváděno maximální možné napětí až 100 V a hodnoty se upravují pomocí rezistorů R2 a R5. Dále přiveďte na vstup 5 až 10 V a v případě potřeby upravte hodnoty rezistorem R3. Hodnoty voltmetru jsou kontrolovány v celém rozsahu.
Fotografie odečtů voltmetru na prvním rozsahu a standardního zařízení Shch301-1.


Fotografie odečtů voltmetru na druhém rozsahu a standardního zařízení Shch301-1.

Voltmetr sestavený podle tohoto schématu vykazoval ve srovnání s čínskými multimetry vysokou přesnost měření, lze jej použít i jako laboratorní.
Pouzdro nebylo pro tento voltmetr vyrobeno, voltmetr byl zabudován do těla elektrolyzéru pro sledování napětí na elektrodách namísto standardního ručkového voltmetru.
Tento obvod voltmetru lze také převést na ampérmetr.
Schéma změn je uvedeno níže


Hodnoty se mohou pohybovat od 0,00 do 99,99A.
Desetinná čárka je pevná, nejvýznamnější číslice nesvítí při odečítání menším než 10A.
Dělič byl odstraněn, místo C4 je tam tantalový kondenzátor K53-4 6,8 μF - pro průměrování. Do kolektoru tranzistoru VT1 jsem přidal rezistor 1 ohm, kapacita je velká a alespoň mírně omezuje špičkový vybíjecí proud.
Pro stávající bočník je nutné přepočítat kapacitu C2: Cx = (Uread/Ushunt) * C2, kde Cx, μF je požadovaná kapacita kondenzátoru, Uread, mV je požadovaný maximální údaj ampérmetru, Ushunt, mV je napětí na bočníku odpovídající maximálnímu měřenému proudu C2 - 2,2 µF. Nechte 300 mV klesnout přes bočník. Pro 10A to vyjde: (1000/300)*2,2 = 7,33 µF. Je lepší zaokrouhlit kapacitu až na 8,2 µF. Bude nutné zvolit hodnotu odporu R4, bude menší než v původním zapojení. Mírně upravený firmware je připojen níže (stejný jako výsledek)

Jednoduchý voltmetr střídavého napětí o frekvenci 50 Hz je vyroben ve formě vestavěného modulu, který lze použít buď samostatně, nebo zabudovat do hotového zařízení.
Voltmetr je sestaven na mikrokontroléru PIC16F676 a 3-místném indikátoru a neobsahuje příliš mnoho dílů.

Hlavní vlastnosti voltmetru:
Tvar měřeného napětí je sinusový
Maximální hodnota měřeného napětí je 250 V;
Frekvence měřeného napětí - 40…60 Hz;
Rozlišení zobrazení výsledku měření je 1 V;
Napájecí napětí voltmetru je 7…15 V.
Průměrná spotřeba proudu - 20 mA
Dvě možnosti provedení: s a bez napájení na palubě
Jednostranné PCB
Kompaktní provedení
Zobrazení naměřených hodnot na 3místném LED indikátoru

Schematické schéma voltmetru pro měření střídavého napětí


Provedeno přímé měření střídavého napětí s následným výpočtem jeho hodnoty a výstupem do indikátoru. Měřené napětí je přivedeno na vstupní dělič vyrobený na R3, R4, R5 a přes oddělovací kondenzátor C4 je přivedeno na ADC vstup mikrokontroléru.

Rezistory R6 a R7 vytvářejí na vstupu ADC napětí 2,5 V (poloviční výkon). Kondenzátor C5 s relativně malou kapacitou obchází vstup ADC a pomáhá snižovat chyby měření. Mikrokontrolér organizuje činnost indikátoru v dynamickém režimu na základě přerušení od časovače.

--
Děkuji za pozornost!
Igor Kotov, šéfredaktor časopisu Datagor


▼ 🕗 01/07/14 ⚖️ 19,18 Kb ⇣ 238 Dobrý den, čtenáři! Jmenuji se Igor, je mi 45, jsem Sibiřan a nadšený amatérský elektroinženýr. Vymyslel jsem, vytvořil a udržuji tento nádherný web od roku 2006.
Již více než 10 let existuje náš časopis pouze na mé náklady.

Dobrý! Dárek je u konce. Pokud chcete soubory a užitečné články, pomozte mi!

Schematické schéma a popis podomácku vyrobeného digitálního ampérmetru vyrobeného na mikrokontroléru ATtiny13, programu a desce plošných spojů.

Kdysi dávno autor těchto řádků narazil na velmi zajímavé zařízení, narozené v SSSR, již v roce 1976 - bylo prostě rozdáno jako nepotřebné. Toto zařízení se jmenovalo ADZ-101U2 a byl typickým příkladem sovětského konstruktivismu: těžký dvacetikilogramový „kufr“ s madlem na přenášení nahoře a výkonným jednofázovým transformátorem uvnitř.

Nejzajímavější ale je, že tomuto „kufru“ zcela chyběl zadní panel – a vůbec ne proto, že se to zařízení podařilo „zasít“, ne. A tady šlo o to, že oba jeho panely byly... přední! Na jedné straně byl „kufr“ svařovací stroj a na druhé nabíječka autobaterií.

A pokud jako „svářeč“ nevyvolal žádné zvláštní emoce, nevadí, protože střídavého proudu je pouze 50 A; pak je „nabíječka“ v domácnosti rozhodně nezbytnou věcí. Testy zařízení potvrdily jeho plnou bojeschopnost (fungovalo i svařování!), ale samozřejmě to nebylo bez nedostatků.

Podstatou problému bylo, že standardní ampérmetr „nabíječky“ zmizel neznámým směrem a předchozí majitel zařízení za něj našel zcela „ekvivalentní“ náhradu - automobilový ampérmetr, zkroucený z nějakého vojenského náklaďáku, a mají velmi „informativní“ stupnici ±30 A!

Je jasné, že sledování nabití baterie (a nabíjecí proud je jen 3-6 A!) pomocí takového zařízení je mírně řečeno problematické - jako by vůbec neexistovalo...

Proto bylo rozhodnuto nahradit „truck display meter“ nějakým víceméně adekvátním zařízením, s jasnou stupnicí 0-10 A. Ideálním kandidátem pro tuto roli se jevil číselníkový ampérmetr se zabudovaným bočníkem - jeden z těch, které byly dříve použity téměř ve všech sovětských „nabíječkách“ a na mnoha dalších místech.

Hned první procházka elektroprodejnami a „poruchy“ však přinesla zklamání: ukazuje se, že nic, co by se vytouženému zařízení byť jen vzdáleně podobalo, se už dlouho neprodává...

A tak autor v té době ještě nebyl obeznámen s nekonečnými rozlohami čínských zázračných míst, takže jeho ruce znovu sáhly po páječce, v důsledku čehož bylo vyvinuto zařízení, jehož schéma je znázorněno na Obr. 1 a charakteristiky jsou v tabulce 1:

Tabulka 1. Charakteristiky zařízení.

Schematický diagram

Pro zobrazení výsledků měření v tomto ampérmetru bylo rozhodnuto použít dvojici 7segmentových LED indikátorů. Tyto indikátory, přestože jsou ve srovnání s novými LCD moduly typu 16xx poněkud archaické, mají také řadu nepopiratelných výhod: jsou mnohem spolehlivější a odolnější; nezhoršují se a nezakalí se kontaktem s ropnými produkty (a mastné ruce v garáži jsou běžnou věcí, čísla na LED indikátorech jsou jasnější a mnohem „čitelnější“ - zejména z dálky; a kromě toho LED nejsou strach z chladu v garáži – na rozdíl od LCD, které v mrazu jednoduše „oslepnou“.

No a posledním argumentem ve prospěch LED matrice - v kontextu tohoto vývoje - byl fakt, že se dlouhá 1602 prostě nevešla do standardního otvoru pro ampérmetr (kulatý a velmi malý!) na krytu nabíječky. Po rozhodnutí o typu indikátoru vyvstala další otázka - který mikrokontrolér použít jako základ pro toto zařízení.

Nebylo pochyb o tom, že tento obvod musí být postaven speciálně na MK - vytvoření ampérmetru na „rozptylu CMOS“ by mohlo poškodit vaši mysl. Na první pohled nejviditelnějším řešením je „workhorse“ ATtiny2313 - tento MK má poměrně rozvinutou architekturu a docela vhodný počet vstupně/výstupních linek pro připojení LED matice.

Zde se však ukázalo, že vše není tak jednoduché - koneckonců, pro měření proudu musí MK obsahovat analogově-digitální převodník, ale z nějakého důvodu inženýři Atmel nevybavili „2313th“ touto funkcí ... Rodina Meda je jiná věc: tyto čipy mají nutně „na desce“ modul ADC.

Ale na druhou stranu i ATMega8v - jako nejjednodušší zástupce "starší" rodiny - má mnohem větší funkčnost, než vyžaduje konstrukce jednoduchého ampérmetru. A to už není z pohledu klasického přístupu k designu nejlepší řešení!

Pod " klasický přístup navrhnout“ zde znamená tzv. „princip nezbytného minima“ (jehož horlivým zastáncem je navzdory novodobým „Arduinům“ autor těchto řádků), podle něhož by měl být jakýkoli systém navržen pomocí tzv. minimální možné množství zdrojů a konečný výsledek by měl obsahovat co nejméně nevyužitých prvků.Proto v souladu s tímto principem - jednoduché zařízení - jednoduchý mikrokontrolér a nic jiného!

Je pravda, že ne všechny jednoduché MK jsou pro tento úkol vhodné. Vezměte si například ATtinyl3 - má ADC, je jednoduchý a levný; Ano, je to tak, že nemá dostatek vstupně-výstupních linek - pro připojení matice dvou „sedmisegmentových zařízení“ ...

I když, pokud se trochu zasníte, pak může být tento problém zcela řešitelný - pomocí penny counter K176IE4 a jednoduchého algoritmu, který toto počítadlo řídí.

Navíc tento přístup dokonce má pozitivní stránky- za prvé, není třeba „zavěšovat“ odpor omezující proud na každý segment indikátoru (generátory proudu jsou již k dispozici ve výstupních stupních měřiče); a za druhé, v tomto obvodu můžete použít indikátor se společnou katodou i společnou anodou - pro přepnutí na " společná anoda"Musíte změnit zapojení tranzistorů VT1 a VT2, připojit pin 6 DD2 k vedení +9 V přes odpor 1 kOhm a připojit levý pin R3 k zemi."

Rýže. 1. Schematické schéma podomácku vyrobeného ampérmetru (až 10A) na mikrokontroléru ATtiny13.

Abyste mohli počítadlo ovládat pomocí MK, musíte použít pouze dvě linky: jednu pro počítací signál (C) a druhou pro resetovací signál (R).

Navíc se během testování zařízení ukázalo, že čip K176IE4 CMOS, připojený přímo k linkám MK, pracuje celkem spolehlivě se svými TTL úrovněmi - bez jakékoli další koordinace.

A další dvě linky MK ovládají klávesy VT1-VT2, čímž vytvářejí dynamickou indikaci. Fragment zdrojového kódu, kde je implementována procedura řízení čítače DD2, je uveden ve výpisu:

Rýže. 2. Kontrolní postup pro K176IE4.

Procedura je napsána v nízkoúrovňovém jazyce AVR-Assembler; lze jej však snadno přeložit do jakéhokoli jazyka vysoká úroveň. V registru Temp obdrží procedura číslo, které musí být odesláno do čítače K176IE4, aby se zobrazilo na indikátoru; linka 1 portu B mikrokontroléru je připojena ke vstupu resetování čítače (R) a linka 2 je připojena k jeho vstupu čítače (C).

Aby nedocházelo k blikání čísel v okamžiku přepnutí čítače, je před vyvoláním této procedury nutné zhasnout oba bity uzavřením tranzistorů VT1 a VT2 přiložením log.O na linky 0 a 4 portů B MK; Poté, co postup fungoval, můžete již rozsvítit jednu nebo druhou číslici indikátoru. Mimochodem, díky čítači K176IE4 můžete k libovolnému MK připojit indikační matici 7x4, a to pomocí pouze 6 I/O linek (dvě pro ovládání čítače a další čtyři pro dynamické přepínání bitů).

A pokud ke K176IE4 přidáte jako „partnera“ další počítadlo – desetidenní počítadlo K176IE8 – použijte jej ke „skenování“ výbojů; pak bude možné k MK připojit matici indikátoru až 10 známých, pro to bude vyhrazeno pouze 5 vstupně-výstupních linek (dvě pro ovládání K176IE8; dvě pro K176IE4; a ještě jedna pro zhasnutí indikátoru v daném okamžiku počítání K176IE4)!

V takovém případě bude algoritmus dynamické indikace zredukován na řízení čítače K176IE8, což je v mnoha ohledech podobné algoritmu pro přenos číslice do čítače K176IE4, uvedenému ve výše uvedeném seznamu.

Nevýhody takového zapojení matice indikátoru - kromě použití "extra" mikroobvodu - zahrnují nutnost zavedení do obvodu doplňkové jídlo+9 V, protože pokusy o napájení čítačů CMOS z +5 V, bohužel, byly neúspěšné...

Jako indikátor v toto zařízení Lze použít téměř jakýkoli duální „sedmisegmentový“ se společnými katodami, určený pro práci v obvodech s dynamickou indikací. Je také možné použít čtyřbitovou matici s použitím pouze dvou ze čtyř dostupných bitů.

Je pravda, že v procesu práce na obvodu ampérmetru vznikl malý problém - s připojením desetinné čárky: koneckonců by se měla rozsvítit v číslici vysokého řádu a ne svítit v číslici nízkého řádu.

A pokud uděláte vše „moudře“, pak by bylo hezké přidělit - pro dynamické ovládání právě této čárky - další nohu MK (protože K176IE4 neposkytuje žádné prostředky pro ovládání čárek) - za účelem "zavěšení" výstup indikátoru na něm, zodpovědný za čárky.

Ale protože všechny I/O linky MK byly již obsazeny, museli jsme se s tímto problémem vypořádat zdaleka ne elegantním způsobem: bylo rozhodnuto ponechat obě čárky neustále rozsvícené a napájet odpovídající výstup indikátoru „matice“ z vedení +9 V přes odpor omezující proud R3 (výběrem jeho odporu můžete vyrovnat jas záře čárky vzhledem k ostatním segmentům); a jednoduše zakryjte extra čárku v nízkém pořadí (zcela vpravo) kapkou černé nitro barvy.

Z technického hlediska lze takové řešení jen stěží označit za ideální; ale v očích "vymyšlené" Podobným způsobem Ta čárka vůbec nevychází...

Jako proudový snímač jsou použity dva paralelně zapojené odpory R1 a R2, každý o výkonu 5 W. Namísto dvojice R1 a R2 je docela možné nainstalovat jeden odpor s odporem 0,05 Ohm - v tomto případě by jeho výkon měl být alespoň 7 W.

Firmware mikrokontroléru navíc poskytuje možnost volby odporu měřicího bočníku - v tomto obvodu lze použít proudový snímač 0,05 ohmu i 0,1 ohmu.

Pro nastavení odporu použitého bočníku mikrokontroléru v konkrétním případě je nutné zapsat určitou hodnotu do paměťové buňky EEPROM umístěné na adrese 0x00 - pro odpor 0,1 Ohm to může být libovolné číslo menší než 128 ( v tomto případě MK vydělí výsledek měření 2); a při použití bočníku s odporem 0,05 Ohm by mělo být do této buňky zapsáno číslo větší než 128.

A pokud plánujete provozovat zařízení s 0,05-ohmovým bočníkem znázorněným na schématu, nemusíte se vůbec starat o zápis zadané buňky, protože nový (nebo „vymazaný na nulu“) MK bude mít ve všech paměťových buňkách číslo 255 (0xFF).

Zařízení lze napájet buď ze samostatného zdroje - napětím minimálně 12 V, nebo z napájecího transformátoru samotné nabíječky. Pokud je napájení napájeno z nabíjecího transformátoru, je vhodné k tomu použít samostatné vinutí, které není nijak spojeno s nabíjecím obvodem; je však možné napájet ampérmetr z jednoho z nabíjecích vinutí.

Napájecí napětí je v tomto případě nutné odebírat před usměrňovacím můstkem „nabíječky“ (tedy přímo z vinutí) a na přerušení obou silových vodičů ampérmetru je nutné připojit rezistor 75 Ohm/1 W. Rezistory jsou nezbytné k ochraně „záporných“ diod můstku VD1-4 před průchodem části nabíjecího proudu přes ně.

Faktem je, že pokud připojíte zařízení k nabíjecímu vinutí bez instalace těchto odporů, pak, s přihlédnutím ke společné „země“ můstku VD1-4 a diodového můstku nabíječky, bude asi polovina nabíjecího proudu baterie vraťte se do vinutí nikoli přes výkonné diody usměrňovače nabíječky a přes „negativní“ rameno můstku VD1-4, což způsobuje silné zahřívání nízkoenergetického 1N4007.

Instalace těchto odporů omezí napájecí proud zařízení a ochrání diodový můstek VD1-4 před tokem nabíjecího proudu, který nyní téměř úplně poteče „správným“ obvodem - přes výkonné diody usměrňovače nabíječky.

Schematický diagram

Deska s plošnými spoji pro tento ampérmetr byla vyvinuta pro konkrétní místa v pouzdře konkrétní nabíječky; jeho nákres je na obr. 3.

Matice indikátoru se instaluje samostatně - na malou desku (30x40 kus „prkénka“), která je připevněna k hlavní desce pomocí šroubů M2,5 přes distanční pouzdra na straně instalace; a připojuje se k němu 10-žilovým kabelem.

Další součástí výsledného „sendviče“ je dekorativní přední panel z plexiskla, nalakovaný z rubové strany nitro barvou z plechovky (pouze malý obdélník – „okénko“ pro indikátor) by měl zůstat nenatřený.

Čelní panel je také připevněn k základní desce ze strany instalace (pomocí šroubů M3 s distančními pouzdry - také připevňují zařízení k pouzdru nabíječky). Tištěné stopy silnoproudého obvodu směřující k rezistorům R1 a R2 by měly být provedeny co nejširší a vývody rezistorů by k nim měly být připájeny po celé délce a současně vyztužovat instalaci silnou vrstvou pájky.

Je vhodné použít dva šrouby M3 jako vývody pro připojení zařízení k nabíječce, připájení jejich hlav k desce a jejich zajištění na druhé straně maticemi.

Rýže. 3. Plošný spoj pro obvod digitálního ampérmetru na mikrokontroléru.

Program

Při zápisu „firmwaru“ do MK musí být nakonfigurován pro provoz na frekvenci 1,2 MHz z generátoru interních hodin. K tomu je třeba zvolit hodinovou frekvenci rovnou 9,6 MHz a vnitřní hodinový dělič by měl být povolen na 8.

Pro zvýšení provozní spolehlivosti je také vhodné aktivovat interní supervizor napájení (modul BOD) nastavením na reset MK při poklesu napájecího napětí pod 2,7 V.

Všechna nastavení se provádějí zápisem odpovídajících hodnot do konfigurace Pojistkové buňky: SUT1=1, SUT0=0, CKDIV8=0, BODLEVEL1 =0, BODLEVELO=1, WDTON=1. Zbytek „pojistek“ lze ponechat jako výchozí.

Firmware pro mikrokontrolér a desku plošných spojů ve formátu Sprint Layout – ke stažení.

Rýže. 3. Deska ampérmetru pro Attiny13 sestavena.

Rýže. 4. Deska ampérmetru na Attiny13 sestavená (pohled zezadu).

Loni v létě jsem na přání kamaráda vyvinul obvod pro digitální voltmetr a ampérmetr. Jak bylo požadováno, toto měřící zařízení musí být ekonomický. Proto byl jako indikátory pro zobrazování informací zvolen jednořádkový displej z tekutých krystalů. Obecně byl tento ampérvoltmetr určen ke sledování vybíjení autobaterie. A baterie běžící na motoru malého vodního čerpadla se vybíjela. Čerpadlo pumpovalo vodu přes filtr a znovu ji vracelo přes oblázky do malého jezírka ve venkovském domě.

Obecně jsem se nehrabal v detailech tohoto vtipu. Není to tak dávno, co se mi tento voltmetr znovu dostal do rukou, abych dokončil program. Vše funguje podle očekávání, ale je tu ještě jeden požadavek na instalaci LED diody indikující činnost mikrokontroléru. Faktem je, že jednoho dne kvůli závadě na desce plošných spojů došlo ke ztrátě napájení mikrokontroléru, ten přirozeně přestal fungovat a jelikož LCD displej má vlastní ovladač, data se do něj načetla dříve, napětí na baterie a proud spotřebovaný čerpadlem zůstal na obrazovce indikátoru. Dříve jsem o takové nepříjemné události nepřemýšlel, nyní budu muset tuto záležitost zohlednit v programu zařízení a jejich obvodů. Jinak budete obdivovat krásná čísla na displeji, ale ve skutečnosti už všechno dávno shořelo. Obecně byla baterie zcela vybitá, což, jak řekl, bylo pro přítele tehdy velmi špatné.
Schéma zařízení s indikační LED je na obrázku.

Obvod je založen na mikrokontroléru PIC16F676 a LCD indikátoru. Protože to vše funguje výhradně v teplé sezóně, lze indikátor a ovladač zakoupit nejlevněji. Zvolený operační zesilovač byl také vhodný - LM358N, levný a s rozsahem provozních teplot od 0 do +70.
Pro převod analogových hodnot (digitalizaci) napětí a proudu je zvoleno stabilizované napájecí napětí mikrokontroléru +5V. To znamená, že při desetibitové digitalizaci analogového signálu bude každý bit odpovídat - 5V = 5000 mV = 5000/1024 = 4,8828125 mV. Tato hodnota se v programu vynásobí 2 a dostaneme 9,765625 mV na jeden bit binárního kódu. A pro správné zobrazení informací na LCD obrazovce potřebujeme, aby se jedna číslice rovnala 10 mV nebo 0,01 V. Proto jsou v obvodu upraveny měřící obvody. Pro napětí se jedná o nastavitelný dělič složený z rezistorů R5 a R7. Pro korekci aktuálních hodnot se používá škálovací zesilovač, namontovaný na jednom z operačních zesilovačů mikroobvodu DA1 - DA1.2. Koeficient přenosu tohoto zesilovače se nastavuje pomocí 33k rezistoru R3. Je lepší, když jsou oba ladicí odpory víceotáčkové. Při použití napětí přesně +5 V pro digitalizaci je tedy zakázáno přímé připojení signálů na vstupy mikrokontroléru. Zbývající operační zesilovač, zapojený mezi R5 a R7 a vstup RA1 čipu DD1, je opakovač. Slouží ke snížení dopadu šumu a impulsního rušení na digitalizaci díky stoprocentně negativní, frekvenčně nezávislé zpětné vazbě. Pro snížení šumu a rušení při převodu aktuální hodnoty je použit filtr ve tvaru U skládající se z C1, C2 a R4. Ve většině případů není nutné C2 instalovat.

Jako proudový snímač, rezistor R2, se používá domácí tovární bočník 20A - 75ShSU3-20-0,5. Při proudu procházejícím bočníkem 20A na něm poklesne napětí 0,075 V (podle datasheetu pro bočník). To znamená, že aby na vstupu regulátoru byly dva volty, mělo by být zesílení zesilovače přibližně 2V/0,075 = 26. Přibližně je to proto, že naše rozlišení digitalizace není 0,01 V, ale 0,09765625 V. Samozřejmě je možné použít podomácku vyrobené bočníky úpravou zesílení zesilovače DA1.2. Zisk tohoto zesilovače se rovná poměru hodnot rezistorů R1 a R3, Kus = R3/R1.
A tak na základě výše uvedeného má voltmetr horní hranici 50 voltů a ampérmetr horní hranici 20 ampér, i když s bočníkem určeným pro 50 ampér naměří 50A. Lze jej tedy úspěšně nainstalovat do jiných zařízení.
Nyní o úpravě, která zahrnuje přidání indikační LED. V programu byly provedeny malé změny a nyní, když ovladač pracuje, LED bliká s frekvencí přibližně 2 Hz. Doba svitu LED byla zvolena na 25 ms, aby se ušetřily peníze. Na displeji by bylo možné zobrazit blikající kurzor, ale říkali, že s LED by to bylo přehlednější a efektivnější. Vypadá to, že je to ono. Hodně štěstí. K.V.Yu


.

Jedna z možností pro hotové zařízení implementované Alexeyem. Bohužel neznám příjmení. Děkujeme mu za jeho práci a fotografie.



mob_info