8-900-374-94-44
Главная » Измерение и контроль » Двухдиапазонный цифровой вольтметр на микроконтроллере Atmega8
В это статье приводится пример простой схемы цифрового вольтметра способного производить измерения в двух диапазонах. Основа вольтметра – микроконтроллер Atmega8 фирмы ATMEL Corporation.
Схема достаточно проста. Поскольку в схеме вольтметра применена динамическая индикация отпала необходимость в токоограничивающих резисторах в цепи индикатора BT-M51DRD.
В случае если возникнет необходимость поднять входное сопротивление вольтметра (хотя 300 кОм вполне достаточно), то для этого нужно будет заменить операционный усилитель LM358 на другой с входной частью на полевых транзисторах, к примеру, ОУ TL082.
Так же будет необходимо пересчитать и делители напряжений на входе на резисторах R1, R4 и R2, R6. В качестве источника опорного напряжения применен управляемый стабилизатор TL431. Фильтр для АЦП микроконтроллера Atmega8 выполнен на L1C3.
В конструкции цифрового вольтметра применены SMD резисторы и конденсаторы размера 0805. Индикатор с общим анодом. Плата изготовлена по технологии ЛУТ на двухстороннем текстолите.
Работа микроконтроллера Atmega8 в данном устройстве организована от внутреннего 8 МГц генератора. В печатке не предусмотрен разъем для внутрисхемного программирования. Просто подпаиваем провода от AVR программатора к соответствующим контактам на плате. Для сигналов RESET и MOSI на плате подготовлены 2 контактные площадки. Для сигнальных линий MISO и SCK можно взять выводы 2 и 3 индикатора.
Фьюзы при программировании микроконтроллера выставляем следующим образом:
Первым делом путем подбора сопротивления резистора R23 выставляем образцовое опорное напряжение на ножке 21 (AREF) в районе 2,5…2,6 вольт.
Далее подбираем сопротивления для каждого из диапазонов (первый – R17, второй – R16), чтобы отображаемое напряжение точно соответствовало фактическому. Уменьшение данных сопротивлений уменьшает показание на индикаторе. От подобранных номиналов зависит точность измерения цифрового вольтметра.
Скачать прошивку (886 bytes, скачано: 1 162)
Источник: radiokot.ru
Тестер транзисторов / ESR-метр / генератор
Многофункциональный прибор для проверки транзисторов, диодов, тиристоров…
Подробнее
Блок питания 0…30В/3A
Набор для сборки регулируемого блока питания…
Подробнее
Отправить сообщение об ошибке.
Технические характеристики:
Напряжение питания: 6..14 В
Потребляемый ток:
Число разрядов индикатора: 3
Диапазон измерения: от 0 до 50 В
Шаг измерения: 0,1 В
Расчетная погрешность 0,3%
Принципиальная схема вольтметра показана на рис.1.
Рис.1.
Краткое описание схемы.
Входное напряжение питания ограничивается и стабилизируется микросхемой 7805. Диод VD1 служит для защиты от перепутывания полярности.
Измеряемое напряжение через делитель R1 R2 поступает на вход АЦП микроконтроллера и преобразуется в цифровой код. Для сглаживания пульсаций код усредняется по 16 замерам. Далее код масштабируется и величина напряжения раскладывается на десятичные разряды (десятки, единицы и десятые доли вольт). Полученные величины поочередно выводятся в соответствующие разряды индикатора методом динамической индикации. Резисторы R4.
.R11 ограничивают ток сегментов индикатора до безопасных значений.
Детали и настройка.
Резистор R1 желательно применить прецизионный, например типа С2-36 с допуском 0,5% или С2-29В-0,125 с допуском 0,25-0,5%. Резистор R2 подстроечный многооборотный, например типа 3296W. Резисторы R3-R11 мощностью 0,125-0,5Вт с допуском ±10%, например С2-33, CF1/4 и т.п. Конденсаторы С1 и С2 любые электролитические на температуру 105С и емкостью 22-47мкФ. Конденсатор С3 керамический, например К10-17Б. Диод VD1 заменить на 1N4148 или более мощные КД247, 1N4001 и т.п. Стабилизатор напряжения на 5В DA1 любой в корпусе TO-220, например КР142ЕН5А и т.п.
Для настройки устройства на его вход подают образцовое напряжение около 50В (но не более этого значения 🙂 ) и регулируя R2 добиваются совпадения показаний вольтметра с образцовым напряжением. После этого ось подстроечного резистора контрится быстросохнущей нитрокраской или цапон лаком.
Замечания по конструированию и результаты испытаний.
1) При динамическом управлении светодиодными индикаторами надо учесть эффект накопления заряда в светодиодах. Если мы просто снимем напряжение с сегмента, то в накопленные в диффузной емкости pn перехода заряды будут некоторое время вызывать свечение индикатора, пока емкость перехода полностью не разрядится.
Это приводит к неприятной паразитной подсветке индикатора. Поэтому, для быстрого рассасывания этого заряда и четкого гашения индикатора надо подавать на сегменты напряжение обратной полярности (например для индикатора с общим анодом на сегменты-катоды надо подавать высокий уровень 5В, а на аноды низкий уровень 0В)
2) Точность микроконтроллерных вольтметров с 10 разрядным АЦП не очень высока и составляет примерно 0,3%
Она вычисляется так — это ошибка дискретизации 1LSB + погрешность нелинейности, по даташиту это 2LSB. Общая ошибка будет 3LSB, а относительная погрешность 3/1024~0,3%
Абсолютная погрешность показаний 50В*0,3=±0,15В
При этом разница между завышенными и заниженными показаниями вдвое больше и равна 0,3В.
Иначе говоря, настраивать прибор надо так, чтобы отклонения его показаний были бы не односторонними, а симметричными относительно заданной характеристики.
Результаты сравнения показаний вольтмера и промышленного прибора Щ300 показаны в табл.1
| Показания Щ300, В | Показания вольтметра, В | Относительная погрешность, % |
| 2,97 | 2,8 | -0,34 |
| 7,96 | 7,8 | -0,32 |
| 13,03 | 12,9 | -0,26 |
| 18,04 | 17,9 | -0,28 |
| 23,03 | 22,9 | -0,26 |
| 28,01 | 28,0 | -0,02 |
| 33,03 | 33,0 | -0,06 |
| 38,00 | 38,0 | 0 |
| 43,00 | 43,1 | 0,2 |
| 48,00 | 48,1 | 0,2 |
Проверочная макетная платка 🙂
Прошивка и исходный текст программы.
Микроконтроллер настроен на работу с внутренним RC генератором частотой 2МГц.
Фьюз биты устанавливаются в следующие значения: CKSEL=0100, SUT=10.
Блок схема программы, ее исходный текст на языке С (для компилятора WinAVR) и
hex файл прошивки см в архиве: volt.zip
Литература.
Есть хороший сайт, где можно почитать о работе АЦП в микроконтроллерах AVR http://www.avrlab.com/node/94
Этот проект предназначен для отображения положительного и отрицательного напряжения и потребляемого тока для существующего биполярного (+ve и -ve) источника питания постоянного тока, который выполнен в виде модуля для удобного добавления на переднюю панель.
Большинство доступных модулей либо не могут считывать отрицательные напряжения и токи, либо являются дорогостоящими для любителя. Схема проста и требует одного положительного источника питания (от 8 до 12 В постоянного тока).
См. полную схему:
Здесь микроконтроллер ATMEGA8 является сердцем проекта.
Каналы АЦП микроконтроллера непрерывно считывают напряжения, доступные на 4 контактах (23, 24, 25 и 26), затем обрабатывают и отображают на 2-строчном 16-колоночном ЖК-дисплее.
Положительное напряжение делится с помощью делителей сопротивления, а отрицательное напряжение преобразуется в положительное напряжение с помощью LM358 (один операционный усилитель используется из двойного операционного усилителя IC) и питается от отдельного источника питания 6 В через фиксированный стабилизатор напряжения IC 7806. Остальная цепь питается от другого фиксированного стабилизатора напряжения IC 7805.
Ток измеряется с помощью модулей ACS712-5A, которые могут измерять ток в диапазоне от -5 А до +5 А. Два аналогичных модуля ACS712-5A используются для измерения положительного и отрицательного тока, а схема и способ подключения модулей показаны ниже.
Первоначальная настройка/калибровка:
После того, как компоненты припаяны к печатной плате (здесь используется печатная плата общего назначения) в соответствии со схемой, файл BipolarVAmeter.
HEX должен быть загружен в ATMEGA8 с помощью любого подходящего программатора, использующего порт ISP. .
После подключения источника питания к цепи (рекомендуется батарея 9 В) включите питание цепи. Теперь подключите положительный и отрицательный разъемы источника питания к входу для положительного напряжения и входу для отрицательного напряжения для измерения напряжения. Считайте входные напряжения на мультиметре (режим напряжения) и отрегулируйте подстроечные потенциометры 200K для отображения того же напряжения на ЖК-дисплее.
Для калибровки показаний тока соедините последовательно два модуля ACS712-5A, как показано на рисунке, с мультиметром в режиме 10 А. Необходимо сделать небольшую печатную плату с двумя кнопками, подключенными к контактам 4 и 5 ATMEGA8. Теперь перезапустите схему, выключив и включив питание (или нажмите кнопку сброса).
Считывание текущего расхода в амперах на мультиметре, ЖК-дисплее для положительных и отрицательных значений.
если на ЖК-дисплее отображается нулевое значение (0,0 А), поменяйте местами входы питания для конкретного модуля ACS712-5A после отключения питания цепи.
Если отображаемое значение (ампер) не соответствует значению мультиметра, запишите процент ошибки для положительных и отрицательных ампер на ЖК-дисплее, относительно. до многометрового значения.
Теперь сбросьте схему и просто нажмите любую кнопку, пока на ЖК-дисплее отображается название проекта (упрощенный биполярный вольт-амперметр).
Некоторые коэффициенты умножения для отрицательных и положительных значений ампер отображаются последовательно. Нажмите кнопки BUTTON_UP или BUTTON_DN, чтобы увеличить или уменьшить значения в соответствии с наблюдаемой процентной ошибкой. Теперь счетчик отображает ток в амперах с исправленными значениями.
Описанный выше процесс необходимо повторять до тех пор, пока значения тока, отображаемые на ЖК-дисплее, не совпадут со значением на мультиметре.
После завершения начальной настройки и калибровки схема готова к использованию. Здесь показана схема подключения модуля Volt Amp к существующему источнику питания и окончательная сборка на передней панели.
НАСЛАЖДАЙТЕСЬ. ВСЕГО НАИЛУЧШЕГО.
щелкните ссылку / вложение, чтобы загрузить файл и переименовать его в BipolarVAmeter.HEX , затем загрузите его в ATMEGA8 с помощью любого подходящего программатора AVR.
Этот проект является РАСШИРЕНИЕМ для проекта упрощенного вольт-амперметра, который отображает ватты и сводку в дополнение к вольтам и амперам как для положительного, так и для отрицательного напряжения постоянного тока и потребляемого тока.
Основное отличие состоит в том, что ЖК-дисплей должен быть заменен на 4 строки по 16 столбцов вместо 2 строк по 16 столбцов.
В цепи нет изменений. Запишите новый шестнадцатеричный код, доступный ниже (скачайте, нажав на ссылку), в ATMEGA8. Значение WATTS получается путем умножения напряжения и потребляемого тока. Сводка содержит общий ток и общую мощность (как положительную, так и отрицательную потребляемую мощность).
Изготовьте подходящую панель для ЖК-дисплея 16×4. Остальные вещи такие же, как описано выше.
НАСЛАЖДАЙТЕСЬ. УДАЧИ
щелкните ссылку / вложение, чтобы загрузить файл и переименуйте его в BipolarVAWmeter.HEX , затем загрузите в ATMEGA8 с помощью любого подходящего программатора AVR.
ПРОЕКТИРОВАНИЕ И КОНСТРУКЦИЯ ЦИФРОВОГО ВОЛЬТМЕТРА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МИКРОКОНТРОЛЛЕРА AVR ATMEGA8 Микроконтроллер ATMEGA8, который представляет собой прибор, используемый для измерения разности электрических потенциалов между двумя точками в электрическая цепь.
Цифровой вольтметр дает числовое отображение напряжения, тока или сопротивления с помощью аналого-цифрового преобразователя. Цифровые вольтметры могут измерять диапазон напряжений переменного тока (AC), напряжения постоянного тока (DC) или как переменного, так и постоянного напряжения. Устройства обычно отображают от трех до семи цифр.
ГЛАВА ПЕРВАЯ
1.2 ПРЕДПОСЫЛКИ ИССЛЕДОВАНИЯ
Цифровой вольтметр – это прибор, который измеряет напряжение или падение напряжения в цепи. Цифровой вольтметр использует полупроводниковые компоненты и отображает значения в цифровом виде. Как правило, цифровые вольтметры (цифровые вольтметры) могут использоваться для определения чрезмерного сопротивления, которое может указывать на обрыв цепи или заземление. Они также используются для определения низкого напряжения или падения напряжения, которые могут указывать на плохое соединение.
Обычно доступны настольные, монтируемые в стойку и портативные устройства. Устройства с батарейным питанием не требуют подключения к сети. Цифровые вольтметры со слышимостью непрерывности издают звуковой сигнал при касании щупов. Устройства с аналоговыми гистограммами отображают показания состояния, такие как заряд батареи, уровень сигнала и непрерывность. 
1.3 ЗНАЧИМОСТЬ ПРОЕКТА
1.
4 ПРЕИМУЩЕСТВА ПРОЕКТА
Они имеют очень высокое входное сопротивление. 1.6 ОРГАНИЗАЦИЯ РАБОТ ПО ПРОЕКТУ
Различные этапы разработки этого проекта должным образом разбиты на пять глав. для повышения всестороннего и краткого чтения. В этом тезисе проект организован последовательно следующим образом:
Первая глава этой работы посвящена введению в цифровой вольтметр.
НАЖМИТЕ ЗДЕСЬ ДЛЯ ДОПОЛНИТЕЛЬНЫХ ТЕМ/МАТЕРИАЛОВ
Этот материал представляет собой полный и тщательно проработанный проектный материал исключительно для академических целей, который был одобрен различными преподавателями из различных высших учебных заведений. Мы делаем реферат и первую главу видимыми для всех.
Все темы проекта на этом сайте состоят из 5 (пяти) полных глав.
Каждый материал проекта включает в себя: Аннотация + Введение + и т. д. + Обзор литературы + методология + и т. д. + Заключение + Рекомендация + Ссылки/Библиография.
Кому: » СКАЧАТЬ » полный материал по данной теме выше нажмите «ЗДЕСЬ»
Вы хотите наши Банковские счета 9021 3 ? пожалуйста, нажмите ЗДЕСЬ
Для просмотра других связанных тем не видел вашей темы на нашем сайте, но хотите подтвердить доступность вашей темы нажмите ЗДЕСЬ
Вы хотите, чтобы мы исследовали для вашей новой темы? если да, нажмите » ЗДЕСЬ »
У вас есть вопросы по поводу нашей почты/услуг? Нажмите Здесь для ответов на ваши вопросы
Вы также можете посетить нашу страницу в Facebook по телефону FB.