Схема. Вольтметр постоянного тока с матричным индикатором на светодиодах
Предлагаемый вольтметр благодаря индикатору большого размера и автоматическому выбору предела измерения можно использовать как демонстрационный, например, в радиокружках.
При разработке данного устройства была поставлена задача создать простой цифровой вольтметр с индикатором, показания которого видны с расстояния нескольких метров, поэтому он составлен из большого числа отдельных светодиодов. Схема вольтметра показана на рис. 1. Он предназначен для измерения постоянного напряжения до 999 В. Весь интервал измеряемых напряжений разбит на три предела: 9,99; 99 и 999 В выбор которых осуществляется автоматически.
Основой устройства является микроконтроллер DD1, его тактирование осуществляется от внутреннего генератора, работающего на частоте 8 МГц. Входное напряжение поступает на переключаемый микроконтроллером делитель напряжения на резисторах R1, R2, R4—R6. Если входное напряжение менее 9,99 В, линии порта РС4 и РС5 (выводы 27 и 28 микроконтроллера DD1) находятся в состоянии высокого импеданса. В этом случае коэффициент деления резистивного делителя (R1R2R4) равен 4, а напряжение, поступающее на вход встроенного АЦП микроконтроллера (линия порта РСО), дополнительно фильтруется ФНЧ R3C3. Источник образцового напряжения использован встроенный напряжением 2.56 В.
Если входное напряжение превысит 10 В, линия порта РС4 (вывод 27 микроконтроллера DD1) перейдет в проводящее состояние и подключит левый по схеме вывод резистора R6 к общему проводу, т. е. параллельно резистору R1. При этом коэффициент деления входного делителя напряжения возрастет до 40 и верхний предел измерения составит 99,9 В. Если на этом пределе входное напряжение станет менее 10 В, линия порта РС4 переключится в состояние высокого импеданса и коэффициент деления резистивного делителя снова уменьшится до 4 Когда входное напряжение превысит 100 В, линия порта РС5 (вывод 28 DD1) перейдет в проводящее состояние и подключит левый по схеме вывод резистора R5 к общему проводу, т. е. параллельно резисторам R1 и R6, увеличивая коэффициент деления входного напряжения до 400. В этом случае верхний предел измерения составит 999 В.
Разделение целых и десятых долей вольта в зависимости от предела измерения осуществляется светодиодами HL46 или HL47, которые выполняют функции десятичных запятых матричного индикатора. Сам индикатор представляет собой матрицу из 45 светодиодов HL1—HL45.
Питание устройства осуществляется от аккумулятора сотового телефона, но можно применить стабилизированный сетевой блок питания с выходным напряжением 5 В, например, зарядное устройство сотового телефона. При напряжении питания 4,2 В потребляемый ток составляет около 30 мА.
Большинство элементов, кроме аккумулятора G1, выключателя питания SA1 и резистора R2, смонтированы на печатной плате из двусторонне фольгированного стеклотекстолита, чертеж которой показан на рис. 2. Применены резисторы МЛТ, С2-23, оксидный конденсатор — импортный, остальные К10-17, причем С1 — для поверхностного монтажа. Светодиоды ARL-5613UYD можно заменить на светодиоды ARL-5613URD красного цвета свечения, выключатель питания и аккумулятор могут быть любого типа. Внешний вид смонтированного устройства показан на рис. 3 и рис. 4.
При программировании микроконтроллера его конфигурацию устанавливают в соответствии с рис. 5. Налаживание начинают с подключения параллельно входу устройства образцового вольтметра. «Вход +» соединяют с плюсовой линией питания и подборкой резистора R2 добиваются одинаковых показаний светодиодного индикатора с индикатором образцового вольтметра. Затем подают на вход напряжение 20…30 В от стабилизированного источника и подборкой резистора R6 также уравнивают показания. Далее увеличивают входное напряжение 150…200 В и уравнивают показания подборкой резистора R5.
Прилагаемые файлы: 08_20_33__21_04_2010.zip
М. ОЗОЛИН, с. Красный Яр Томской обл.
«Радио» №4 2010г.
