Схема. Цифровой вольтметр сетевого напряжения

      Когда автору понадобилось устройство для постоянного измерения напряжения сети в жилом помещении, вариант с использованием мультиметра был отвергнут из-за его батарейного питания и необходимости использования соединительных проводов. Их наличие не только неэстетично, но и опасно для людей и домашних животных. Найти простую схему цифрового вольтметра переменного тока автору не удалось, что и послужило поводом к разработке прибора, собранного из широкодоступных деталей и позволяющего измерять сетевое напряжение с выводом результата на светодиодный индикатор. Внешний вид сетевого разветвителя, в который встроен предлагаемый вольтметр, показан на рис. 1.

      Схема прибора — на рис. 2. Вольтметр содержит следующие узлы: U1 — импульсный источник питания с выходным напряжением 9 В, стабилизатор напряжения на микросхеме DA2 с выходным напряжением 5 В для питания микросхем DA1 и DD1, делитель напряжения сети на резисторах R1—R4, выпрямитель на ОУ DA1.1 и диоде VD2, фильтр НЧ R8R9C3C6, повторитель напряжения на ОУ DA1.2, микроконтроллер DD1 с встроенным АЦП, индикатор HG1, разряды которого переключают транзисторы VT1—VT3, а ток через его элементы ограничивают резисторы R11—R17. Конденсатор С1 снижает влияние импульсных помех, проникающих из электросети, на показания прибора. Стабилитрон VD1 защищает микросхему DA2 от аварийного скачка напряжения с выхода ИИП U1, а конденсаторы С2, С4, С5, С7, С8. С10, С11 обеспечивают её устойчивую работу. На схеме не показаны выключатель и розетка сетевого разветвителя, так как они не входят в предлагаемое устройство. Оно размещено в центральной части разветвителя вместо ранее находившейся там розетки.

      При включении питания цепь R10C9 формирует импульс на выводе 4 микроконтроллера DD1, устанавливающий его в исходное состояние Напряжение сети через делитель R1—R4 поступает на выпрямитель (DA1.1, VD2, R5, R6). Применение ОУ DA1.1 существенно ослабляет влияние нелинейности характеристики диода VD2 в области прямой проводимости. Выпрямленное пульсирующее напряжение, сглаженное двухзвенным фильтром НЧ R8R9C3C6, поступает на повторитель напряжения на ОУ DA1.2, который имеет низкое выходное сопротивление для согласования с входом встроенного АЦП микроконтроллера DD1 (вывод 3). Микроконтроллер по программе обрабатывает сигнал с выхода АЦП и два раза в секунду выводит результат на индикатор HG1.

      Прибор собран на пяти печатных платах, одна из которых промышленного изготовления, на ней размещён ИИП U1. Это доработанный блок питания от зарядного устройства SH9-3AB для сотового телефона. Доработка заключается в повышении выходного напряжения. для чего содержащийся в нем единственный стабилитрон с напряжением стабилизации 6,2 В заменён стабилитроном 1N4739A на 9 В. Остальные платы — самодельные из односторонне фольгированного стеклотекстолита. Микросхема стабилизатора напряжения DA2, стабилитрон VD1 и конденсаторы С2, С4, С5, С7, С8 размещены на плате показанной на рис. 3. Делитель напряжения сети, выпрямитель и повторитель напряжения — на плате, чертёж которой показан на рис. 4 Микроконтроллер DD1 установлен на плате — рис. 5. Плата индикатора HG1 показана на рис. 6.

      Все они размещены на месте розетки, удалённой из разветвителя, и закреплены в нём эпоксидным клеем. К плате индикатора (рис. 6) примыкает плата микроконтроллера DD1 (см. рис. 5), к ней — плата выпрямителя (см. рис. 4), далее плата стабилизатора напряжения 5 В (см. рис. 3). Между платами проложен изоляционный материал. Плата ИИП U1 расположена сбоку перпендикулярно другим платам в свободном месте корпуса. Внешний вид устройства со снятой крышкой корпуса показан на фото рис. 7.

      Коды из файла v_676.hex с помощью программатора записывают в память микроконтроллера DD1. Временно соединяют верхний по схеме вывод резистора R1 с общим проводом устройства — нижним по схеме выводом конденсатора С1. Также временно разрывают цепь питания +5 В микросхем DA1 и DD1 от вывода 3 микросхемы стабилизатора напряжения DA2. На время налаживания устройство включают в сеть через регулируемый автотрансформатор (ЛАТР) так, чтобы общий провод соединялся с нулевым проводом сети. Изменяя напряжение автотрансформатора в интервале 180…240 В, необходимо убедиться в стабильности напряжения 9 В на выходе ИИП U1 и напряжения 5 В на выходе стабилизатора напряжения DA2 (вывод 3). После этого восстанавливают цепь питания микросхем DA1 и DD1. Разрывают временное соединение верхнего по схеме вывода резистора R1 с общим проводом устройства. Сравнивают показания индикатора HG1 с показаниями образцового вольтметра переменного тока точностью не хуже 1 %. Движком подстроечного резистора R4 устанавливают показания индикатора HG1 равным показаниям образцового вольтметра.

Прилагаемые файлы:   cv220.zip

В. СУРОВ, г. Горно-Алтайск
«Радио» №5 2012г.

Похожие статьи:
Цифровой ампервольтметр для лабораторного источника питания
Устройство защиты от аварийного напряжения сети
Вольтметр переменного напряжения
Цифровой вольтметр для лабораторного БП