自動レンジ選択付きDC電圧計。スキーム、説明

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自動レンジ選択機能付きの DC 電圧計。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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このデバイスを開発するとき、限界値を自動選択し、最大 999 V の電圧測定を提供し、消費電流が小さいデジタル DC 電圧計をできるだけシンプルにするという課題が設定されました。開発したデバイスのスキームを図に示します。 1. その基盤は DD1 マイクロコントローラーであり、プログラムに従って動作します。そのコードは表に示されています。

自動範囲選択付きDC電圧計
図。 1

測定された電圧は、抵抗分圧器と高周波ノイズを抑制する C3R1 ローパスフィルターを介して、マイクロコントローラーに組み込まれた ADC の入力 (ピン 5) に供給されます。 ADC の基準電圧として、マイコンに内蔵された 2,56 V の電圧源を使用しましたが、入力電圧が 10 V 未満の場合、DD2 マイコンの PBI および PB6 ポートライン (ピン 7 および 1) はハイレベルになります。抵抗状態。この場合、ADC の入力分圧器の分圧比は 4 (分圧器の上アームは R3 と R6、下アームは R2) で、入力電圧は XNUMX 分の XNUMX ボルトの精度で測定されます。

入力電圧が 10 V を超える場合、PB1 ポートラインを使用して、DD1 マイクロコントローラーは抵抗 R2 を抵抗 R9 と並列に接続し、入力電圧分割係数を 40 に増加します。この場合、測定の上限は 999 V になります。この制限の電圧が 10 V 未満になると、DD1 マイクロコントローラーのライン PB2 および PB6 ポート (ピン 7 および 1) が高抵抗状態に切り替わり、入力分圧器の分圧係数が再び 4 に減少します。入力電圧が 100 V 以上に達すると、PB2 ポートラインを使用して、DD1 マイクロコントローラーは抵抗 R2 R8 と並列に抵抗を追加接続します。この場合、入力電圧分圧比は 400 に増加し、上限測定値は入力電圧が 999 V を超えると (過負荷)、999 桁目と XNUMX 桁目 (右端) に「- -」の文字が表示されます。

このデバイスは、G1 バッテリーの電圧を 1 分の 4 ボルトの精度で測定することもできます。これを行うには、抵抗分圧器 R4R1 からのバッテリー電圧に比例する電圧が PBXNUMX 入力に供給されます。PBXNUMX 入力は、ソフトウェアによって内蔵 ADC の別の入力として設定されます。すべての情報は XNUMX 桁の LCD インジケータ HGXNUMX に表示されます。左側はバッテリー電圧、右側は測定された電圧です。

整数と 5 分の 5 ボルトの分離は、空の慣れによって実行されます。マイクロコントローラーの入出力ポートの数は限られているため、データは 1 本の PB0 ライン (ピン 1) を介してパルス時間コーディングで送信されます (送信時間 3 は 4 の約 1 倍であり、それらの間の休止時間は 0 に等しい) 3)の期間。信号の持続時間が短いと、コンデンサ C1 は充電する時間がなく、一時停止中に完全に放電されます。そのため、信号の持続時間が短いと、DAT データライン (信号のピン XNUMX) にローレベルが生じます。 HGXNUMX インジケーター)、LCD コントローラーはこれを XNUMX として認識します。パルス持続時間が長い場合、パルスが立ち下がるまでにコンデンサ CXNUMX が高レベルに充電される時間があり、LCD コントローラーはこれを XNUMX として記録します。

デバイスに電力を供給するには、携帯電話のバッテリーが適しています。 4,2 V の電圧では、消費電流は 5 mA を超えません。 HL1 LED はライトインジケーターとしてではなく、LCD 電源の電圧レギュレーターとして使用されます。電源電圧が 3 V に低下しても、電圧計は動作を続けます。

バッテリー G1、電源スイッチ SA1、インジケーター HG1、抵抗器 R3 を除くほとんどの要素は、片面フォイルグラスファイバー製のプリント回路基板に取り付けられています。その図を図に示します。 2.

自動範囲選択付きDC電圧計
図。 2

ボードは適切なサイズのプラスチックケースに取り付けられます。抵抗 R1 ～ 4、MLT、C2 ～ 23 が使用され、酸化物コンデンサが輸入され、コンデンサ C1、C3 は K10 ～ 17 です。 LCD インジケータ - Telesystems 製 KO-4V2 (コントローラ W-1611-04 付き) または NT-1611。 LED、電源スイッチ、携帯電話のバッテリーはどのようなタイプでもかまいません。

デバイスを確立するには、模範的な電圧計が必要です。まず、バッテリーに接続され、抵抗器 R4 を選択すると、インジケーターの左側の読み取り値が例示的な電圧計の読み取り値と等しくなります。次に、デバイスの「+」入力がコンデンサ C2 の正端子に接続され、抵抗 R9 を選択すると、LCD インジケータの右側の読み取り値が基準電圧計の読み取り値と等しくなります。次に、この電圧計を装置の入力に接続し、安定化電源から約 30 V の電圧を印加し、抵抗を選択することにより、LCD インジケータの右側の測定値が再度等しくなります。例示的な電圧計の測定値。入力電圧は 150 V に増加し、抵抗 R8 を選択することによって読み取り値が再び等化されます。

最大分圧器電流は 1 mA を超えないため (入力電圧 1000 V で約 0,6 mA)、内部保護ダイオードは、内蔵 ADC の入力における過負荷や異常電圧からマイクロコントローラーを保護するのに十分対応します。

電圧計マイクロコントローラのテキストおよびプログラムコード

著者: オゾリン M.

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