Цифровой вольтметр схема своими руками: Как сделать простой вольтметр своими руками – схемы и рекомендации. Цифровой вольтметр: виды, схема, описание — SJRacing — тюнинг комплектующие для вашего автомобиля

Содержание

Как сделать простой вольтметр своими руками – схемы и рекомендации. Цифровой вольтметр: виды, схема, описание

Вольтметр – это прибор, назначение которого измерять электродвижущую силу (ЕДС) на определенном участке электрической цепи, или проще – прибор для измерения (разность электрических потенциалов). Этот прибор всегда подключается параллельно элементу питания или нагрузке. Измеренное значение показывает в Вольтах.

Если говорить об идеальном вольтметре , то он должен обладать бесконечным внутренним сопротивлением, чтобы точно измерять и не оказывать побочного воздействия на цепь. Именно поэтому в приборах высокого класса стараются сделать максимально возможным внутреннее сопротивление, от которого зависит точность измерения и помехи, создаваемые в электрической цепи.

Рисунок — Формулы измерения напряжения

Если говорить о способе монтажа, то подразделяют на три основные группы:

Стационарные;

Щитовые;

Переносные;

Как становится ясно из названия, стационарные приборы используются там, где необходим постоянный контроль, щитовые – в распределительных щитках и на приборных панелях, а переносные – в компактных приборах, которые можно использовать в любом месте.

Рисунок — Схема подключения вольтметра

Посмотрите видео о подключении вольтметра:

По назначению все вольтметры делятся

Селективные;

Фазочувствительные;

Импульсные.

Вольтметры переменного тока , как и постоянного используются для измерений в сетях с соответствующим типом тока, а вот селективные – могут отделять гармоническую составляющую сложного сигнала, и определять среднеквадратическое значение напряжения.

Импульсный вольтметр обычно используют для измерений амплитуды постоянных импульсных сигналов, а также они способны точно определить амплитуду одиночного импульса.

Фазочувствительные приборы могут измерять изменения составляющих комплексных напряжений, благодаря чему становится возможным точное исследование амплитудно-фазовой характеристики усилителей, и прочих подобных схем.

По принципу действия различают электронные (цифровые или аналоговые), и электромеханические вольтметры (электромагнитные, термоэлектрические, а также магнитоэлектрические, электродинамические и электростатические).

Все электромеханические приборы, за исключением термоэлектрических, по сути, являются обычным измерительным механизмом с показывающим устройством. Во всех них для расширения пределов измерений применяются дополнительные сопротивления.

Приборы данной категории, не смотря на довольно высокое внутреннее , имеют относительно большую погрешность, что делает невозможным их использование в ходе экспериментов и исследований, где требуется повышенная точность данных.

Термоэлектрический вольтметр

использует для замеров электродвижущую силу одной или нескольких термопар, которые греются из-за тока входящего сигнала. Они более точны и компактны, в сравнении с электромеханическими измерителями напряжения.

В аналоговых вольтметрах помимо магнитоэлектрического измерителя и дополнительных резисторов в обязательном порядке присутствует измерительный усилитель, позволяющий в несколько раз повысить внутреннее сопротивление прибора, и соответственно – улучшить точность показаний.

Рассмотрим несколько вольтметров разных производителей

1. В3-57 — микровольтметр

Измерительное устройство модели В3-57 — вольтметр-преобразователь среднеквадратич. показаний. Разработан для замеров среднеквадратич. значения напряжений произвольной формы и их линейного преобразован. в постоян. тока. Шкала прибора промаркирована в среднеквадратич. значениях и децибелах (от 0 дБ и до 0,775 В). Используется при контроле и наладке разнообразных радиотелетехнических устройств и средств связи, вычислении частотных характеристик широкополосных аппаратов, обследованиях шумовых устойчивых сигналов и т. д.

Основные техданные:

— Пределы замеров напряжений 10 мкВ — 300 В с граничными зонами: 0,03-0,1-0,3-1-3-10-30-100-300мВ 1-3-10-30-100-300В

— Границы частот 5 Гц — 5 МГц

— Допустимая погрешность, %: ±1 (30-300 мВ), ±1,5 (1-10 мВ), ±2,5 (0,1-0,3 мВ и 1-300 В), ±4 (0,03 мВ)

— Входное сопротивл.5 МОм ±20%

— Входная емкость: 27пФ (0,03-300 мВ) и 12 пФ (1-300 В)

— Напряжение на выходе линейного преобразоват. 1 В

— Сопротивление на выходе линейного преобразоват. 1 кОм ±10%

— Предельный коэфф. амплитуды сигнала 6*(Uk/Ux)

2.Вольтметры переменного АКИП-2401

— Измерение ср.квадратического значения переменного напряжения

— Диапазон частот: 5 Гц…5 МГц

— Диапазон измерения напряжения: 50 мкВ…300 В (6 пределов)

— Два измерительных ВЧ входа: Кан1 / Кан2

— Максимальное разрешение: 0,0001 мВ

— Отображение уровня входного сигнала в дБн, дБм, Uпик

— Автоматический или ручной выбор пределов измерений, удержание результата (Hold)

— Двухстрочный VDF-дисплей

— Интерфейс RS-232

3. Вольтметр В7-40/1

Высококачественный цифровой универсальный прибор, предназначенный для измерения постоянного и переменного напряжений, силы токов и сопротивления постоянному току. В7-40/1 применяется при производстве радиоаппаратуры и электрорадиоэлементов, при научных и экспериментальных исследованиях, в лабораторных и цеховых условиях.

Встроенный в В7-40/1 интерфейс IEEE 488 позволяет успешно использовать его в составе автоматизированных информационно — измерительных систем.

Вольтметр В7-40/1 соответствует жестким условия эксплуатации.

— Точность измерения по постоянному току вольтметра В7-40/1 — 0,05 %

— Максимальная разрешающая способность В7-40/1 — 1 мкВ; 10 мкА; 1 мОм

— Диапазоны 0,2; 20; 200; 1000 (2000) В

— Разрешение 1, 10, 100 мкВ; 1; 10 мВ

— Основная погрешность измерения ±(0,04 %+ 5 ед. мл. р)

Входное сопротивление:

— на диапазоне 0,2 В не менее 1 ГОм

— на диапазоне 2 В не менее 2 ГОм

— на диапазонах 200….1000 В, не менее 10 МОм

Ещё одно видео о способе подключения вольтметра:

Ситуации, когда под рукой должен находиться вольтметр, встречаются достаточно часто. Для этого нет необходимости использовать заводской сложный прибор. Изготовить простенький вольтметр своими руками – не проблема, потому что состоит он из двух элементов: стрелочный измерительный блок и резистор.

Правда, необходимо отметить, что пригодность вольтметра определяется его входным сопротивлением, которое состоит из сопротивлений его элементов.

Но необходимо учитывать тот факт, что резисторы есть разные с разными номиналами, а это говорит о том, что от установленного резистора будет зависеть входное сопротивление. То есть, подобрав правильно резистор, можно сделать вольтметр под замеры определенных уровней напряжений сетей. Сам же измерительный прибор чаще оценивается по показателю – относительное входное сопротивления, приходящееся на один вольт напряжения, его единица измерения – кОм/В.

То есть, получается так, что входное сопротивления на разных измеряемых участках разное, а относительная величина – показатель постоянный. К тому же, чем меньше отклоняется стрелка измерительного блока, тем больше относительная величина, а, значит, точнее будут измерения.

Прибор для измерения нескольких пределов

Кто не раз сталкивался с транзисторными конструкциями и схемами знает, что очень часто вольтметром приходится замерять цепи с напряжением от десятков долей одного вольта до сотен вольт. Простой приборчик, изготовленный своими руками, с одним резистором это не осилит, поэтому в схему придется подключить несколько элементов с разным сопротивлением. Чтобы вы поняли, о чем идет речь, предлагаем ознакомиться со схемой, расположенной снизу:

На ней показано, что в схеме установлено четыре резистора, каждый из которых отвечает за свой диапазон измерений:

От 0 вольт до единицы.
От 0 вольт до 10В.
От 0 В до 100 вольт.
От 0 до 1000 В.

Номинал каждого резистора поддается подсчету, который проводится на основе закона Ома. Здесь используется следующая формула:

R=(Uп/Iи)-Rп, где

Rп – это сопротивление измерительного блока, возьмем, к примеру. 500 Ом;
Uп – это максимальное напряжение измеряемого предела;
Iи – это сила тока, при которой стрелка отклоняется до конца шкалы, в нашем случае – 0,0005 ампер.

Для несложного вольтметра из китайского амперметра можно выбрать следующие резисторы:

для первого предела – 1,5 кОм;
для второго – 19,5 кОм;
для третьего – 199,5;
для четвертого – 1999,5.

А вот относительная величина сопротивления этого прибора будет равна 2 кОм/В. Конечно, расчетные номиналы не совпадают со стандартными, поэтому резисторы придется подбирать близкими по значению. Далее проводится финишная подгонка, при которой производится градуировка самого прибора.

Как переделать вольтметр постоянного напряжения в переменное

Показанная на рисунке №1 схема – это вольтметр постоянного тока. Чтобы его сделать переменным или, как говорят специалисты, пульсирующим, необходимо в конструкцию установить выпрямитель, с помощью которого постоянное напряжение преобразуется в переменное. На рисунке №2 вольтметр переменного тока показан схематически.

Данная схема работает так:

когда на левом зажиме находится положительная полуволна, то открывается диод D1, D2 в этом случае закрыт;
напряжение проходит через амперметр к правому зажиму;
когда положительная полуволна находится на правом конце, то D1 закрывается, и напряжение через амперметр не проходит.

В схему обязательно добавляется резистор Rд, сопротивление которого рассчитывается точно так же, как и остальные элементы. Правда, его расчетное значение делится на коэффициент, равный 2,5-3. Это в том случае, если в вольтметр устанавливается однополупериодный выпрямитель. Если используется двухполупериодный выпрямитель, то значение сопротивления делится на коэффициент: 1,25-1,5. Кстати, схема последнего изображена на рисунке №3.

Как правильно подключить вольтметр

Тот, кто не знает, но хочет проверить напряжение на каком-то участке электрической сети, должен задаться вопросом – как подключить вольтметр? Это на самом деле серьезный вопрос, в ответе которого лежит простое требование – подключение вольтметра необходимо проводить только параллельно нагрузке. Если будет произведено последовательное подключение, то сам прибор просто выйдет из строя, и вас может ударить током.

Все дело в том, что при таком соединении уменьшается сила тока, действующая на сам измерительный прибор. При этом сопротивлении его не меняется, то есть, остается большим. Кстати, никогда не путайте вольтметр с амперметром. Последний подключается к цепи последовательно, чтобы снизить показатель сопротивления до минимума.

И последний вопрос темы – как пользоваться вольтметром, изготовленным самостоятельно. Итак, в вашем приборе два щупа. Один подключается к нулевому контуру, второй к фазе. Так же можно проверить напряжение через розетку, предварительно определив, к какому гнезду запитан ноль, а к какому фаза. Или соединяете параллельно прибор к измеряемому участку. Стрелка измерительного блока покажет величину напряжения в сети. Вот так пользуются этим самодельным измерительным прибором.

Цифровой вольтметр является довольно востребованным прибором. Предназначен он исключительно для определения напряжения, которое имеется в электрической цепи. Подключение цифрового вольтметра может осуществляться двумя способами. В первом варианте он устанавливается параллельно цепи. Второй способ подразумевает подсоединение прибора непосредственно к источнику электроэнергии.

Особенность цифровых вольтметров заключается в удобстве использования. Дополнительно они имеют довольно большой показатель внутреннего сопротивления. Это крайне важно, поскольку данный параметр влияет на точность устройства.

Какие типы бывают?

Все вольтметры можно разделить по виду измеряемой величины. Основными типами считаются устройства постоянного, а также переменного тока. Первый вид, в свою очередь, делится на выпрямительные, а также квадратичные приборы. Дополнительно существуют импульсные вольтметры. Отличительной их особенностью является измерение радиоимпульсных сигналов. При этом замеры напряжения они могут проводить как постоянного, так и переменного тока.

Схема цифрового вольтметра

Обычная схема цифрового вольтметра основана на дискретных величинах. Важную роль в ней играет входное устройство. При этом управляющий прибор взаимодействует с цифровым отсчетным блоком через десятичные числа. Особенность входного устройства заключается в высоком делителе напряжения. Если работа сводится к определению переменного тока, то оно работает как обычный преобразователь. При этом на выходе получается постоянный ток.

В это время центральный блок занимается аналоговым сигналом. В данной системе он представлен в виде цифрового кода. Процесс преобразования свойственен не только вольтметрам, но и мультиметрам. В некоторых моделях устройств применяется двоичный код. В таком случае процесс получения сигнала значительно упрощается, и преобразование происходит значительно быстрее. Старые модели вольтметров работали исключительно с десятичными числами. При этом проводилась регистрация измерительной величины. Дополнительно схема цифрового вольтметра имеет в себе центральный блок, который отвечает за все важные узлы прибора.

Цифровые преобразователи вольтметров

На сегодняшний день существует множество различных типов преобразователей, которые устанавливаются в вольтметры. Наиболее распространенными считаются времяимпульсные модели. Дополнительно существуют кодоимпульсные преобразователи.

Отличительной их особенностью от прочих устройств является возможность заниматься поразрядным уравновешиванием. В это время частотно-импульсные модели такой привилегии лишены. Однако с их помощью можно проводить пространственное кодирование, а это в некоторых исследованиях может быть крайне важным. Особенно это касается замеров напряжения в закрытых цепях электричества.

Самодельные вольтметры

Вольтметр (цифровой) своими руками сделать можно. В первую очередь подбирают детектор, который предназначен для определения средневыпрямленного значения. При этом устанавливается он, как правило, рядом с преобразователем переменного тока. Минимум-напряжение детектором определяется от 100 МВ, однако некоторые модели способны распознавать силу тока до 1000 МВ. Дополнительно, для того чтобы сделать вольтметр (цифровой) своими руками, потребуется транзистор, который влияет на чувствительность устройства, а именно его порог. Связан он с уровнем квантовой амплитуды напряжения. Еще на чувствительность влияет дискретность прибора. Если напряжение составляет менее 100 МВ, то уровень сопротивления непременно растет и может составить, в конечном счете, 10 Ом.

Сопротивление электрической схемы

Сопротивление, которое образуется в системе, зависит от количества знаков в цепи. В данном случае следует понимать, что шкалы вольтметров могут сильно отличаться. Отношение измеряемой величины прямо пропорционально напряжению. Дополнительно нужно учитывать помехозащищенность, которая также влияет на сопротивление устройства. Тут следует отметить, что именно цифровой встраиваемый вольтметр отличается большими амплитудами.

В данном случае это оказывает большое влияние на возникновения помех в цепи. Наиболее частой причиной резкого скачка считают неправильную работу блока питания. При этом средняя частота устройства может нарушаться. Таким образом, на входе в цепи имелось, к примеру, 50 Гц, а на выходе получилось 10 Гц. Как результат, в соединительном проводе образуется сопротивление. Постепенно это приводит к утечке, а происходит это в месте, где находятся клеммы. В данном случае проблема может быть решена путем заземления этого участка. В итоге помехи переходят на входную цепь и частота в приборе стабилизируется.

Погрешности измерений

Погрешность измерений вольтметра напрямую связана с При этом следует учитывать напряжение наводки на выходе. Чаще всего помехи общего вида изменяют параметры сопротивления. В результате данный показатель может значительно уменьшиться. На сегодняшний день имеется три проверенных способа борьбы с разного рода помехами в вольтметрах. Первый прием заключается в применении проводов экранированного типа. При этом вход электрической цепи очень важно изолировать от оборудования.

Второй способ заключается в наличие интегрирующего элемента. В результате период помехи можно значительно уменьшить. Наконец, последним приемом принято считать установку специальных фильтров на вольтметры. Основной их задачей является повышение сопротивления в электрической цепи. В результате амплитуда помехи на выходе после блока значительно уменьшается. Также следует отметить, что многие системы преобразователей способны значительно увеличить скорость измерений. Однако при повышении производительности снижается точность регистрации данных. В итоге такие преобразователи могут быть причиной больших помех в электрической цепи.

Кодоимпульсные вольтметры

Кодоимплульсный цифровой вольтметр переменного тока работает по принципу поразрядного уравновешивания. При этом к данным устройствам применим метод компенсационного измерения напряжения. Процесс расчета в свою очередь осуществляется при помощи прецизионного делителя. Дополнительно рассчитывается опорное напряжение в электрической цепи.

В целом, компенсированный ток имеет несколько уровней. Согласно квантовой теории, исчисления производят в двоично-десятичной системе. Если использовать двухразрядный цифровой вольтметр для автомобиля, то напряжение распознается до 100 В. Весь процесс при этом осуществляется по командам. Особого внимания в работе заслуживает сравнение напряжений. Основано оно на принципе управляющих импульсов, а происходят они в системе через определенные интервалы времени. При этом есть возможность проводить переключение сопротивления одного делителя.

В результате на выходе происходит изменение предельной частоты. Одновременно есть возможность подключать отдельное устройство для сравнения показателей. Главное, не забывать учитывать размер делителя в звене. При этом сигнал устройства может не поступать. В итоге данные можно сравнить по положениям ключей. По сути, они являются кодом, который считывается вольтметром.

Упрощенная схема кодоимпульсного вольтметра-амперметра

Цифровой вольтметр-амперметр постоянного тока схематически можно представить в виде взаимодействующих элементов электрической цепи. Наиболее важным является входное устройство, которое играет роль источника опорного напряжения. Таким образом, прецизионный делитель связан с прибором сравнения.

В свою очередь, механизмы цифрового отсчета показывают сопротивление электрической цепи. Далее управляющие устройства способны напрямую взаимодействовать с входным прибором и проводить сравнения показателей напряжения сети. Наиболее просто процесс измерения можно представить в виде весов. При этом в системе часто бывают сбои. Связаны они по большей мере из-за неправильного сравнения.

Точность измерений

Точность измерений вольтметра-амперметра напрямую связана со стабильностью опорного напряжения. Дополнительно должен быть учтен порог прецизионного делителя во входном устройстве. Защита от помех в цепочке также берется во внимание. Для этого в самом начале электрической цепи имеется фильтр. В результате качество проведений лабораторных работ можно значительно улучшить.

Вольтметры с времяимпульсными типами преобразователей

Данные типы вольтметров используют специальные преобразователи, которые измеряют напряжение только в определенных интервалах времени. При этом учитываются импульсные колебания в электрической цепи. Дополнительно просчитывается средняя частота напряжения в системе. Для ее стабилизации, как правило, применяется дискретный сигнал, который посылается с выхода преобразователя.

При этом счетные импульсы способны значительно сократиться. На погрешность измерения вольтметров влияет множество факторов. В первую очередь это касается дискретизации сигнала. Также проблема может заключаться в нестабильности частоты. Связана она с порогом чувствительности электрической цепи. В результате сравнение напряжения устройством осуществляется нелинейно.

Простая схема вольтметра-амперметра с преобразователем

Цифровой вольтметр-амперметр с частотным преобразователем включает в обязательном порядке генератор, который следит за изменениями напряжения в электрической цепи. При этом измерение осуществляется поэтапно с интервалами. Генератор в электрической цепи используется линейного типа. Для сравнения полученных данных в устройстве имеется триггер. В свою очередь, для расчета частоты важно использовать счетчик, который принимает дискретный сигнал. Происходит это на выходе преобразователя вольтметра-амперметра. При этом учитывается величина предельного напряжения.

Непосредственно информация поступает на вход вольтметра-амперметра. На этом этапе осуществляется процесс сравнения, а когда возникает импульс, то система фиксирует нулевой уровень. Непосредственно сигнал в вольтметре-амперметре попадает на триггер, и в результате на выходе получается положительное напряжение. Возвращается импульс в исходное положение только после проведения устройством сравнения. При этом учитываются любые изменения предельной частоты, которые сформировались в данном промежутке времени. Также принимается во внимание коэффициент преобразования. Рассчитывается он исходя из показателя силы сигнала.

Дополнительно в формуле имеется счетный импульс, который появляется на выходе генератора. В результате напряжение может отображаться только при наличии определенных колебаний, которые возникают в электрической цепи. В конечном счете, сигнал должен дойти до выхода триггера и там считаться. При этом количество импульсов фиксируется в вольтметре-амперметре. Как результат, срабатывает индикатор, который оповещает о наличии напряжения.

Вольтметры двойного интегрирования

Цифровой вольтметр постоянного тока двойного интегрирования работает по принципу периодического повторения. При этом возврат исходного кода в цепи осуществляется автоматически. Работает данная система исключительно с постоянным током. При этом частота предварительно выпрямляется и подается на выходное устройство.

Погрешности дискретизации в вольтметрах не учитываются. Таким образом, могут возникнуть моменты несовпадений счетных импульсов. В результате на начало и конец интервала один параметр может сильно отличаться. Однако, как правило, погрешность не является критичной из-за работы преобразователя.

Особая проблема состоит именно в шумовой помехе. В результате она способна значительно искривить показатель напряжения. В конечном счете, это находит свое отображение в величине импульса, а именно его длительности. Таким образом, среди цифровых вольтметров данные типы не пользуются большой популярностью.

Вольтметр — это тот прибор, без которого не обойтись при работе с электричеством. Он применяется при необходимости измерения ЭДС — электродвижущей силы, а также напряжения в электрических цепях . Схема подключения прибора к нагрузке- параллельная.

Вольтметры, как и любые электрические приборы должны регулярно проверяться на соответствие техническим характеристикам, ремонтироваться и обслуживаться.

Определение технических характеристик вольтметра, виды вольтметров.

Чтобы определить технические характеристики вольтметра учитываются следующие показатели:

Внутреннее сопротивление. Хорошо, если такой показатель очень высокий. Значит, влияние прибора к подключенной электрической цепи уменьшается. А соответственно, измерение вольтметром будет точнее.
Диапазон измеряемых напряжений- также является важнейшей характеристикой при измерении.

Стандартный вольтметр может измерять напряжение от милливольт до тысячи вольт. Но могут использоваться и специальные вольтметры.

Существуют миливольтметры и микровольтметры, которые могут измерить самые маленькие значения напряжения, но сохраняют высокую точность- до миллионных частей вольта. А есть киловольтметры- приборы, для измерения очень высокого напряжения, до 1000 вольт.

Чтобы работать с такими приборами нужны специальные навыки и опыт, допуск к эксплуатации электрических установок с напряжением более 1000 вольт. Это необходимо для избежания поломок приборов, работая с милли- и микровольтметрами или травм при работе с киловольтметрами.

Точность измерения (погрешность). С помощью этого параметра можно установить возможные отличия данных прибора от действующего напряжения в сети.

Вольтметры и их классификация.

Классификация вольтметров зависит от их конструкции, области применения, других параметров. Вольтметры подразделяются по следующим принципам:

1.По принципу действия — вольтметры делят на электромеханические (магнитоэлектрические и электромагнитные и на электронные, например, цифровые, аналоговые.

2.По прямому назначению — например, импульсные, с учетом постоянного, переменного тока и прочие.

3.По способу применения — изначально встроенные (щитовые) и переносные.

Большая чувствительность, а значит и точность имеется у магнитоэлектрических вольтметров . Данные приборы используются чаще в лабораториях. Самыми распространенными вольтметрами являются электромагнитные.

Они недорогие, а их эксплуатация не вызовет затруднений. Хотя есть у них и недостатки — достаточно высокое энергопотребление, примерно 5-7 Вт , а также высокая индуктивность обмоток. Поэтому частота переменного напряжения ведет к существенному влиянию на показания вольтметра. Приборы данного вида оборудуются в распределительных щитках электростанций и производственных помещений, объектов.

Электронные вольтметры подразделяют на аналоговые и цифровые. В аналоговых приборах есть шкала и стрелка, которая показывает величину напряжения, отдаляясь от нуля. Такие приборы работают следующим образом: входное переменное напряжение переводится в постоянное, увеличивается и направляется на детектор. После этого выходной сигнал и приводит к отклонению стрелки. Чем сильнее отклоняется стрелка, тем сильнее входное напряжение.

При измерении напряжения аналоговыми вольтметрами важно соблюдать полярность подключения прибора. При отрицательном напряжении стрелка будет двигаться в левую сторону от нуля, при положительном — в правую. Если шкала вашего вольтметра не имеет возможности отклонения стрелки в двух направлениях, тогда необходимо красным щупом коснуться точки, которую касалась до этого белым щупом- для измерения отрицательного напряжения. Либо наоборот (цвета щупов могут быть различными).

В цифровых вольтметрах показания о значении напряжения выносятся на электронное табло.

Благодаря схеме универсальных вольтметров можно определять и постоянное и переменное напряжение, в зависимости от установленных переключателей режимов работы и их положения.

Измерения цифровыми вольтметрами будут точнее, чем аналоговыми. Измерение осуществляется путем превращения аналогового входного напряжения в цифровой код, который направится на цифровое отсчетное устройство, а затем трансформирует полученный двоичный код в десятичную цифру, которая появится на табло.

Корректность измерения напряжения обусловлена дискретностью входящего в состав прибора аналого-цифрового преобразователя.

Установление типа вольтметра по названию.

Чтобы узнать тип вольтметра, не нужна его техническая документация. Так, в первой букве названия вольтметра содержится информация о типе прибора и принципе его работы. Первая буква «Д» в названии — значит, электродинамический вольтметр ; «М» — магнитоэлектрический; «С» — электростатический, «Т» — термоэлектрический; «Ф, Щ» — электронный; «Э» — электромагнитный; «Ц» — вольтметр выпрямительного типа.

Название радиоизмерительных вольтметров начинается с буквы «В». За ней идет цифра, которая обозначает тип прибора, а через тире — две цифры, по которым можно установить модель вольтметра: В2, В3, В4 — приборы постоянного, переменного или импульсного тока . В5 — фазочувствительные вольтметры, В6 — селективные; В7 — универсальные.

Техника безопасности при использовании вольтметров.

Требования соблюдения техники безопасности являются одинаковыми для всех электрических приборов. Во время измерения напряжения важно правильно поставить на приборе тип измеряемого напряжения. Если неверно установить постоянное напряжение, то при подключении к цепи с имеющимся там переменным напряжением, этот прибор может сломаться. Чтобы не ошибиться, нужно знать следующее.

Постоянное напряжение всегда идет со знаком +27 В или -5 В. Также переменное напряжение может обозначаться знаком волны ~220 В. Перед самими измерениями необходимо определить диапазон измерения, это очень важно. Например, если нужно исследовать наличие напряжение +27 В, то нужно установить: постоянное напряжение, пределы измерения больше измеряемого напряжения.

Если показатель напряжения в цепи неизвестен, то установите максимально возможный предел измерения. После потихоньку уменьшайте до появления показаний. Если сделать наоборот, то прибор выйдет из строя вследствие перенапряжения.

Самый востребованный прибор для измерения электрических параметров – это вольтметр. Снятие показаний проводится методом непосредственного отсчета, то есть модуль прибора подключается к тому участку цепи, с которого снимаются показания. Единица измерения – вольты.

Что измеряет вольтметр? Ответ не так однозначен, как кажется. Как минимум две величины, измеряемые этим прибором, на одних и тех же контактах будут отличаться. Это напряжение под нагрузкой и электродвижущая сила (ЭДС).

Последний параметр является разностью потенциалов между выходными контактами источника питания, и его величина существенно выше, чем действительное значение напряжения.

Для пользователей, не имеющих электротехнического образования, необходимо знать, как вольтметр включают в цепь. В отличие от амперметра – прибор подключается к измеряемому участку цепи параллельно.

При этом измерение производится именно на том участке цепи, который находится между измерительными контактами. Если одна электрическая схема состоит из множества последовательных нагрузочных элементов с разными параметрами – напряжение на каждом участке цепи будет различным.

Если прибор подключить непосредственно к контактам элемента питания (например батарейки), вы увидите величину ЭДС, а вовсе не действительное значение напряжения.

Классификация вольтметров

По принципу действия измерительного модуля:

Оснащенные электромеханическим исполнительным механизмом.
Процесс измерения построен на непосредственной линейной зависимости механического движения от измеряемой величины. Стрелка размещается на рамке-обмотке, которая на свободной оси размещена внутри постоянного магнитного поля.

Когда к рамке прикладывается напряжение – вокруг нее возникает электромагнитное поле. Головка проворачивается в магнитном поле постоянного магнита.

Оснащенные электронным измерительным инструментом.
Специальный блок преобразует приложенное напряжение в импульсный или аналоговый код, который передается на блок отображения. Он в свою очередь может быть цифровым или аналоговым.

По назначению:

Измерение напряжения (ЭДС) постоянного тока;
Измерение напряжения (ЭДС) переменного тока;
Приборы, способные измерять импульсное напряжение;
Фазочувствительные. Измеряют квадратурную составляющую напряжения первой гармоники. Основное применение – звуковая аппаратура;
Селективные. Измеряют напряжение в виде синусоиды, в узком диапазоне частот. Настройка измерительной головки на частоту способствует более точному измерению величины;
Универсальные. Из названия следует, что ими можно измерять напряжение (ЭДС) в любых условиях. Как правило, оснащены наборами гасящих резисторов (шунтов).

Все своими руками Цифровой вольтметр | Все своими руками

Опубликовал admin | Дата 2 августа, 2016

Цифровой вольтметр для блока питания

Цифровой вольтметр имеет два предела измерения, от 00,00… 10,23 В, второй предел измерения от 000,0… 102,3 В. Переключение пределов осуществляется при помощи переключателя. Основой схемы вольтметра является микроконтроллер PIC16F676.

Данные об измеряемом напряжении выводятся на однострочный жидкокристаллический индикатор. Электрическая схема вольтметра показана на рисунке 1.

В качестве источника опорного напряжения для модуля аналого-цифрового преобразования используется внешний источник с выходным напряжением 1,023 вольта. Такая величина опорного напряжения при десятиразрядном модуле АЦП данного микроконтроллера, позволяет производить оцифровку входного сигнала с точностью до 0,001 вольта. Десять разрядов АЦП, это в двоичной системе счисления — 11 1111 1111, а в десятичной – 1023, т.о. 1,023 вольта делим на 1023, получаем значение напряжения одного разряда, т.е. 0,001 вольта. В качестве стабилизатора напряжения питания применена микросхема К157ХП2, имеющая в своем составе внутренний ИОН с напряжением 1,3 В. И самое главное его внешний вывод 8. Такое же схемное решение применено в схеме милливольтметра, рассмотренной в статье «Милливольтметр на PIC16F676». Чтобы исключить влияние входа микроконтроллера на выход 8 DA1, в схему введен повторитель напряжения, выполненный на одном из двух ОУ микросхемы DA2 – DA2. 1. Конденсаторы С2 и С5, это конденсаторы фильтра напряжения ИОН. Величина напряжения ИОН на входе RA1 микроконтроллера DD1 регулируется резистором R6. Этим резистором производится калибровка показаний прибора по контрольному цифровому вольтметру.

Общее напряжение питания схемы можно регулировать подстроечным резистором R3. Резистор R8 включен последовательно со светодиодом подсветки LCD. Меняя его величину, можно изменять уровень освещенности индикатора. Контрастность выводимых символов на индикаторе зависит от напряжения, подаваемого на вывод V0 LCD. То есть от номиналов делителя напряжения, состоящего из резисторов R9 и R10. Конденсатор С8, это конденсатор фильтра питающего напряжения, его лучше впаивать непосредственно между выводами питания микроконтроллера 1 и 14.

Переключатель S1 служит для переключения измеряемого напряжения на тот или иной вход АЦП микроконтроллера. Если контакт переключателя находится в нижнем положении, то измеряемое напряжение через делитель напряжения 1:10, состоящий из резисторов R2 и R5, подается на еще один повторитель, собранный на втором ОУ микросхемы DA2. Применение ОУ, включенного по схеме повторителя со 100% отрицательной обратной связью, позволяет резко уменьшить шумовую составляющую измеряемого напряжения, еще не маловажное назначение данного повторителя, это защита входов микроконтроллера. По идее, такой же каскад надо ввести и в цепь измерения напряжения до 100 вольт. При верхнем положении переключателя, измеряемое напряжение через делитель 1:100, R1 и R4, подается на вход RA2 микроконтроллера DD1. В качестве стабилитронов VD1 и VD2 можно применить КС147А. Это защищающие элементы схемы и предназначены для защиты от повышенных напряжений при внештатных ситуациях. В случае применения вышеуказанных стабилитронов, напряжение на входе будет ограничиваться на уровне 4,7 вольта. Это напряжение безопасно, как для ОУ, так и для входов микроконтроллера DD1. При отсутствии этой марки стабилитронов, можно использовать КС133А. Вид устройства собранного на макетной плате показан на фото 1.

Скачать файл прошивки можно здесь. Успехов. К.В.Ю.

Скачать “ciyfrovoi_voltmert” ciyfrovoi_voltmert.rar – Загружено 770 раз – 31 КБ

Амперметр цифровой сделать самому своими руками. Цифровые амперметры и вольтметры

Амперметры – это устройства, которые используются с целью определения силы тока в цепи. Цифровые модификации изготавливаются на базе компараторов. По точности измерения они различаются. Также важно отметить, что приборы могут устанавливаться в цепи с постоянным и переменным током.

По типу конструкции различают щитовые, переносные, а также встроенные модификации. По назначению есть импульсные и фазочувствительные устройства. В отдельную категорию выделены селективные модели. Для того чтобы более подробно разораться в приборах, важно узнать устройство амперметра.

Схема амперметра

Обычная схема цифрового амперметра включает в себя компаратор вместе с резисторами. Для преобразования напряжения применяется микроконтроллер. Чаще всего он используется с опорными диодами. Стабилизаторы устанавливаются только в селективных модификациях. Для увеличения точности измерений используются широкополосные фильтры. Фазовые устройства оснащаются трансиверами.

Модель своими руками

Собрать цифровой амперметр своими руками довольно сложно. В первую очередь для этого потребуется качественный компаратор. Параметр чувствительности должен составлять не менее 2.2 мк. Минимальное разрешение он обязан выдерживать на уровне в 1 мА. Микроконтроллер в устройстве устанавливается с опорными диодами. Система индикации подсоединяется к нему через фильтр. Далее, чтобы собрать цифровой амперметр своими руками нужно установить резисторы.

Чаще всего они подбираются коммутируемого типа. Шунт в данном случае должен располагаться за компаратором. Коэффициент деления прибора зависит от трансивера. Если говорить про простую модель, то он используется динамического типа. Современные устройства оснащаются сверхточными аналогами. Источником стабильного тока может выступать обычная батарейка литий-ионного типа.

Устройства постоянного тока

Цифровой амперметр постоянного тока выпускается на базе высокочувствительных компараторов. Также важно отметить, что в приборах устанавливаются стабилизаторы. Резисторы подходят только коммутируемого типа. Микроконтроллер в данном случае устанавливается с опорными диодами. Если говорить про параметры, то минимальное разрешение устройств равняется 1 мА.

Модификации переменного тока

Амперметр (цифровой) переменного тока можно сделать самостоятельно. Микроконтроллеры у моделей используются с выпрямителями. Для увеличения точности измерения применяются фильтры широкополосного типа. Сопротивление шунта в данном случае не должно быть меньше 2 Ом. Чувствительность у резисторов обязана составлять 3 мк. Стабилизаторы чаще всего устанавливаются расширительного типа. Также важно отметить, что для сборки понадобится триод. Припаивать его необходимо непосредственно к компаратору. Допустимая ошибка приборов данного типа колеблется в районе 0.2 %.

Импульсные приборы измерения

Импульсные модификации отличаются наличием счетчиков. Современные модели выпускаются на базе трехразрядных устройств. Резисторы используются только ортогонального типа. Как правило, коэффициент деления у них равняется 0.8. Допустимая ошибка в свою очередь составляет 0.2%. К недостаткам устройств можно отнести чувствительность к влажности среды. Также их запрещается использовать при минусовых температурах. Самостоятельно собрать модификацию проблематично. Трансиверы в моделях применяются только динамического типа.

Устройство фазочувствительных модификаций

Фазочувствительные модели продаются на 10 и 12 В. Параметр допустимой ошибки у моделей колеблется в районе 0.2%. Счетчики в устройствах применяются только двухразрядного типа. Микроконтроллеры используются с выпрямителями. Повышенной влажности амперметры данного типа не боятся. У некоторых модификаций имеются усилители. Если заниматься сборкой устройства, то потребуются коммутируемые резисторы. Источником стабильного тока может выступать обычная литий-ионная батарейка. Диод в данном случае не нужен.

Перед установкой микроконтроллера важно припаять фильтр. Преобразователь для литий-ионной потребуется переменного типа. Показатель чувствительности у него находится на уровне 4.5 мк. При резком падении напряжения в цепи необходимо проверить резисторы. Коэффициент деления в данном случае зависит от пропускной способности компаратора. Минимальное давление приборов данного типа не превышает 45 кПа. Непосредственно процесс преобразования тока занимает около 230 мс. Скорость передачи тактового сигнала зависит от качества счетчика.

Схема селективных устройств

Селективный цифровой амперметр постоянного тока изготавливается на базе компараторов с высокой пропускной способностью. Допустимая ошибка моделей равняется 0.3 %. Работают устройства по принципу одностадийного интегрирования. Счетчики используются только двухразрядного типа. Источники стабильного тока устанавливаются за компаратором.

Резисторы применяются коммутируемого типа. Для самостоятельной сборки модели потребуются два трансивера. Фильтры в данном случае могут значительно повысить точность измерений. Минимальное давление приборов лежит в районе 23 кПа. Резкое падение напряжения наблюдается довольно редко. Сопротивление шунта, как правило, не превышает 2 Ом. Токоизмерительная частота зависит от работы компаратора.

Универсальные приборы измерений

Универсальные приборы измерений подходят больше для бытового использования. Компараторы в устройствах часто устанавливаются не большой чувствительности. Таким образом, допустимая ошибка лежит в районе 0.5%. Счетчики используются трехразрядного типа. Резисторы применяются на базе конденсаторов. Триоды встречаются как фазового, так и импульсного типа.

Максимальное разрешение приборов не превышает 12 мА. Сопротивления шунта, как правило, лежит в районе 3 Ом. Допустимая влажность для устройств составляет 7 %. Предельное давление в данном случае зависит от установленной системы защиты.

Щитовые модели

Щитовые модификации производятся на 10 и 15 В. Компараторы в устройствах устанавливаются с выпрямителями. Допустимая ошибка приборов составляет не менее 0.4 5. Минимальное давление устройств равняется около 10 кПа. Преобразователи применяются в основном переменного типа. Для самостоятельной сборки устройства не обойтись без двухразрядного счетчика. Резисторы в данном случае устанавливаются со стабилизаторами.

Встраиваемые модификации

Цифровой встраиваемый амперметр выпускается на базе опорных компараторов. Пропускная способность у моделей довольно высокая, и допустимая погрешность равняется около 0.2 %. Минимальное разрешение приборов не превышает 2 мА. Стабилизаторы используются как расширительного, так и импульсного типа. Резисторы устанавливаются высокой чувствительности. Микроконтроллеры часто применяются без выпрямителей. В среднем процесс преобразования тока не превышает 140 мс.

Модели DMK

Цифровые амперметры и вольтметры данной компании пользуются большим спросом. В ассортименте указанной фирмы имеется множество стационарных моделей. Если рассматривать вольтметры, то они выдерживают максимальное давление 35 кПа. В данном случае транзисторы применяются тороидального типа.

Микроконтроллеры, как правило, устанавливаются с преобразователями. Для лабораторных исследований устройства данного типа подходят идеально. Цифровые амперметры и вольтметры этой компании производятся с защищенными корпусами.

Устройство Торех

Указанный амперметр (цифровой) производится с повышенной проводимостью тока. Максимальное давление устройство выдерживает в 80 кПа. Минимальная допустимая температура амперметра равняется -10 градусов. Повышенной влажности указанный измерительный прибор не боится. Устанавливать его рекомендуется рядом с источником тока. Коэффициент деления равняется только 0. 8. Максимальное давление амперметр (цифровой) выдерживает в 12 кПа. Потребляемый ток устройства составляет около 0.6 А. Триод используется фазового типа. Для бытового использования данная модификация подходит.

Устройство Lovat

Указанный амперметр (цифровой) делается на базе двухразрядного счетчика. Проводимость тока модели равняется только 2.2 мк. Однако важно отметить высокую чувствительность компаратора. Система индикации используется простая, и пользоваться прибором очень комфортно. Резисторы в этот амперметр (цифровой) установлены коммутируемого типа.

Также важно отметить, что они способны выдерживать большую нагрузку. Сопротивление шунта в данном случае не превышает 3 Ом. Процесс преобразования тока происходит довольно быстро. Резкое падение напряжения может быть связано только с нарушением температурного режима прибора. Допустимая влажность указанного амперметра равняется целых 70 %. В свою очередь максимальное разрешение составляет 10 мА.

Модель DigiTOP

Этот цифровой вольтметр-амперметр постоянного тока выпускается с опорными диодами. Счетчик в нем предусмотрен двухразрядного типа. Проводимость компаратора находится на отметке в 3.5 мк. Микроконтроллер применяется с выпрямителем. Чувствительность тока у него довольно высокая. Источником питания выступает обычная батарейка.

Резисторы используются в приборе коммутируемого типа. Стабилизатор в данном случае не предусмотрен. Триод установлен только один. Непосредственно преобразование тока происходит довольно быстро. Для бытового использования этот прибор подходит хорошо. Фильтры для увеличения точности измерения предусмотрены.

Если говорить про параметры вольтметра–амперметра, то важно отметить, что рабочее напряжение находится на уровне 12 В. Потребление тока в данном случае равняется 0.5 А. Минимальное разрешение представленного прибора составляет 1 мА. Сопротивление шунта располагается на отметке в 2 Ом.

Коэффициент деления вольтметра-амперметра только 0.7. Максимальное разрешение указанной модели составляет 15 мА. Непосредственно процесс преобразования тока занимает не более 340 мс. Допустимая ошибка указанного прибора располагается на уровне в 0.1 %. Минимальное давление система выдерживает в 12 кПа.

Схема цифрового вольтметра

Здесь предлагается схема цифрового вольтметра, модернизировав которую можно собрать и амперметр.

Вольтметр имеет возможность измерять напряжение от 0 до 99,9 вольт. При этом его диапазон разделен на две части – от 0 до 9,999 вольт и от 10 до 99,99 вольт. Выбор диапазона происходит в автоматическом режиме, что очень удобно и приводит к более точным измерениям. Сопротивление по входу при измерениях в первой части диапазона составляет 470 килоом, а во второй части примерно 100 килоом. Погрешность измерений составляет 3 милливольта. Питается схема напряжением от 15 до 20 вольт (при желании это можно изменить) и потребляет ток в районе 60 миллиампер. Время между измерениями составляет 100 миллисекунд, а время цикла измерений при наличии на входе 10 вольт будет 100 миллисекунд. В случае, если измеряемое напряжение будет выше 99,99 вольт, то на индикаторе отобразится число «9999» и будет мигать 2 раза в секунду. Измеряет данный прибор положительное напряжение.

Работа вольтметра основана на принципе преобразования напряжения, которое измеряется в частоту, однократно интегрируя. Такой метод, в сравнении с контроллерами которые имеют в своем составе АЦП с десятиразрядным преобразованием, позволяет достичь более увеличенной разрешающей способности в более широком диапазоне измеряемых напряжений.

Расчет частоты преобразования, выбор пределов измерения и отображение результатов измерений на семисегментном индикаторе выполняет микроконтроллер.

Исходный код программы, файл с прошивкой, печатную плату, нарисованную в программе Sprint Layout и плату для сборки в SMD варианте можно скачать по ссылке.

Для того чтобы точно подобрать сопротивление резистора R2 в делителе напряжения на входе цифрового вольтметра желательно его заменить на последовательно соединенные резисторы 100 килоом и многооборотный 22 килоома. И R5 так же заменить на подстроечный 15 кОм. Так будет более удобно во время настройки схемы.

Сам контроллер прошивается программой CodeVisionAVR с помощью программатора STK 200/300. Но можно использовать и другие программы и программаторы.

Ниже показаны Fuse для CodeVisionAVR и Pony Prog.

Питается схема цифрового вольтметра от обычного блока питания на основе трансформатора и микросхемы стабилизатора 7815 по схеме из datasheet. Кроме того на плате блока питания расположены и резисторы R2,R5. Рисунок печатной платы данного блока находится также в архиве, ссылка на который указана выше.

В настройке схемы то же нет ничего сложного. Необходимо с помощью резистора R3 установить ток зарядки С2 и подобрать сопротивление делителя напряжения на входе. Настроив подстроечные резисторы на 117 килоом и 13 килоом соответственно.

Далее, подав на вход напряжение, в пределах от 9 до 9,8 вольт и сверяя показания с эталонным вольтметром, с помощью подстроечного резистора R3, выставляется одинаковое отображение измерений.

На следующем этапе настройки медленно увеличивается напряжение до момента переключения вольтметра на второй диапазон. Если на индикаторе показания зависли, то с помощью резисторов R2 и R5 добиваются состояния переключения и далее повторяется настройка резистора R3.

После этого необходимо подать на вход максимально измеряемое напряжение, это около 100 вольт и с помощью резисторов R2 и R5 производится корректировка показаний.

И последнее. На вход подается напряжение 5-10 вольт и в случае рассогласования производится корректировка с помощью R3.

Отличительной особенностью цифрового вольтметра на основе данного принципа измерения является его высокая точность.

Анекдот:

— Папа, меня в школе все дразнят, говорят, что я страшный.
— Да сейчас ты ничего так выглядишь, сынок. А вот когда ты родился, доктор сказал:»Шевельнется-стреляйте!».

Простой цифровой вольтметр своими руками.

Стрелочный вольтметр

Цифровой амперметр на светодиодах – удобный способ отображения информации, при котором имеет значение не только модуль измеряемой величины (что, кстати, значительно удобнее определять не по отклонению стрелочного индикатора, а по величине столбчатой диаграммы, или при помощи мини-дисплея), но и частоту изменения этого параметра.

Описание схемы

Светодиоды не отличаются большой мощностью, но использовать их в слаботочных электрических цепях допустимо и целесообразно. В качестве примера можно рассмотреть схему получения цифрового амперметра для определения силы тока в аккумуляторной батарее автомобиля, при номинальном диапазоне значений в 40…60 мА.

Вариант внешнего вида амперметра на светодиодах в столбик

Количество использованных светодиодов определит пороговое значение тока, при котором в работу будет включаться один из светодиодов. В качестве операционного усилителя можно использовать LM3915, либо подходящий по параметрам микроконтроллер. На вход будет подаваться напряжение через любой низкоомный резистор.

Удобно отражать результаты измерения в виде столбчатой диаграммы, где весь, практически используемый диапазон тока будет разделяться на несколько сегментов по 5…10 мА. Плюсом LED является то, что в схеме можно использовать элементы разного цвета – красного, зелёного, синего и т.д.

Для работы цифрового амперметра потребуются следующие компоненты:

Микроконтроллер типа PIC16F686 с АЦП на 16 бит.
Настраиваемые джамперы для выхода конечного сигнала. Можно, как альтернативу, применить DIP-переключатели, которые используются в качестве электронных шунтов или сигнальных замыканий в обычных электронных цепях.
Источник питания постоянного тока, который рассчитан на рабочее напряжение от 5 до 15 В (при наличии стабильного напряжения, что контролируется вольтметром, подойдёт и 6 В).
Контактная плата, где можно разместить до 20 светодиодов типа SMD.

Электрическая схема амперметра на LED источниках

Последовательность размещения и монтажа амперметра

Входной сигнал по току (не более 1 А) подаётся от стабилизированного блока питания через шунтирующий резистор, допустимое напряжение на котором не должно быть более 40…50 В. Далее, проходя через операционный усилитель, сигнал поступает на светодиоды. Поскольку значение тока во время прохождения сигнала изменяется, то соответственно будет изменяться и высота столбика. Управляя током нагрузки, можно регулировать высоту диаграммы, получая результат с различной степенью точности .

Монтаж платы с SMD-компонентами, по желанию пользователя, можно размещать либо горизонтально, либо вертикально. Смотровое окошко перед началом тарировки необходимо перекрывать тёмным стеклом (подойдёт фильтр с кратностью 6…10 х от обычной сварочной маски).

Тарировка цифрового амперметра состоит в подборе минимального значения нагрузки по току, при которой светодиод будет светиться. Варьирование настройки производится экспериментально, для чего в схеме предусматривается резистор с небольшим (до 100 мОм) сопротивлением. Погрешность показаний такого амперметра обычно не превышает нескольких процентов.

Вы знали, что можно переделать старый вольтметр в амперметр? Как это сделать — смотрите видео:

Как настраивать регулировочный резистор

Для этого последовательно устанавливают силу тока, которая проходит через определённый светодиод. В качестве контрольного прибора можно использовать обычный тестер. Вольтметр включается в схему перед микроконтроллером, а амперметр – после него. Для исключения влияния случайных пульсаций подключается также сглаживающий конденсатор.

Практическим плюсом изготовления прибора своими руками (светодиодов не должно быть менее четырёх) является устойчивость схемы при значительных изменениях первоначально заданного диапазона силы тока. В отличие от обычных диодов, которые при коротком замыкании выйдут из строя, светодиоды просто не загораются.

Св-диоды как измерители тока в аккумуляторной батарее автомобиля, не только экономят заряд и сохраняют аккумуляторы, но и позволяют более удобным способом считывать показания.

Аналогичным образом можно построить и цифровой вольтметр. В качестве источников света для такого варианта применения подойдут элементы на 12 В, а наличие дополнительного шунта в схеме вольтметра позволит более рационально использовать всю высоту столбчатой диаграммы.

В статье описан вольтметр, с пределом измерения 50 вольт, сделанный на PIC16F676 или как использовать АЦП этого микроконтроллера.

Схема

На резисторах R1 и R2 собран делитель напряжения, многооборотный построечный резистор R3 служит для калибровки вольтметра. Конденсатор C1 защищает вольтметр от импульсной помехи и сглаживает входной сигнал. Стабилитрон VD1 служит для ограничения входного напряжения на входе микроконтроллера, что бы вход МК не сгорел при превышении напряжения по входу.

На транзисторе VT1 (КТ3102 или SMD вариант BC847) и резисторах R11, R12 и R13 собран инвертирующий элемент, который зажигает точку на индикаторе вместе со вторым разрядом.

В схеме применён индикатор с общим анодом BA56-12GWA, который через токоограничивающие резисторы подключен к МК. Этот индикатор отличается низким потреблением тока. При использование более мощных (крупнее сегменты или другого цвета) индикаторов рекомендуется поставить ключи на аноды.

В бесконечном цикле постоянно происходит получение данных с АЦП, их преобразование и вывод на 7-ми сегментный индикатор в режиме ШИМа.

Печатка

Настройка вольтметра производиться с помощью подстроечного резистора R3 (желательно применить многооборотник).

Внимание

У некоторых программаторов была обнаружена проблема в порче микроконтроллеров. Это выражается в том, что они затирают заводскую калибровочную константу внутренней RC цепочки, после чего МК начинает работать некорректно или перестаёт работать вообще. Поэтому перед прошивкой микроконтроллера сначала прочитайте его память и выпишите последние слово (2 байта) из flash памяти контроллера. После прошивки проверьте, сохранилась ли значение, если нет, то прошейте контроллер, но уже с ранее выписанной калибровочной константой.

Прошивки

Представляю вам новые от 10 апреля 2012 года, версии прошивок вольтметра V3.2. Убран первый разряд, если он равен 0 и в 100В версии установлено максимальное значение индикатора 99,9В.

Общий анод:

Общий катод:

Проверенная версия прошивки V3. 1 — убрано мерцание индикатора.

Общий анод:

Общий катод:

Старые версии прошивок (общий анод):

Добавлены новые прошивки 10.04.2012

А теперь немного практики, что можно сделать из этой схемы, вот один из вариантов….

В печатку включена подсветка пиктограмм согласно моего прибора.

Перенос дорожек для травления

На фотографии пример использования фотобумаги. Как видно тонер переносится весь и без размачивания. Бумага просто отлетает.
Дальше травление и лужение дорожек

готовая

Спустя часик плата была собрана. При разводке платы было принято решение сделать экран как и микроконтроллер разборным в гнезде а не впаивать.
Идея получилась очень удачной так как при обычном монтаже экран занимал 50% места на печатной плате. При монтаже в гнездо, экран разместился на высоте 8-10 мм над печатной платой что дало возможность разместить под ним полноценный стабилизатор напряжения и некоторые радиоэлементы.

Это хорошо видно на следующих фотографиях.

Размещение радиодеталей

вид сверху с экраном

А вот именно в этот корпус нам и нужно вместить этот прибор.

корпус прибора ваз 2106

Лицевую панель изготовил тем же методом. коробка с диска и вырезанная в рекламном агентстве пленка с пиктограммами.

Лицевая панель

Позже я решил отказаться от крепления лицевой части к плате винтами и остановился на пленке. Надежность тут не нудна нужно чтобы просто панель не сместилась относительно экрана при сборке прибора.

Для фиксации платы в корпусе и предотвращению замыкания платы на корпус отрезал кусочек вибро- или шумоизоляции и проклеил им окружность низа корпуса.

Отрезок для поклейки

Поклейка

Вот вид собранной платы с лицевой панелью.

Вот так центрируется устройство в корпусе.

Вольтметр автомобильный — это полезное устройство, позволяющее автомобилисту всегда знать о том, какое напряжение в бортовой сети его транспортного средства. Многих автолюбителей сегодня интересует вопрос, как соорудить такой девайс самостоятельно в домашних условиях. Ниже вы сможете найти пошаговую инструкцию по изготовлению прибора своими руками.

Характеристика автомобильного вольтметра

Как сделать вольтметр? Как правильно должен подключаться сделанный электронный вольтметр в прикуриватель, какая схема подключения? Для начала давайте ознакомимся с основными характеристиками устройства.

Описание устройства

Как мы уже сказали, цифровой вольтметр предназначен для измерения напряжения. Аналоговое устройство представляет собой девайс, оснащенный стрелочным указателем, а также шкалой. На сегодняшний день такие устройства используются очень редко, в последнее время все большую популярность набирают цифровые девайсы.

Виды

Что касается непосредственно видов, то в продаже можно найти либо простые устройства, либо комбинированные.

Простой. Такой девайс характеризуется сравнительно небольшими размерами, в результате чего его монтаж допускается фактически в любом место транспортного средства. Поэтому обычно подключение вольтметра такого типа производится в прикуриватель. Таким образом, девайс позволяет производить мониторинг состояния уровня напряжения аккумуляторной батарее как при заглушенном, так и при заведенном двигателе. Если вы решили установить вольтметр своими руками, то вам будет полезно знать, что при заглушенном моторе напряжение должно составлять 12.5 вольт, в то время как на заведенном — 13.5-14.5 вольт.
В том случае, если данный параметр будет более высоким или низким, потребуется произвести диагностику бортовой сети машины. Вольтметр в авто будет незаменимым, будь то стрелочный вариант или цифровой автомобильный, станет незаменимым атрибутом для тех, кто любит отдыхать на природе. С его помощью вы всегда будете знать, какое напряжение в сети вашего транспортного средства и как не допустить его снижения ниже нормы. Ни для кого не секрет, что ориентироваться на штатные сигнализаторы о разряде АКБ — это не совсем правильно, поскольку такие устройства обычно предупреждают водителя тогда, когда предпринимать какие-то действия уже поздно. Схема вольтметра может быть подключена к специальному выносному дисплею, который можно установить в любом месте автомобиле, например, прямо в центральную консоль.
Комбинированный. Что касается комбинированных приборов, то они могут быть дополнительно оснащены термометрами, тахометрами, амперметрами и т.д. Благодаря термометру водитель всегда сможет знать, какая температура в салоне авто или на улице, в моторном отсеке транспортного средства. С помощью тахометра у автолюбителя всегда будет возможность мониторинга количества оборотов мотора. Как правило, если вы покупаете комбинированный гаджет с тахометром, в комплекте должны идти все необходимые датчики, которые позволяют производить замер данного показателя от 50 градусов мороза до 120 градусов тепла. В целом процедура монтажа прибора такого типа в свою автомобиль — не особо сложная процедура, с которой вполне можно справиться своими силами.

Руководство по изготовлению самодельного вольтметра в авто

Схема

Итак, если вы решили соорудить вольтметр автомобильный из калькулятора, светодиодный из ламп или любой другой, вы должны как минимум разбираться в этой теме. Ламповый вольтметр или вольтметр на светодиодах можно приобрести в любом тематическом магазине автоэлектроники. Но если вы решили все сделать своими руками, то учтите, что просто взять плату и установить ее в авто — не выход, нужна определенные познания в области электроники. Мы рассмотрим пример схемы цифрового девайса в автомобиле, в частности, вольтметр на pic16f676. Ниже приведена схема устройства с пределом измерения 50 вольт, этого вполне достаточно.

На двух резисторах — R1 и R2 — обустроен делитель напряжения, а элемент R3 предназначен для калибровки девайса. Еще один компонент С1 (конденсатор) используется для защиты системы от сигнальных помех, также он позволяет сглаживать входной импульс. VD1 — это стабилитрон, предназначенный для ограничения уровня входного напряжения на входе контроллера, его использование необходимо для того, чтобы вход МК не сгорел, когда напряжение в сети увеличится.

Инвертирующий компонент девайса собран на резисторах R11-R13, а также транзисторе VT1. Инвертор зажигает точку непосредственно на самом индикаторе вместе со вторым разрядом. К МК подключается индикатор с анодом, характеризующийся минимальным потреблением тока. Что касается непосредственно настройки девайса, то она осуществляется при помощи подстроечного резистора R3 (автор видео о том, как своими руками соорудить вольтметр — Руслан К).

Подключение своими руками

Чтобы подключить вольтметр на микроконтроллере в свой автомобиль самостоятельно, для начала следует определиться с местом монтажа. Установка осуществляется в любом удобное для водителя место. В нашем случае мы установим вольтметр в машину в центральную консоль.

Процесс описан на примере автомобиля ВАЗ 2113:

Произведите демонтаж пластиковой накладки справа от панели приборов, над магнитолой. В случае с ВАЗ 2113 эта пластмасса снимается без проблем, крепится она на пластиковых фиксаторах, поэтому при демонтаже будьте осторожны, чтобы не повредить их.
Используя электрический лобзик, вам необходимо прорезать прямоугольное отверстие на заглушке. Вырезайте отверстие в соответствии с размерами дисплея вашего вольтметра — устройство должно идеально подходить для прорезанного отверстия.
С обратной стороны пластиковой заглушки произведите установку девайса. Для начала его можно зафиксировать при помощи обычных канцелярских резинок. Разумеется, ездить так вы не будете, ведь это совсем не эстетично и только испортит вид в салоне авто. Поэтому свободное пространство с обратной стороны необходимо будет залить специальным сантехническим герметиком, чтобы плата хорошо держалась на заглушке. Когда вольтметр схватится, резинки можно убрать.
Чтобы подключить устройство к бортовой сети, можно использовать специальный разъем от блока питания компьютера. Он может подойти, а может и не подойти — если не подошел, придется прибегнуть к пайке. Установите обратно пластмассовую заглушку вокруг дисплея можно дополнительно установить рамку, чтобы улучшить внешний вид экрана. Важно, чтобы вольтметр не отвлекал водителя во время езды, поэтому если свет цифр слишком яркий, с этим необходимо что-то сделать. Можно затемнить экран с помощью обычного лака либо небольшого кусочка тонировочной пленки.
Подключить устройство можно либо напрямую к аккумулятору, чтобы вольтметр функционировал всегда, либо к зажиганию. Второй вариант более приемлемый, в этом случае девайс будет активироваться при включении автомагнитолы, то есть вы всегда сможете следить за состоянием напряжения при включенной аудиосистеме.

Видео «Установка цифрового вольтметра своими руками»

Подробнее о том, как осуществляется монтаж цифрового вольтметра своими силами, вы можете узнать из видео ниже (автор видео — Авто мир).

Амперметры — это устройства, которые используются с целью определения силы тока в цепи. Цифровые модификации изготавливаются на базе компараторов. По точности измерения они различаются. Также важно отметить, что приборы могут устанавливаться в цепи с постоянным и переменным током.

Схема амперметра

Модель своими руками

Устройства постоянного тока

Модификации переменного тока

Импульсные приборы измерения

Устройство фазочувствительных модификаций

Перед установкой микроконтроллера важно припаять фильтр. Преобразователь для литий-ионной потребуется переменного типа. Показатель чувствительности у него находится на уровне 4.5 мк. При резком в цепи необходимо проверить резисторы. Коэффициент деления в данном случае зависит от пропускной способности компаратора. Минимальное давление приборов данного типа не превышает 45 кПа. Непосредственно процесс преобразования тока занимает около 230 мс. Скорость передачи тактового сигнала зависит от качества счетчика.

Схема селективных устройств

Универсальные приборы измерений

Щитовые модели

Встраиваемые модификации

Цифровой встраиваемый амперметр выпускается на базе опорных компараторов. у моделей довольно высокая, и допустимая погрешность равняется около 0.2 %. Минимальное разрешение приборов не превышает 2 мА. Стабилизаторы используются как расширительного, так и импульсного типа. Резисторы устанавливаются высокой чувствительности. Микроконтроллеры часто применяются без выпрямителей. В среднем процесс преобразования тока не превышает 140 мс.

Модели DMK

Устройство Торех

Указанный амперметр (цифровой) производится с повышенной проводимостью тока. Максимальное давление устройство выдерживает в 80 кПа. Минимальная допустимая температура амперметра равняется -10 градусов. Повышенной влажности указанный не боится. Устанавливать его рекомендуется рядом с источником тока. Коэффициент деления равняется только 0.8. Максимальное давление амперметр (цифровой) выдерживает в 12 кПа. Потребляемый ток устройства составляет около 0.6 А. Триод используется фазового типа. Для бытового использования данная модификация подходит.

Устройство Lovat

Модель DigiTOP

Этот постоянного тока выпускается с опорными диодами. Счетчик в нем предусмотрен двухразрядного типа. Проводимость компаратора находится на отметке в 3.5 мк. Микроконтроллер применяется с выпрямителем. Чувствительность тока у него довольно высокая. Источником питания выступает обычная батарейка.

Если говорить про параметры вольтметра-амперметра, то важно отметить, что рабочее напряжение находится на уровне 12 В. Потребление тока в данном случае равняется 0.5 А. Минимальное разрешение представленного прибора составляет 1 мА. Сопротивление шунта располагается на отметке в 2 Ом.

Коэффициент деления вольтметра-амперметра только 0. 7. Максимальное разрешение указанной модели составляет 15 мА. Непосредственно процесс преобразования тока занимает не более 340 мс. Допустимая ошибка указанного прибора располагается на уровне в 0.1 %. Минимальное давление система выдерживает в 12 кПа.

И то, что ко всему привыкаешь и то, что с кем поведешься от того и наберешься — прописные истины. Вот и я привык к своему мультиметру и когда его кто-то хватает (извините, берёт попользоваться) — меня «жаба душит». Сказать ничего не могу, это от меня домочадцы подцепили некоторое количества вируса радиолюбительства и теперь имеют потребность померить напряжение батареек в пульте, аккумулятора в телефоне и т.д. Терпел. Пока не услышал, что некоторые граждане заинтересовались напряжением в розетках.

Откуда появилась эта измерительная головка уже не помню, но всегда считал её «убитой в ноль» — ошибался. При проверке выяснилась её полная адекватность. Вот только внешний вид…

Разобрал по максимуму. Корпус отмыл, верхнюю часть подклеил. Со шкалы кончиком лезвия маленького канцелярского ножа соскрёб лишние нолики. Получилась шкала на 15 вольт. Вместо сопротивления на 150к запаял в колодку перемычку. Отломанный кончик стрелки вернул на место при помощи кусочка изоляции и клея.

Стрелка, конечно, нуждалась в балансировке. Сделал по следующей технологии уравновешивания стрелки имеющимися противовесами с капельками припоя на них (двигаем хорошо разогретым паяльником, эти самые капельки).

Куда двигать — стрелку располагаем горизонтально и смотрим, что перевешивает, если стрелка, то каплю передвинуть от центра. Если противовес — то каплю к центру.
Какую каплю двигать — стрелку располагаем вертикально.

а) нужно двигать «к центру». Стрелка отклонилась вправо — двигаем правую каплю. Влево — левую.
б) нужно двигать «от центра». Стрелка отклонилась вправо — двигаем левую каплю. Влево — правую.

Имеющиеся углубления в верхней части корпуса заполнил при помощи паяльника пластмассой и выровнял напильником, затем мелкой и потом самой мелкой шкуркой, наконец, покрасил и вставил в неё на клей вырезанное стекло. Покрасил и внутреннюю металлическую планку (чтоб всё в цвет), просушил и собрал.

Внешний шарм появился. А для придания технического изыска дополнил измерительную головку переключателем на три положения и тремя резисторами.

Измерительная головка стала обладательницей трёх пределов измерения: на 3, 15 и 30 вольт. Вот картинка печатной платы и схемы по совместительству:

Остановлюсь на моменте сборки. Как оказалось, научиться выколупывать компаунд из зазора между нижней и верхней частями измерительных головок и тем самым их разъединять не проблема, проблема их соединить. Ну не заморачиваться же, в самом деле, их заливкой компаундом по новой. Соединяю так:

В самом уголке сверлю отверстие несколько меньшее диаметром, чем приготовленные саморезы (исключительно алюминиевые) и… А если кого смущает возможность проникновения вовнутрь пыли, то для этого есть пластилин. По готовности измерителя (назвал его вольтметром первого уровня) проинструктировал причастных и выдал в пользование. Прибор понравился, особенно тем, что всего одна «кнопочка». В розетку просил щупы не толкать — лучше сразу гвоздики. С пожеланием успеха, Babay .

Обсудить статью СТРЕЛОЧНЫЙ ВОЛЬТМЕТР

Как подключить к блоку питания цифровой вольтметр, амперметр (Китайский модуль).

Достаточно удобно, когда на блоке питания установлен индикатор, показывающий постоянное напряжение и ток. При питании нагрузки всегда можно видеть падение напряжения, величину потребляемого тока. Но не все источники питания оснащены амперметрами и вольтметрами. У покупных, более дорогостоящих блоков питания они имеются, а вот у дешевых моделях их нет. Да и в самодельных БП их не всегда ставят. Сегодня имеется возможность приобрести за небольшие деньги цифровой модуль измеритель индикатор постоянного тока и напряжения (Китайский вольтметр амперметр). Стоит этот модуль в пределах 3х баксов. Купить его можно посылкой из Китая, на ближайшем радиорынке, магазине электронных компонентов.

Сам этот Китайский цифровой модуль вольтметра, амперметра измеряет постоянный ток (до 10, 20 ампер, в зависимости от модели) и напряжение (до 100, 200 вольт). Он имеет небольшие, компактные размеры. Легко может монтироваться в любые подходящие корпуса (нужно вырезать соответствующее отверстие и просто его туда вставить). На задней части, на плате имеются два подстроечных резистора, которыми можно производить коррекцию показаний измеряемых величин тока и напряжения. Точность у этого цифрового Китайского модуля вольтметра и амперметра достаточно высока — 99%. Экран имеет трехсимвольное табло красного (для напряжения) и синего (для тока) цвета. Этот блок питается от постоянного напряжения от 4 до 28 вольт. Потребляет мало тока.

Сама установка, электрическое подключение к схеме блока питания достаточно проста. На измерительном модуле тока и напряжения имеются такие провода: три тонких провода (черный минус и красный плюс питания модуля, жёлтый для измерения постоянного напряжения относительно любого черного), два толстых провода (черный минус и красный плюс для измерения силы постоянного тока).

Этот Китайский модуль амперметра, вольтметра можно питать как от самого источника, на котором измеряем электрические величины, так и независимым блоком питания. Итак, после монтажа в корпус измерителя мы спаиваем вместе два чёрных провода (тонкий и толстый), это будет общий минус, который мы и припаиваем к минусу блока питания. Спаиваем вместе тонкие провода красного и желтого цвета, подсоединяем их к выходу (плюса) источника питания. К толстому красному проводу, относительно спаянных чёрных проводов, подключаем саму электрическую нагрузку (это будут провода выхода блока питания).

Важно заметить, что для правильного измерения постоянного тока важна полярность токовых проводов. То есть, именно толстый красный провод должен быть выходом блока питания. В противном случае данный цифровой амперметр будет показывать нули на своем табло. На обычном блоке питания (без функции регулирования напряжения) на индикаторе можно отслеживать только падение напряжения. А вот на регулируемом источнике питания будет хорошо видно, какое напряжение вы сейчас имеете при его выставлении.

Видео по этой теме:

P.S. В целом подключение этого цифрового Китайского модуля вольтметра, амперметра на должно составить труда. При последующем использовании вы оцените его работу, вам она понравится. Наиболее популярным считается трёхсимвольный измерительный блок, хотя немного подороже будет стоит четырехсимвольный, у которого точность измерения уже не 99%, а 99,9%. Данные цифровые модули, измеряющие постоянный ток и напряжение, бывают и отдельного типа, то есть один такой блок является либо амперметром или вольтметром. Экран у них побольше.

Трехразрядный цифровой вольтметр с тремя диапазонами измерения

Автор разработки: А.Романчук Вольтметр с цифровой индикацией несложно изготовить на основе БИС аналого-цифрового преобразователя (АЦП) КР572ПВ2 (КР572ПВ5). О принципе работы и рекомендациях по применению этой БИС неоднократно рассказывалось в популярной радиолюбительской литературе.

Введение же в прибор, построенный на ее основе, устройств автоматического выбора предела измерения (УАВПИ) заметно усложняет его изготовление, так как требует применения дополнительных микросхем средней степени интеграции. Между тем, при ремонте и налаживании бытовой и любительской аппаратуры в большинстве случаев в диапазоне напряжений до 10 В достаточна точность измерений 0,01 В и соответственно — 0,1 В и 1 В на пределах до 100 В и 1000 В. А при многочисленных замерах, например, на выводах телевизионных микросхем, транзисторов и т.п., к тому же желательно иметь не только автоматический выбор предела, но и возможно меньшие размеры и массу. Тогда и подключение вольтметра и считывание показаний становится возможным, так сказать, «с одного раза» — без дополнительной фиксации взгляда, как это обычно бывает, вначале на точке подключения, а затем уже на индикаторе, чаще всего удаленном от этой точки. Предлагаемый вольтметр предназначен для измерения постоянных напряжений в трех поддиапазонах с верхними пределами 10 В, 100В и 1000 В с указанной выше точностью.

В нем предусмотрен автоматический выбор предела и его индикация на трехразрядном цифровом жидкокристаллическом индикаторе (ЖКИ). Небольшой потребляемый ток (не более 3 мА) и доступные микросхемы, а также, что немаловажно, печатная плата и простота настройки, надеюсь, заинтересуют радиолюбителей. Тем более что преобразователь вольтметра, выполненный в виде отдельного блока, может быть встроен в уже готовый прибор, например в частотомер или любой счетчик импульсов на КМОП микросхемах. Вольтметр (рис.1) состоит из аналого-цифрового преобразователя (АЦП), содержащего компаратор DA1, цифро-аналоговый преобразователь DA2 (ЦАП), управляемый генератор импульсов DD2.1, DD2.2, двоичный счетчик, выполняющий функцию регистра последовательного приближения (РПП) DD4. Элемент DD2.4 обеспечивает такие режимы работы преобразователя как преобразование, индикация и установка в ноль АЦП и счетчика после каждого цикла преобразования. АЦП дополнен схемой УАВПИ, в которой работают DD2.3 и диоды VD3…VD7, образующие элемент совпадения, выходной сигнал которого появляется при достижении определенного состояния выходов РПП и служит для переключения выходов счетчика-дешифратора DD3.

Выходные сигналы DD3 включают определенный ключ микросхемы DD1 — в зависимости от величины измеряемого напряжения. Ключи, в свою очередь, коммутируют резисторы R2…R4, образующие вместе с R1 входной делитель напряжения. В состав преобразователя вольтметра входит также источник опорного напряжения. Указанные элементы составляют законченный блок преобразователя «напряжение — число импульсов» со схемой УАВПИ и термостабильным источником опорного напряжения. На рис.2 представлена схема счетчика импульсов, работающего совместно с преобразователем. Выходы микросхем DD2…DD4 подключены к ЖКИ HG1. Для обеспечения его нормальной работы — питания сегментов и точек переменным напряжением — на общий электрод (выводы 1 и 34 HG1) и вход С DD2…DD4 подается прямоугольное напряжение с выхода 50-герцевого генератора. Генератор выполнен на двух верхних по схеме рис.2 элементах DD1. Нижние по схеме элементы этой микросхемы обеспечивают нормальный режим работы точек ЖКИ. Незадействованные точки индикатора подключают к общему электроду.

В АЦП использован метод последовательного приближения. Суть его в общем случае — возможность быстрого уравновешивания входного напряжения напряжением с выхода ЦАП при последовательном изменении кода на входах ЦАП. При этом ЦАП используется в качестве элемента обратной связи. В предлагаемом преобразователе микросхема типа КР572ПА1 включена по малоизвестной схеме — с «перевернутой» матрицей входящих в нее резисторов, что дает определенные преимущества: питание всех цепей от однополярного источника, получение на выходе ступенчато изменяющегося напряжения, а не тока как при обычном включении. Поэтому, если опорное напряжение (его в этой схеме подают на вывод 1 DA2, а выходное напряжение ЦАП снимают с вывода 15) выбрать численно равным десятичному эквиваленту двоичного кода задействованных входов (для КР572ПА1 десятиразрядный двоичный код соответствует числу 1024), выраженным, например, в мВ, то при каждом изменении цифрового кода на единицу на выходе получим ступенчато изменяющееся напряжение дискретом 1 мВ.

Разрешающая способность АЦП в этом случае получается не хуже 1 мВ, а вывод результата преобразования (определенное для каждого входного напряжения количество импульсов, поданных на ЦАП) достаточно просто подсчитать декадным счетчиком. Коротко о работе преобразователя и УАВПИ (рис.1). В момент подачи на схему напряжения питания разряженный конденсатор С3 работает подобно короткозамыкающей перемычке, поэтому на выходе DD2.4 появляется логическая «1». Она устанавливает выходы РПП и декадный счетчик в ноль. На выходе ЦАП и подключенном к нему инверсном входе DA1 напряжения нет. Если на вход преобразователя напряжение не поступает, то на выходе DA1 (вывод 6) устанавливается низкий уровень напряжения. Он запрещает работу генератора по выводу 1 DD2.1 и закрывает нижний по схеме ключ DD1. На вход R счетчика УАВПИ DD3 подается напряжение через R5, поэтому счетчик устанавливается в ноль, коммутируя ключи DD1 так, что включается резистор наиболее чувствительного (1:1) первого предела. Одновременно логическая «1» с выхода «0» DD3 поступает на первую слева точку индикатора (рис.

2). Поскольку на всех выходах РПП — логический «0», на выходе элемента совпадения DD2.3 — логическая «1». Она не влияет на работу DD2.4. Это исходное состояние преобразователя. При поступлении на вход вольтметра даже небольшого положительного напряжения за счет большого усиления ОУ DA1 напряжение на его выходе скачком увеличивается почти до напряжения источника питания, что дает разрешение на работу управляемого генератора. Начинается зарядка конденсатора С3 через диод VD2 до напряжения переключения логического элемента (для КМОП-структур это напряжение равно примерно половине напряжения питания). После срабатывания DD2.4 на вход R DD4 и декадного счетчика подается низкий логический уровень, разрешающий счетный режим. Одновременно открывается нижний по схеме ключ DD1, соединяя вход R DD3 с общим проводом. Так как регистру DD4 разрешен счетный режим, на его счетный вход (вывод 10) поступают импульсы с работающего генератора, на выходах начинается увеличение двоичного кода и, соответственно, напряжения на выходе ЦАП.

При равенстве напряжений на прямом и инверсном входах DA1 на выходе устанавливается низкий уровень напряжения, который запрещает работу генератора. Изменение состояния выходов DD4 прекращается, а па индикаторе счетчика (его счетный вход подключен к преобразователю через выход 1) фиксируется количество поступивших в счетчик импульсов. Показания индикатора с учетом коэффициента деления входного делителя при опорном напряжении 1,024 В соответствуют величине входного напряжения с точностью 0,01 В. На этом собственно преобразование аналогового напряжения в число импульсов закончено. Цикл преобразования на первом пределе происходит один раз — как описано, на втором пределе — повторяется дважды, причем второй раз цикл преобразования начинается после срабатывания элемента совпадения DD2.3. Короткий импульс логического «0» на его выходе возникает при достижении определенного состояния выходов DD4 за счет подключения входа DD2.3 и катодов диодов VD3…VD7. В предлагаемой схеме после поступления на ЦАП 1000 импульсов логический «0» переключает счетчик DD3 в состояние 1, включается резистор делителя второго предела R3, точка на первом индикаторе гаснет, на втором — появляется.

Через вывод 9 DD2.4 происходит обнуление DD4 и декадного счетчика. Поскольку напряжение на инверсном входе DA1 все еще меньше, чем на прямом, работа генератора разрешена. Начинается второй цикл преобразования с «весом» каждого импульса, поступающего на декадный счетчик — 0,1 В. Если же измеряемое напряжение превышает порог и второго диапазона, цикл преобразования повторяется и в третий раз. При этом подключается резистор R4 делителя, а точки на индикаторе исчезают, «вес» каждого импульса в этом цикле соответствует 1 В. Время преобразования в каждом цикле зависит от величины измеряемого напряжения и скорости поступления импульсов в DD4. Его несложно рассчитать. Так, если срабатывание элемента совпадения происходит при 1000 импульсах, то на DD4 из-за отсутствия выходов первых разрядов их необходимо подать в три раза больше — 3000. Если частоту генератора выбрать кратной этому числу (для удобства расчета), например 300000 Гц, то время рассчитывается делением этого числа па 3000, т.е. получаем 100 Гц, что соответствует 0,01 с.

Таким образом, на первом пределе время преобразования равно примерно 0,01 сек, на втором пределе оно в 2 раза, а на третьем — в 3 раза больше, чем на первом. После каждого преобразования начинается цикл индикации. Конденсатор С3 медленно разряжается через большое обратное сопротивление VD2, вход логических элементов и выход DA1. Продолжительность разрядки этого конденсатора собственно и определяет время индикации (примерно 1000 пФ на с). После разрядки С3 до напряжения переключения элемента нижний по схеме ключ DD1 закрывается и счетчик-дешифратор DD3 независимо от количества циклов преобразования и наличия или отсутствия напряжения на входе вольтметра устанавливается в нулевое состояние, подключая ко входу делителя резистор первого предела R2 и индицируя точкой на индикаторе первый поддиапазон измерений. Одновременно логическая «1» с выхода DD2.4 устанавливает выходы DD4 и декадный счетчик в «0». Выходное напряжение ЦАП также уменьшается до нуля и преобразователь устанавливается в исходное состояние.

Точность преобразования в предлагаемой схеме вольтметра зависит только от точности и стабильности опорного напряжения, поэтому схема формирования его выбрана относительно сложной. В ней стабильное по величине и температуре напряжение формируется как разность напряжений на светодиоде VD8 и эмиттерном переходе VT2. VT1 — источник стабильного по величине тока. R8 — нагрузка генератора опорного напряжения. С него термостабильное напряжение подается на вывод 1 ЦАП. С4, С5 сглаживают импульсные помехи. VD1 защищает вход DA1 и резисторы делителя от повышенных напряжений. Постоянная времени R6С2 определяет частоту работы управляемого генератора. Все элементы вольтметра, показанные на рис.1 и 2, установлены на единой плате из двустороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5мм. Плата разработана так, что возможно разделение ее на блок преобразователя (рис.1) и счетчика (рис.2). При установке на плату микросхем необходимо обратить внимание на правильное расположение DD4 и микросхем блока счетчика.

Диоды VD3…VD7 впаиваются в плату катодными выводами в обозначенные отверстия. Выводы анодов соединяются вместе и подключаются согласно электрической схеме. Для обеспечения хорошего теплового контакта VT1, VT2 и VD8 установлены в металлической обойме из алюминия или меди. Их выводы соединены между собой согласно схеме навесным способом. На рис.3 показан рисунок проводников со стороны установки микросхем и деталей и их расположение на плате. При этом ЖКИ располагается над микросхемами счетчика после их установки. Выводы ЖКИ подпаиваются к обозначенным точкам. На рис.4 — рисунок проводников со стороны пайки. Проводники, подходящие к одному и тому же выводу с противоположных сторон платы, также пропаиваются с обеих сторон. Дополнительные соединения, показанные тонкой линией, выполнены монтажным проводом в изоляции. Налаживание вольтметра начинают с установки опорного напряжения — 1,024 В — с максимально возможной точностью, подбирая резистор R8. Затем измеряют потребляемый стабилизатором ток.

Ток должен быть не менее 1…1,5 мА. При меньшем токе стабильность работы матрицы резисторов ЦАП заметно ухудшается, а ток более 2 мА — напрасный расход энергии батареи питания. Уменьшить ток стабилизации VT1 можно включив дополнительный резистор между истоком и затвором, подобрав его значение (ориентировочно — от 10 кОм до 500 кОм). После этого прямой вход DA1 соединяют с общим проводом и проверяют показания на индикаторе. Если показание отличается от «000», требуется коррекция начального разбаланса входов DA1, для чего к выводу 1 или 8 (определяют экспериментально) и плюсовому выводу подключают дополнительный резистор (5,1 кОм — 47 кОм), подбирая сопротивление так, чтобы показания стали нулевыми. При необходимости этот резистор подпаивают к ОУ со стороны выводов. В любительских условиях приобретение точных резисторов (0,1 % и лучше) чаше всего сложно, поэтому резисторы входного делителя в вольтметре подборные. Вначале выбирается R1 — его можно составить из двух-трех с сопротивлением 1.

..3 МОм (точность необязательна). Затем подают на вход вольтметра известное с точностью до 0,01 В напряжение в пределах первого поддиапазона, например 5,00 В. Подбирая R2, выставляют показание на индикаторе равное 5,00. Подавая соответствующее напряжение с необходимой точностью в поддиапазонах 100 В и 1000В, подборкой R3 и R4 добиваются показаний величины поданного напряжения. В заключение несколько замечаний. Во-первых, схема и конструкция вольтметра не рассчитаны на измерение напряжений в высоковольтных цепях, поэтому следует ограничить верхний предел 500 вольтами. Вольтметр измеряет эффективное значение постоянных напряжений, поэтому плохо сглаженное, например, на выходе выпрямительных схем или имеющее значительные выбросы напряжение фиксируется как завышенное по сравнению с показаниями обычного тестера. Вольтметром также можно (приблизительно определить и значение переменных напряжений без применения дополнительного входного выпрямителя при низких значениях частоты (до 20 кГц). И еще одно уточнение: плата счетчика (она может использоваться и для других нужд) рассчитана на установку 4 ИМ К176ИЕ4.

Источник: А.Романчук, журнал «Радиолюбитель». Схемы и статьи публикуются с разрешения редакции журнала.

Поделись с друзьями в социальных сетях

Реклама

с использованием ИС L7107

В посте объясняется очень простая схема цифрового панельного вольтметра с использованием одной ИС L7107 и нескольких других обычных компонентов. Схема способна измерять напряжение вплоть до 2000 В переменного/постоянного тока. ИС L7107.

Спасибо компании Intersil за предоставленную нам замечательную маленькую микросхему L7107, которую можно легко сконфигурировать в широкодиапазонную схему цифрового вольтметра, используя несколько семисегментных дисплеев с общим анодом.

IC 7107 представляет собой универсальный аналого-цифровой преобразователь 3 и 1/2 разряда с низким энергопотреблением, который имеет встроенные процессоры, такие как семисегментные декодеры, драйвер для дисплеев, набор опорных уровней и генераторы тактовых импульсов.

Микросхема работает не только с обычными семисегментными дисплеями CA, но также и с жидкокристаллическими дисплеями (ЖК-дисплеями) и имеет встроенный мультиплексный осветитель задней панели для подключенного ЖК-модуля.

Обеспечивает автоматическую коррекцию нуля для входов менее 10 мкВ, дрейф нуля для входов ниже 1 мкВ/oC, ток смещения для входов не более 10 пА и погрешность перехода менее одного отсчета.

IC можно настроить на диапазоны от 2000 В переменного/постоянного тока и до 2 мВ, что делает IC очень подходящим для измерения низких входных сигналов от датчиков, таких как тензодатчики, пьезопреобразователи, тензометрические датчики и аналогичные датчики с мостовой связью. сети.

Другими словами, микросхема может быть просто сконфигурирована для создания таких продуктов, как цифровые весы, измерители давления, электронный тензодатчик, детектор вибрации, датчики удара и многие подобные схемы.

Излишне говорить, что микросхема L7107 может быть также встроена в простую, но точную схему панельного цифрового вольтметра, что нас сейчас и интересует.

Принцип работы схемы

На приведенной ниже схеме показано, что устройство представляет собой полноценную схему цифрового вольтметра, которую можно использовать для измерения постоянного напряжения в диапазоне от нуля до 199 вольт.

Диапазон можно соответствующим образом расширить или сократить, просто изменив номинал резистора 1 МОм, включенного последовательно с входной клеммой. С 1M диапазон дает полную шкалу 199,99 В, с 100K диапазон станет полной шкалой 19,99 В.

Для работы схемы требуется двойное питание +/-5 В, здесь +5 В может быть строго получено от стандартной схемы регулятора IC 7805, -5 В автоматически создается IC 7660 и подается на контакт № 26 микросхемы. ИС L7106.

Три диода 1N4148, включенные последовательно с линией питания дисплея, обеспечивают оптимальное рабочее напряжение на дисплеях для их освещения с правильной интенсивностью, однако для более яркого освещения можно экспериментировать с количеством диодов в соответствии с личными предпочтениями.

Предустановка 10K на выводах № 35/36 используется для правильной калибровки вольтметра и должна быть установлена таким образом, чтобы на выводах № 35/36 появлялся ровно 1 В. Это настроит схему для точного отображения измеренных величин в соответствии с заданными спецификациями и техническим описанием микросхемы.

Список запчастей

Все резисторы 1/4 Watt, если не указано

220 Ом — 1
10K = 1
1m = 1
47K = 1
15K = 1
100K = 1
Preset / Trimmer 10K = 1

Конденсаторы

- 10NF керамический диск = 1
- 220NF керамический диск = 1
- 470NF керамический диск = 1
- 100NF или 0.1UF керамический диск = 1
- 100PF керамический диск = 1
- 10UF / 25V ElectrolyTic = 2
полупроводников