Воскресенье, 19.11.2017, 17:02
Приветствую Вас Гость | RSS

Лаборатория Полюс

Меню сайта
Статистика

Онлайн всего: 1
Гостей: 1
Пользователей: 0
Форма входа

Каталог статей

Главная » Статьи » Электроника

Вольтметр на микроконтроллере

Простой вольтметр на микроконтроллере.


Данный вольтметр может применяться для измерения напряжения радиолюбительских блоков питания, контроля заряда аккумуляторов и т.п. Устройство реализовано на микроконтроллере ATMEGA8 и светодиодном индикаторе с общим анодом FYT3031-BSR-21.

Технические характеристики:

Напряжение питания:                   6..14 В
Потребляемый ток:
Число разрядов индикатора:                 3
Диапазон измерения:            от 0 до 50 В
Шаг измерения:                              0,1 В
Расчетная погрешность                    0,3%

Принципиальная схема вольтметра показана на рис.1.

 
Рис.1.
 
Краткое описание схемы.

Входное напряжение питания ограничивается и стабилизируется микросхемой 7805. Диод VD1 служит для защиты от перепутывания полярности.
Измеряемое напряжение через делитель R1 R2 поступает на вход АЦП микроконтроллера и преобразуется в цифровой код. Для сглаживания пульсаций код усредняется по 16 замерам. Далее код масштабируется и величина напряжения раскладывается на десятичные разряды (десятки, единицы и десятые доли вольт). Полученные величины поочередно выводятся в соответствующие разряды индикатора методом динамической индикации. Резисторы R4..R11 ограничивают ток сегментов индикатора до безопасных значений.

Детали и настройка.

Резистор R1 желательно применить прецизионный, например типа С2-36 с допуском 0,5% или С2-29В-0,125 с допуском 0,25-0,5%. Резистор R2 подстроечный многооборотный, например типа 3296W.  Резисторы R3-R11 мощностью 0,125-0,5Вт с допуском ±10%, например С2-33, CF1/4 и т.п. Конденсаторы С1 и С2 любые электролитические на температуру 105С и емкостью 22-47мкФ. Конденсатор С3 керамический, например К10-17Б. Диод VD1 заменить на 1N4148 или более мощные КД247, 1N4001 и т.п. Стабилизатор напряжения на 5В DA1 любой в корпусе TO-220,  например КР142ЕН5А и т.п.

Для настройки устройства на его  вход подают образцовое напряжение около 50В (но не более этого значения :) ) и регулируя R2 добиваются совпадения показаний вольтметра с образцовым напряжением. После этого ось подстроечного резистора контрится быстросохнущей нитрокраской или цапон лаком.

Замечания по конструированию и результаты испытаний.

1) При динамическом управлении светодиодными индикаторами надо учесть эффект накопления заряда в светодиодах. Если мы просто снимем напряжение с сегмента, то в накопленные в диффузной емкости pn перехода заряды будут некоторое время вызывать свечение индикатора, пока емкость перехода полностью не разрядится.
Это приводит к неприятной паразитной подсветке индикатора. Поэтому, для быстрого рассасывания этого заряда и четкого гашения индикатора надо подавать на сегменты напряжение обратной полярности (например для индикатора с общим анодом на сегменты-катоды надо подавать высокий уровень 5В, а на аноды низкий уровень 0В)

2) Точность микроконтроллерных вольтметров с 10 разрядным АЦП не очень высока и составляет примерно 0,3%
Она вычисляется так - это ошибка дискретизации 1LSB + погрешность нелинейности, по даташиту это 2LSB. Общая ошибка будет 3LSB, а относительная погрешность 3/1024~0,3%
Абсолютная погрешность показаний 50В*0,3=±0,15В
 
При этом разница между завышенными и заниженными показаниями вдвое больше и равна 0,3В. Иначе говоря, настраивать прибор надо так, чтобы отклонения его показаний были бы не односторонними, а симметричными относительно заданной характеристики.
 
Результаты сравнения показаний вольтмера и промышленного прибора Щ300 показаны в табл.1
Показания Щ300, В Показания вольтметра, В Относительная погрешность, %
2,97 2,8 -0,34
7,96 7,8 -0,32
13,03 12,9 -0,26
18,04 17,9 -0,28
23,03 22,9 -0,26
28,01 28,0 -0,02
33,03 33,0 -0,06
38,00 38,0  0
43,00 43,1  0,2
48,00 48,1  0,2
  
Проверочная макетная платка :)



Прошивка и исходный текст программы.
Микроконтроллер настроен на работу с внутренним RC генератором частотой 2МГц. Фьюз биты устанавливаются в следующие значения: CKSEL=0100, SUT=10.
Блок схема программы, ее исходный текст на языке С (для компилятора WinAVR) и
hex файл прошивки см в архиве: volt.zip
 
Литература.
Есть хороший сайт, где можно почитать о работе АЦП в микроконтроллерах AVR http://www.avrlab.com/node/94

 
Категория: Электроника | Добавил: and (23.01.2011)
Просмотров: 8529 | Комментарии: 8 | Рейтинг: 5.0/2
Всего комментариев: 4
4  
Давно сюда не заглядывал. Возможно при сборке была перепутана полярность электролита С2 проверьте величину сопротивлений R4..R11 Может быть их лучше увеличить до 200 Ом.

3  
Собирал , но были некоторые проблемы с микроконтролером (слетала прошивка) , при проверке показывает неплохой ток иногда скачки до 0.9 А, в чём проблема ? Так же , при измерении , индикатор перестал показывать считываемое напряжение . Если есть идеи , жду ответа.

2  
Я собирал, как макет. Печатки нет, наверно поэтому не хотят повторять smile

1  
что то не одного комента , собирал кто нибудь ?

Имя *:
Email *:
Код *:
Корзина
Ваша корзина пуста
Поиск
Рейтинг@mail.ru

Copyright MyCorp © 2017
Бесплатный конструктор сайтов - uCoz