Рассмотрены не сложные схемы цифровых вольтметра и амперметра, построенных без использования микроконтроллеров на микросхемах СА3162, КР514ИД2. Обычно, у хорошего лабораторного блока питания есть встроенные приборы, — вольтметр и амперметр. Вольтметр позволяет точно установить выходное напряжение, а амперметр покажет ток через нагрузку.
В старых лабораторных блоках питания были стрелочные индикаторы, но сейчас должны быть цифровые. Сейчас радиолюбители чаще всего делают такие приборы на основе микроконтроллера или микросхем АЦП вроде КР572ПВ2, КР572ПВ5.
Микросхема СА3162Е
Но существуют и другие микросхемы аналогичного действия. Например, есть микросхема СА3162Е, которая предназначена для создания измерителя аналоговой величины с отображением результата на трехразрядном цифровом индикаторе.
Микросхема СА3162Е представляет собой АЦП с максимальным входным напряжением 999 mV (при этом показания «999») и логической схемой, которая выдает сведения о результате измерения в виде трех поочередно меняющихся двоично-десятичных четырехразрядных кодов на параллельном выходе и трех выходах для опроса разрядов схемы динамической индикации.
Вольтметр с тремя проводами, схема подключения и тест
Чтобы получить законченный прибор нужно добавить дешифратор для работы на семисегментный индикатор и сборку из трех семисегментных индикаторов, включенных в матрицу для динамической индикации, а так же, трех управляющих ключей.
Тип индикаторов может быть любым, -светодиодные, люминесцентные, газоразрядные, жидкокристаллические, все зависит от схемы выходного узла на дешифраторе и ключах. Здесь используется светодиодная индикация на табло из трех семисегментных индикаторов с общими анодами.
Индикаторые включены по схеме динамической матрицы, то есть, все их сегментные (катодные) выводы включены параллельно. А для опроса, то есть, последовательного переключения, используются общие анодные выводы.
Принципиальная схема вольтметра
Теперь ближе к схеме. На рисунке 1 показана схема вольтметра, измеряющего напряжение от 0 до 100V (0. 99,9V). Измеряемое напряжение поступает на выводы 11-10 (вход) микросхемы D1 через делитель на резисторах R1-R3.
Конденсатор C3 исключает влияние помех на результат измерения. Резистором R4 устанавливают показания прибора на ноль, при отсутствии входного напряжения А резистором R5 выставляют предел измерения так чтобы результат измерения соответствовал реальному, то есть, можно сказать, им калибруют прибор.
Рис. 1. Принципиальная схема цифрового вольтметра до 100В на микросхемах СА3162, КР514ИД2.
Теперь о выходах микросхемы. Логическая часть СА3162Е построена по логике ТТЛ, а выходы еще и с открытыми коллекторами. На выходах «1-2-4-8» формируется двоичнодесятичный код, который периодически сменяется, обеспечивая последовательную передачу данных о трех разрядах результата измерения.
Доработка вольтметра
Если используется дешифратор ТТЛ, как, например, КР514ИД2, то его входы непосредственно подключаются к данным входам D1. Если же будет применен дешифратор логики КМОП или МОП, то его входы будет необходимо подтянуть к плюсу при помощи резисторов. Это нужно будет сделать, например, если вместо КР514ИД2 будет использован дешифратор К176ИД2 или CD4056.
Выходы дешифратора D2 через токоограничивающие резисторы R7-R13 подключены к сегментным выводам светодиодных индикаторов Н1-НЗ. Одноименные сегментные выводы всех трех индикаторов соединены вместе. Для опроса индикаторов используются транзисторные ключи VT1-VT3, на базы которых подаются команды с выходов Н1-НЗ микросхемы D1.
Эти выводы тоже сделаны по схеме с открытым коллектором. Активный ноль, поэтому используются транзисторы структуры р-п-р.
Принципиальная схема амперметра
Схема амперметра показана на рисунке 2. Схема практически такая же, за исключением входа. Здесь вместо делителя стоит шунт на пятиваттном резисторе R2 сопротивлением 0,1 От. При таком шунте прибор измеряет ток до 10А (0. 9.99А). Установка на ноль и калибровка, как и в первой схеме, осуществляется резисторами R4 и R5.
Рис. 2. Принципиальная схема цифрового амперметра до 10А и более на микросхемах СА3162, КР514ИД2.
Выбрав другие делители и шунты можно задать другие пределы измерения, например, 0. 9.99V, 0. 999mA, 0. 999V, 0. 99.9А, это зависит от выходных параметров того лабораторного блока питания, в который будут установлены эти индикаторы. Так же, на основе данных схем можно сделать и самостоятельный измерительный прибор для измерения напряжения и тока (настольный мультиметр).
При этом нужно учесть, что даже используя жидкокристаллические индикаторы прибор будет потреблять существенный ток, так как логическая часть СА3162Е построена по ТТЛ-логике. Поэтому, хороший прибор с автономным питанием вряд ли получится. А вот автомобильный вольтметр (рис.4) выйдет неплохой.
Питаются приборы постоянным стабилизированным напряжением 5V. В источнике питания, в который будут они установлены, необходимо предусмотреть наличие такого напряжения при токе не ниже 150mA.
Подключение прибора
На рисунке 3 показана схема подключения измерителей в лабораторном источнике.
Рис. 3. Схема подключения измерителей в лабораторном источнике.
Рис.4. Самодельный автомобильный вольтметр на микросхемах.
Детали
Пожалуй, самое труднодоставаемое — это микросхемы СА3162Е. Из аналогов мне известна только NTE2054. Возможно есть и другие аналоги, о которых мне не известно.
С остальным значительно проще. Как уже сказано, выходную схему можно сделать на любом дешифраторе и соответствующих индикаторах. Например, если индикаторы будут с общим катодом, то нужно КР514ИД2 заменить на КР514ИД1 (цоколевка такая же), а транзисторы VТ1-VT3 перетащить вниз, подсоединив их коллектора к минусу питания, а эмиттеры к общим катодам индикаторов. Можно использовать дешифраторы КМОП-логики, подтянув их входы к плюсу питания при помощи резисторов.
Налаживание
В общем-то оно совсем несложное. Начнем с вольтметра. Сначала замкнем между собой выводы 10 и 11 D1, и подстройкой R4 выставим нулевые показания. Затем, убираем перемычку, замыкающую выводы 11-10 и подключаем к клеммам «нагрузка» образцовый прибор, например, мультиметр.
Регулируя напряжение на выходе источника, резистором R5 настраиваем калибровку прибора так, чтобы его показания совпадали с показаниями мультиметра. Далее, налаживаем амперметр. Сначала, не подключая нагрузку, регулировкой резистора R5 устанавливаем его показания на ноль. Теперь потребуется постоянный резистор сопротивлением 20 От и мощностью не ниже 5W.
Устанавливаем на блоке питания напряжение 10V и подключаем этот резистор в качестве нагрузки. Подстраиваем R5 так чтобы амперметр показал 0,50 А.
Можно выполнить калибровку и по образцовому амперметру, но мне показалось удобнее с резистором, хотя конечно на качество калибровки очень влияет погрешность сопротивления резистора.
По этой же схеме можно сделать и автомобильный вольтметр. Схема такого прибора показана на рисунке 4. Схема от показанной на рисунке 1 отличается только входом и схемой питания. Этот прибор теперь питается от измеряемого напряжения, то есть, измеряет напряжение, поступающее на него как питающее.
Напряжение от бортовой сети автомобиля через делитель R1-R2-R3 поступает на вход микросхемы D1. Параметры этого делителя такие же как в схеме на рисунке 1, то есть для измерения в пределах 0. 99.9V.
Но в автомобиле напряжение редко бывает более 18V (больше 14,5V уже неисправность). И редко опускается ниже 6V, разве только падает до нуля при полном отключении. Поэтому прибор реально работает в интервале 7. 16V. Питание 5V формируется из того же источника, с помощью стабилизатора А1.
Источник: radiostorage.net
Схема цифрового вольтметра постоянного тока с Алиэкспресс
Что можно добыть из «желтого китайского тестера»
Китайский желтый тестер DT-830B из Леруа-Мерлен стоит 75 рублей. В нем есть ЖКИ дисплей, микросхема типа ICL7106/7106 в виде капли эпоксидки с обвязкой и почему бы не сделать из него удобный встраиваемый вольтметр для, например, блока питания, или ещё какого-нибудь применения, просто отрезав ненужное.
Нужен вольтметр — убрать всё ненужное
Оригинал
Оригинал выглядел так (да, ещё шнуры забыл! тоже ведь чего-то стоЯт).
Что в упаковке
Что внутри
Разбираем, изучаем, делаем выводы:
Принципиальная схема
Здесь приведена принципиальная схема «отца семейства», которая прослеживается во многих подобных приборах с незначительными вариациями. Часто даже маркировка на плате совпадает с позиционным обозначением на схеме (R3, C6. ):
Схема конечно не 1:1 совпадает с действительностью, но суть ухватить достаточно.
Печатная плата
Печатная плата в «распечатываемом» виде, я на ней изучал дорожки:
Переделка
Обрезка и перемычки
Вобщем, берем ножницы и режем по дорожке выше надписи «830B.4C».
Затем нужно будет восстановить перемычкой A-A всего одну связь и указать второй перемычкой B-B как отображать запятые на экране. См. далее:
Управления запятыми
В родном корпусе получившийся «огрызок мультиметра» теперь выглядит так:
Делитель для вольтметра
По бокам платы осталиcь неиспользуемые точные резисторы — их можно использовать для организации нужного делителя напряжения для вольтметра:
| позиция | номинал | делитель | диапазон 1 (вх.сопр.вольтметра) |
диапазон 2 (вх.сопр.вольтметра) |
| R22 | 100 | 1:1 | 0 — 200 мВ / 0.1 кОм | не исп. |
| R21 | 900 | 1:10 | 0 — 2 В / 1 кОм | 0 — 200 мВ / 1 кОм |
| R13 | 9k | 1:100 | 0 — 20 В / 10 кОм | 0 — 2 В / 10 кОм |
| R14 | 90k | 1:1000 HV | 0 — 200 В / 100 кОм | 0 — 20В / 100 кОм |
Для того, чтобы задействовать делитель, нужно нижний вывод R22 соединить с «COM» шиной (например: верхний вывод C3 или нижний вывод R7). Вход микросхемы соединить с нужным отводом делителя (верхний вывод R6 соединить с нижним выводом R21 в случае выбора дипазона 1 или с верхним выводом R21 в случае выбора диапазона 2). Разница в выборе диапазонов будет во входном сопротивлении получившегося вольтметра. Резисторы R1 100 Ом и R2 900 Ом трогать нельзя, они используются. Резистор R9 не используется. Его можно даже удалить; но подключаться к нему нельзя.
Что получилось в результате
- диапазоном входных напряжений -199-0-199 мв (измеряются обе полярности с индикацией знака);
- индикацией перегрузки;
- ошибка линейности не более ±0,2 единицы;
- ошибка установки нуля не более ±0,2 единицы;
- входной ток не более 1pA (типовое значение для ICL7106/7107), соответствующее величине входного сопротивления гарантированно в сотни мегаом;
- ток потребления вольтметра — около 1мА по каждому плечу, что соответствует наработке в сотни часов от стандартной «Кроны».
- ФНЧ на входе (R6 1Мом и C3 0,1мкФ) обеспечивает время установления 0,1 сек.
Если необходимо запитать вольтметр от устройства, где он будет установлен, следует учесть, что напряжение на выводе «BATT+» микросхемы (относительно «COM» конечно) будет всегда 3.0V потому что оно стабилизировано внутренним опорным стабилизатором в самой микросхеме и превышать его нельзя; отрицательное же напряжение «BATT-» образуется как напряжение на батарее минус 3.0V. Оба напряжения можно сформировать параметрическими стабилизаторами с помощью двух резисторов и любого стабилитрона, хоть зеленого или лучше белого светодиода. Но лучше всего — обеспечить гальванически независимый источник питания вольтметра, тем более что ток потребления мизерный.
Применение
Термометр -55. +150С с разрешением 0.1С
В качестве датчика используем микросхему-датчик LM35 в таком включении:
Ориентировочная цена микросхемы — около 200 рублей ($6) за LM35CZ.
Принципиальная схема термометра
Диапазон рабочих температур, погрешность и индекс микросхемы
| маркировка* | диапазон температур | типовая погрешность на 25С** | корпус ТО-46 | корпус ТО-92 | корпус SO-8 (SMD) | корпус TO-220 |
| LM35 | -55. +155 | 0.4 | LM35H | |||
| LM35A | -55. +155 | 0.2 | LM35AH | |||
| LM35C | -40. +110 | 0.4 | LM35CH | LM35CZ | ||
| LM35CA | -40. +110 | 0.2 | LM35CAH | LM35CAZ | ||
| LM35D | 0. +100 | 0.4 | LM35DH | LM35DZ | LM35DM | LM35DT |
Примечание:
*индекс А означает улучшенную погрешность и линейность.
**на краях диапазона погрешность выше примерно в 2 раза, подробнее см. даташит на LM35
Источник: www.sites.google.com
Цифровой вольтметр своими руками
Простая схема вольтметра включает в себя измерительный блок и набор резисторов. Это минимальный комплект, пригодный только для того, чтобы провести предварительные замеры. Подобным тестером можно измерить напряжение в розетке или уровень заряда аккумуляторной батареи. Приборы, обеспечивающие высокий класс измерений, требуют более сложной принципиальной схемы. Изготовление самодельного цифрового вольтметра вполне по силам тем, кто может держать в руках паяльник и знает графическое изображение радиоэлементов.
Какие типы бывают
Аппараты такого рода относятся к приборам, выполняющим непосредственный отсчёт при определении значения напряжения. Основным требованием к таким устройствам считают высокое внутреннее сопротивление. При параллельном подключении к участку, на котором нужно протестировать величину напряжения, он не должен оказывать на него никакого влияния.
Если провести классификацию приборов, измеряющих напряжение, то можно выделить следующие пункты:
- особенность (принцип) работы;
- цель применения;
- структуру и методы использования.
Приборы делят на два вида: электромеханические и электронные. Первые представляют собой конструкцию, в которую входят электромеханический механизм и отображающее результат устройство. Вторые делятся на приборы аналоговые и цифровые.
Внимание! Название «электромеханический» означает, что все эти конструкции: электромагнитные, магнитоэлектрические и другие, производят отклонение электроизмерительной системы под воздействием электричества.
Электромеханический вольтметр электромагнитной системы
Аналоговые устройства в дополнение к набору шунтов включают в свой состав усилитель. Это узел, позволяющий увеличить нижний интервал измерений и повысить Rвх, а также проводить измерение постоянного и переменного напряжения.
Цифровой вольтметр отображает на дисплей данные в цифровом формате. Схема допускает преобразование напряжения в электрический код при помощи аналого-цифрового устройства.
Тестеры по цели применения позволяют выполнять следующие опции:
- измерение разности потенциалов постоянного тока;
- определение величины напряжения переменного тока;
- замеры импульсных напряжений;
- фазочувствительные измерительные аппараты;
- универсальные устройства;
- приборы избирательного (селективного) действия.
Структура, строение и способы использования позволяют применять вольтметры для стационарного размещения, щитового расположения и для измерений в полевых условиях (переносные).
Вольтметр на основе микропроцессора
Работа таких аппаратов основана на функционировании встроенного микропроцессора. Система выполняет сервисные опции, которые не только обеспечивают различные режимы тестирования, но и определяют характеристики испытуемых сигналов. В операционное запоминающее устройство заложена программа, которая управляет работой вольтметра.
Важно! Вольтметры – наиболее подходящие приборы для осуществления всего спектра диагностики, который может дать микропроцессор.
Микропроцессорные вольтметры наделены следующими преимуществами:
- повышенный класс точности измерений;
- простота и лёгкость управления прибором;
- допустимость работы с измеренными значениями в разрезе математических функций;
- внутренний программный самоконтроль за калибровкой и диагностикой точности измерений;
- ведение статистики результатов.
Блок-схема вольтметра с цифровым процессором
Милливольтметр переменного тока, своими руками собранный на микропроцессоре, будет состоять из следующих узлов:
- входное устройство: усилитель, фильтры, аттенюатор (узел затуханий);
- АЦП – преобразователь аналогового сигнала в цифровой;
- устройство отображения цифрового результата;
- узел управления устройством.
Часто входной блок включает в свой состав измерительный преобразователь напряжения переменного тока в постоянное напряжение.
Информация. Цифровые вольтметры на микропроцессоре – это тестеры, имеющие широкие пределы измерения, ручной или автоматический выбор измеряемого диапазона. Ими можно измерять не только напряжения обоих видов тока, но и определять сопротивление резистивных элементов.
Принципиальная схема вольтметра
Для того чтобы сделать электронный милливольтметр с использованием АЦП, можно взять такую микросхему, как СА3162. Тестер, собранный по такой схеме, позволяет измерять напряжение в интервале от 0 – 100 В. Микросборка СА3162Е – это АЦП с Uвх. макс. = 999 mV . Так же здесь присутствует логическая схема, выдающая результат в виде 3-х чередующихся двоично-десятичных 4-х разрядных кодов.
Внимание! В данной сборке существует функция опроса разрядности схемы при динамической индикации. Для этого задействуются общие выводы анодов.
Схема вольтметра на АЦП СА31162
Выбор деталей
Кроме АЦП, ещё понадобится микросхема КР514ИД2. Она представляет собой двоично-десятичный дешифратор и нужна для обеспечения работы светодиодного индикатора. Индикатор для этой микросхемы содержит 7 сегментов с общим анодом. В структуру схемы входят три управляющих ключа и устройство светодиодной индикации из 3-х индикаторов.
Детали
Для сборки вольтметра необходимы следующие компоненты:
- микросхемы СА31162 и КР514ИД2;
- транзисторы КТ361 – 3 шт.;
- резисторы постоянные мощностью 0,125 Вт, номиналом: 1кОм – 4 шт.; 470 Ом – 7 шт.; 470 кОм – 1 шт.; 4,7 кОм – 1 шт.; 820 кОм – 1 шт.;
- переменные резисторы: 5,1 кОм (регулировка режима «предел») и 47 кОм (регулировка «установка нуля»)
- конденсаторы: 0,22 мФ – 2шт.; 6800 пФ; электролитический на 100 мФ*150 В;
- индикаторы АЛ324Б – 3 шт.
Детали можно брать б/у, с выводами достаточной длины для успешного монтажа. Транзисторы ключей подбираются с одинаковыми сопротивлениями переходов или с близкими значениями.
Подготовка платы
Детали монтируются на самодельной плате из фольгированного текстолита. Для закрепления элементов в плате высверливаются отверстия. Плату, на которой можно собрать цифровой вольтметр своими руками, можно изготовить самостоятельно. Предварительно на куске плотного картона располагаются заготовленные элементы. Выводами необходимо проткнуть картон.
После этого рисуют соединяющие проводники, согласно схеме. Далее рисунок переносится на текстолит. Лаком или эмалью покрываются соединительные дорожки, после чего плату протравливают в растворе и тщательно промывают.
Раствор готовится из следующих компонентов:
- 100 мл перекиси водорода (3%);
- 30 г. (1 ст. л) лимонной кислоты;
- 5 г. (ч. л.) поваренной соли.
К сведению. В случае необходимости можно добавить воды и подогревать раствор, это поможет процессу проходить быстрее. Данная пропорция рассчитана на объём раствора, позволяющий обработать текстолит площадью 10 см2.
Подключение прибора
После того, как запаяны все детали, и проверена правильность монтажа, прибор можно включать, подав на него питание постоянного напряжения 5 В от внешнего источника питания.
Блок питания (БП)
Источник питания для вольтметра своими руками можно не собирать. На плату устанавливают разъём и подают 5 В через шнур USB от БП для зарядки сотового телефона.
Использование разъёма USB для питания вольтметра
Сборка и настройка
Плату помещают в подходящий по размерам корпус и закрепляют винтами. Тут же необходимо предусмотреть место для аккумулятора и установку гнезда для подзарядки. На переднюю панель выводятся клеммы подключения измерительных щупов и рабочие оси переменных резисторов. Снаружи корпуса устанавливается и индикатор показаний результатов.
Самодельный вольтметр на СА31162 в особой настройке не нуждается. Резистором R4 на приборе калибруется «ноль» при аналогичной величине Uвх. Резистором R5 калибруют пределы измерения по заранее известной величине Uвх.
Самодельная конструкция цифровых вольтметров, выполненная на качественных компонентах, не уступает заводским изделиям. Аналогичные схемы можно собрать на АЦП типа КР572ПВ2, КР572ПВ5. Вместо дешифратора на логике ТТЛ, указанного в схеме, допустимо применять детали на логике КМОП (МОП), предварительно согласовав такую сборку с микросхемой АЦП.
Источник: amperof.ru