Cyfrowy amperomierz na diodach LED to wygodny sposób wyświetlania informacji, w którym liczy się nie tylko moduł mierzonej wartości (co, nawiasem mówiąc, znacznie wygodniej jest określić nie na podstawie odchylenia czujnika zegarowego, ale na podstawie rozmiaru wykresu słupkowego lub za pomocą miniwyświetlacza), ale także częstotliwość zmieniającą ten parametr.
Opis obwodu
Diody LED nie są zbyt mocne, ale stosowanie ich w obwodach elektrycznych o niskim natężeniu jest dopuszczalne i wskazane. Jako przykład można rozważyć obwód umożliwiający uzyskanie amperomierza cyfrowego do określenia natężenia prądu w akumulatorze samochodowym, o zakresie wartości nominalnych 40...60 mA.
Wariant wyglądu amperomierza na diodach LED w kolumnie
Liczba zastosowanych diod LED określi wartość progową prądu, przy której jedna z diod LED się włączy. Jako wzmacniacz operacyjny można zastosować LM3915 lub mikrokontroler o odpowiednich parametrach. Wejście będzie zasilane napięciem przez dowolny rezystor o niskiej rezystancji.
Wyniki pomiarów wygodnie jest wyświetlić w formie wykresu słupkowego, na którym cały praktycznie wykorzystywany zakres prądowy zostanie podzielony na kilka segmentów po 5...10 mA. Zaletą diod LED jest to, że w obwodzie można używać elementów o różnych kolorach - czerwonym, zielonym, niebieskim itp.
Do obsługi amperomierza cyfrowego potrzebne będą następujące elementy:
- Mikrokontroler typu PIC16F686 z 16-bitowym przetwornikiem ADC.
- Konfigurowalne zworki do wyjścia sygnału końcowego. Alternatywnie przełączniki DIP można stosować jako boczniki elektroniczne lub zwarcia sygnałowe w konwencjonalnych obwodach elektronicznych.
- Źródło prądu stałego, które jest zaprojektowane na napięcie robocze od 5 do 15 V (jeśli istnieje stabilne napięcie, które jest monitorowane za pomocą woltomierza, odpowiednie jest również 6 V).
- Płytka kontaktowa, na której można umieścić do 20 diod LED SMD.
Obwód elektryczny amperomierza na źródłach LED Kolejność umieszczania i instalacji amperomierza
Sygnał prądu wejściowego (nie więcej niż 1 A) doprowadzany jest z zasilacza stabilizowanego przez rezystor bocznikowy, którego dopuszczalne napięcie nie powinno przekraczać 40...50 V. Następnie sygnał przesyłany jest przez wzmacniacz operacyjny do diod LED. Ponieważ wartość prądu zmienia się podczas przepływu sygnału, wysokość kolumny odpowiednio się zmieni. Kontrolując prąd obciążenia, można regulować wysokość wykresu, uzyskując wyniki z różnym stopniem dokładności.
Montaż płytki z elementami SMD, na życzenie użytkownika, może być umieszczony poziomo lub pionowo. Przed przystąpieniem do kalibracji wziernik należy zasłonić ciemną szybą (odpowiedni jest filtr o krotności 6...10 x zwykłej przyłbicy spawalniczej).
Kalibracja amperomierza cyfrowego polega na wybraniu minimalnej wartości prądu obciążenia, przy której zapali się dioda LED. Ustawienie zmienia się eksperymentalnie, dla którego w obwodzie zapewniony jest rezystor o małej (do 100 mOhm) rezystancji. Błąd odczytu takiego amperomierza zwykle nie przekracza kilku procent.
Czy wiesz, że możesz zamienić stary woltomierz na amperomierz? Jak to zrobić - obejrzyj wideo:
Jak ustawić rezystor regulacyjny
Aby to zrobić, ustawia się sekwencyjnie natężenie prądu przechodzącego przez określoną diodę LED. Jako urządzenie kontrolne można zastosować zwykły tester. Woltomierz znajduje się w obwodzie przed mikrokontrolerem, a amperomierz po nim. Aby wyeliminować wpływ przypadkowych tętnień, podłączony jest również kondensator wygładzający.
Praktyczną zaletą samodzielnego wykonania urządzenia (nie powinno być mniej niż cztery diody LED) jest stabilność obwodu przy znacznych zmianach w początkowo określonym zakresie prądu. W przeciwieństwie do konwencjonalnych diod, które przestają działać w przypadku zwarcia, diody LED po prostu nie świecą.
Diody LED, podobnie jak mierniki prądu w akumulatorze samochodowym, nie tylko oszczędzają ładunek i chronią akumulatory, ale także pozwalają na wygodniejszy odczyt odczytów.
W podobny sposób można zbudować woltomierz cyfrowy. Jako źródła światła w tym zastosowaniu nadają się elementy 12 V, a obecność dodatkowego bocznika w obwodzie woltomierza pozwoli na efektywniejsze wykorzystanie całej wysokości bargrafu.
Nie da się wszystkiego wymyślić samodzielnie - nie mam jeszcze wystarczającej wiedzy z programowania mikroprocesorów (dopiero się uczę), ale nie chcę zostać w tyle. Surfowanie po Internecie dawało kilka różnych możliwości zarówno pod względem złożoności obwodów i wykonywanych funkcji, jak i samych procesorów. Analiza sytuacji na lokalnych rynkach radiowych i trzeźwe podejście (kupuj na co Cię stać, rób to, na co Cię realnie stać, a proces produkcji i konfiguracja nie będą się ciągnąć w nieskończoność) Wybrałem woltomierz obwód opisany na stronie www.CoolCircuit.com.
Zatem poniżej schemat obwodu został już poprawiony. Firmware pozostaje oryginalny (main.HEX - załączam).
Ci, którzy „często trzymają procesory w rękach”, może nie czytają dalej, ale dla reszty, zwłaszcza tych, którzy robią to po raz pierwszy, powiem, jak zrobić wszystko, choć nie optymalnie (niech profesjonaliści mi wybaczą styl prezentacji), ale ostatecznie poprawnie.
A więc dla porównania: rodzina procesorów PIC z 14 nóżkami ma różne wyprowadzenia, więc trzeba sprawdzić, czy programator, który posiadasz z gniazdami, jest odpowiedni dla tego układu. Zwróć uwagę na gniazdo 8-pinowe, z reguły to pasuje, a piny po prawej stronie po prostu zwisają. Użyłem zwykłego programatora PonyProg.
Podczas programowania PIC należy wziąć pod uwagę, że ważne jest, aby nie nadpisywać stałej kalibracyjnej wewnętrznego oscylatora chipa, ponieważ nie jest tu używany zewnętrzny kwarc. Jest zapisywany w ostatniej komórce (adresie) pamięci procesora. Jeśli korzystasz z IcProg wybierając typ MK, to w oknie - „Adres kodu programu” w ostatniej linii wskazanej przez adres - 03F8, cztery symbole po prawej stronie to określona stała indywidualna. (Jeśli mikroukład jest nowy i nigdy nie był programowany, to po kilku symbolach 3FFF - ostatni będzie miał postać około 3454 - to jest to).
Aby obliczenia wskazań woltomierza odpowiadały prawdzie, aby wszystko zrobić poprawnie i zrozumieć proces tego, co się dzieje, proponuję algorytm, który nie jest co najmniej optymalny, ale mam nadzieję, że zrozumiały:
Przed zaprogramowaniem MK należy najpierw wydać w IcProg polecenie „Read all” i spojrzeć na powyższą komórkę pamięci - tam będzie podana stała indywidualna tego układu. Trzeba to przepisać na kartkę papieru (nie zapamiętuj tego! Zapomnisz).
- załaduj plik oprogramowania sprzętowego MK - z rozszerzeniem *.hex (w tym przypadku - „main.hex”) i sprawdź, która stała jest zapisana w tej samej komórce w tym programie. Jeśli jest inaczej, umieść kursor i wprowadź tam dane zapisane wcześniej na kartce papieru.
- czy nacisnąć polecenie programu - po pojawieniu się pytania: „czy powinienem wykorzystać dane oscylatora z pliku” - zgadzam się. Ponieważ już sprawdziłeś, czy jest tam to, czego potrzebujesz.
Jeszcze raz przepraszam tych, którzy dużo programują, a nie robią tego w ten sposób, ale staram się przekazać początkującym informacje o dość ważnym elemencie oprogramowania tego mikroprocesora i nie stracić ich przez różne, czasem zupełnie niezrozumiałe, lub nawet później niewytłumaczalne sytuacje. Szczególnie jeśli z drżącymi z podniecenia rękami włożysz chip do programatora właśnie zbudowanego i po raz pierwszy podłączonego do komputera i nerwowo wciśniesz przycisk programu, a ten cud technologii zacznie zadawać niezrozumiałe pytania - tu zaczynają się wszystkie kłopoty.
Jeśli więc wszystkie etapy zostaną wykonane poprawnie, chip MK jest gotowy do użycia. W takim razie to kwestia technologii.
Od siebie dodam, że tranzystory nie są tu krytyczne - nadają się dowolne konstrukcje pnp, m.in. Radziecki, w plastikowej obudowie. Użyłem lutowanych z importowanego sprzętu AGD po sprawdzeniu zgodności ze strukturą przewodności. W tym przypadku istnieje jeszcze jeden niuans - położenie pinu podstawy tranzystora może znajdować się na środku obudowy lub na krawędzi. Nie ma to wpływu na działanie obwodu; wystarczy odpowiednio uformować piny podczas lutowania. Stałe rezystory dla dzielnika napięcia - dokładnie określona wartość. Jeśli nie możesz znaleźć importowanego rezystora trymera 50 kOhm, wskazane jest, aby wziąć trochę większy trymer produkcji radzieckiej - 68 kOhm, ale nie polecam brać 47 kOhm, ponieważ jeśli niższe wartości pokrywają się na w tym samym czasie obliczony stosunek rezystancji dzielnika napięcia zostanie utracony, co może być trudne do skorygowania za pomocą trymera.
Jak już pisałem, mój zasilacz ma dwa ramiona - więc zrobiłem dwa woltomierze na jednej płytce od razu, a wskaźniki umieściłem na osobnej płytce, aby zaoszczędzić miejsce na panelu przednim. Podzielone na zwykłe elementy. Pliki z układem płytki, źródłem i heksem załączone są w archiwum. Masz SMD, więc nie jest trudno go przerobić, jeśli zajdzie taka potrzeba, skontaktuj się z nami.
Dla tych, którzy chcą powtórzyć ten woltomierz i tak jak ja posiadają zasilacz bipolarny ze wspólnym punktem środkowym, przypominam o konieczności zasilania obu woltomierzy z dwóch oddzielnych (odseparowanych galwanicznie) źródeł. Powiedzmy - oddzielne uzwojenia transformatora mocy lub opcjonalnie konwerter impulsów, ale zawsze z dwoma uzwojeniami po 7 woltów każde (niestabilizowane). Dla tych, którzy wykonają „urządzenie impulsowe”: pobór prądu woltomierza wynosi od 70 do 100 mA, w zależności od wielkości i koloru wskaźnika. Innego sposobu nie ma, bo na port MK nie można podać ujemnego napięcia.
Jeżeli ktoś potrzebuje układu przetwornicy to proszę pytać na forum, właśnie pracuję nad tym tematem.
Archiwum z niezbędnymi danymi i pieczęciami w SLayout-5rus:
▼
Podstawa urządzenia - mikrokontroler(w archiwum). Diody LED podłączone są do jego wyjść poprzez rezystory ograniczające prąd R5 - R12, które ustalają żądaną jasność linii LED. Obwód woltomierza LED zasilany jest poprzez stabilizator +5V, który można wymienić lub całkowicie usunąć, jeśli źródłem zasilania są akumulatory o wymaganym napięciu.
Zakres pracy wskaźnika ustawia się za pomocą przycisków MIN i MAX. Aby ustawić minimalny i maksymalny poziom mierzonego napięcia, należy:
Ustaw dolny próg napięcia na wejściu, przy którym wszystkie diody LED powinny zgasnąć.
- Naciśnij przycisk MIN. Wszystkie diody LED powinny zgasnąć.
- Ustaw górny próg napięcia, przy którym zapalą się wszystkie diody LED.
- Naciśnij przycisk MAX. Wszystkie diody LED powinny się zaświecić.
- Jeżeli górna granica jest niższa niż dolna granica, sygnalizowany jest stan błędu - diody LED zapalają się pojedynczo.
W jego złożeniu pomoże Ci zestaw, do którego link znajdziesz na końcu artykułu. Ten amperomierz jest przydatny w przypadku różnych domowych produktów, w których trzeba kontrolować natężenie prądu. Obudowa projektanta radia jest wykonana specjalnie z zatrzaskami do montażu na tarczy lub panelu, co jest zdecydowanym plusem.
Przed przeczytaniem artykułu sugeruję obejrzenie filmu ze szczegółowym procesem montażu i sprawdzeniem działania zestawu.
Aby zrobić amperomierz własnymi rękami, będziesz potrzebować:
* Zestaw zestawu
* Lutownica, topnik, lut
* Multimetr
* Urządzenie lutownicze trzeciej ręki
* Śrubokręt krzyżakowy
* Obcinaki boczne
Krok pierwszy.
Cała instalacja zostanie przeprowadzona na płytce drukowanej, na której zaznaczone są wszystkie elementy, więc w tym przypadku nie jest wymagana żadna instrukcja, jakość wykonania samej płytki jest na wysokim poziomie, a dodatkowo posiada ona metalizowane otwory.
Oprócz samej płytki nie ma zbyt wielu elementów radiowych, takich jak kondensatory, mikroukład i gniazdo do niego, obudowa z filtrem światła czerwonego i inne elementy.
Po zajęciu się zestawem przystępujemy bezpośrednio do montażu.
Krok drugi.
Przede wszystkim instalujemy rezystory na płytce. Aby zainstalować rezystory, należy zmierzyć ich wartości, można to zrobić za pomocą multimetru, kolorowej tabeli referencyjnej lub kalkulatora internetowego. Po określeniu rezystancji każdego rezystora instalujemy je na swoich miejscach, zgodnie z oznaczeniami na płytce, a przewody zaginamy odwrotną stroną, aby części nie wypadły podczas lutowania.
Po zainstalowaniu rezystorów przechodzimy do kondensatorów, instalujemy kondensatory polarne i niepolarne, instalujemy kondensatory polarne zgodnie z polaryzacją, plus to długa nóżka, minus jest krótki, a minus na płytce jest oznaczony zacienionym półkolem .
Kondensatory ceramiczne niepolarne wkładamy zgodnie z cyfrowymi oznaczeniami na ich obudowie oraz na samej płytce. Następnie wkładamy diody, jedna z nich jest zaznaczona na płytce pogrubionym paskiem, który jest również wydrukowany na czarno na korpusie diody, pozostałe trzy są takie same i nie da się ich pomylić, a następnie ustawiamy indukcyjność.
Krok trzeci.
Teraz naprawiamy płytkę w lutownicy „trzeciej ręki” i nakładamy topnik na styki, a następnie lutujemy je za pomocą lutownicy, dodając lut w razie potrzeby.
Następnie za pomocą obcinaków bocznych odgryzamy nadmiar przewodów, aby nie przeszkadzały w przyszłości. Przy wyjmowaniu szpilek za pomocą obcinaków bocznych należy zachować ostrożność, ponieważ ślady na tablicy nie są mocno trzymane i istnieje ryzyko ich przypadkowego wyrwania. Następnie instalujemy pozostałe elementy. Na płytkę wkładamy gniazdo do montażu mikroukładu, kierując się kluczem, następnie dwa tranzystory, na płytce znajdują się oznaczenia w postaci ich obudów. Aby skalibrować urządzenie, instalujemy rezystor przycinający i wstawiamy złącza dla połączeń wejściowych i wyjściowych.
Zainstalowane elementy radiowe lutujemy z tyłu płytki za pomocą lutownicy podobnie jak w poprzednim kroku.
Krok czwarty.
Po przylutowaniu nakładamy na płytkę wskaźniki siedmiosegmentowe skupiając się na punkcie na ich korpusie oraz na oznaczeniach na płytce, ale wcześniej oczyszczamy płytkę z resztek topnika, idealnie nadaje się do tego rozpuszczalnik lub benzyna galoszowa.
Naprawiamy płytkę „trzecią ręką”, nakładamy topnik i lutujemy przewody wskaźnika, starając się ich nie przegrzać.
Na tym etapie nie ma potrzeby wyjmowania kołków, gdyż nie przeszkadzają.
Wkładamy mikroukład, prowadzony kluczem w postaci półkolistego wgłębienia na jego korpusie, a także na samej płytce.
Zdejmij folie ochronne ze wskaźników siedmiosegmentowych.
Następnie zmontowaną płytkę montujemy w obudowie z filtrem światła czerwonego, który pełni funkcję antyrefleksyjną.
Płytkę mocujemy w obudowie za pomocą czterech śrub z ich zestawu, przykręcamy je śrubokrętem krzyżakowym.
Zestaw jest gotowy, teraz możesz przetestować go w działaniu.
Krok piąty.
Aby przetestować ten konstruktor radia należy podłączyć przewody do zasilacza, wystarczy do tego bateria 18650 i podłączyć testowane urządzenie do wejścia urządzenia.