Главная » Измерения
Призовой фонд
на январь 2017 г.
1. 5000 руб.
Академия Благородных Металлов
2. 1000 руб.
Radio-Sale
3. Регулируемый паяльник 60 Вт
Паяльник
4. 600 руб.
От пользователей
5. Тестер компонентов LCR-T4
Паяльник

Компактный встраиваемый вольтметр на PIC12F675 с программной калибровкой

В этой статье описывается практическая схема встраиваемого вольтметра построенного по принципу, описанному в предыдущей моей статье, а именно, управление 4-разрядным LED индикатором четырьмя портами МК через регистр 74HC595. Там же подробно описан алгоритм организации динамической индикации (ДИ) для этого случая.  Данный вольтметр предназначен для применения как в качестве автономного устройства (например, в автомобиле), так и встроенного вольтметра для разного рода блоков питания.

Предлагаемая схема встраиваемого вольтметра имеет следующие технические характеристики:

  •    Диапазон измеряемого напряжения …………………….….  0 – 80 В
  •    Дискретность измерения ……………………………………… 0.1 В
  •    Точность ………………………………………………………... 0.5% + ед. мл. разр.
  •    Напряжение питания ………………………………………….. 7 – 15 В
  •    Ток потребления не более ……………………………………. 30 мА
  •    Калибровка …………………………………………………….  Программная
  •    Размеры устройства …………………………………………. 36 х 40 мм

Схема устройства  

Как видно из схемы, управление регистром и разрядами индикатора совмещено. Сегменты индикатора управляются с выходов регистра DD2. В устройстве решено применить посегментную ДИ (в каждый момент включен один сегмент, а на разрядных выводах присутствует код, где в каждом разряде: 0 – если в данном разряде должен гореть данный сегмент и 1 – в противном случае), при котором пиковые токи перекладываются на регистр. Этому есть две причины: первая – максимальная нагрузочная способность выходов 74HC595 35 мА против 25 мА у PIC; вторая и главная – близкий к предельному ток через порт МК может повысить выходной потенциал до уровня переключения входов регистра. А так, в порты МК втекают токи 6-7 мА и на выходах потенциалы не превышают TTL-уровни. 

В каждом из прерываний с интервалом 2 мс (от таймера TMR0) происходит один этап ДИ. Полный цикл состоит из восьми (по количеству сегментов, включая точку) этапов и занимает 16 мс, соответственно частота ДИ равна примерно 64 Гц, что достаточно комфортно воспринимается глазом. Более подробно об организации ДИ читайте по ссылке, указанной выше.

Данный способ ДИ, кроме всего прочего, позволил вдвое уменьшить количество токоограничительных резисторов (R3-R7). У примененного в конструкции МК PIC12F675 остаются незадействованными в ДИ порты GP0 и, установленный в данном случае как обычный вход, GP3. Первый используется в режиме входа АЦП и на него подается измеряемое напряжение через делитель R1,R2,C1. На вывод же GP3 подан высокий потенциал через резистор R3, а подача на него логического нуля замыканием контактов J1 используется для калибровки прибора.

В данном приборе предусмотрен, на мой взгляд, простой и удобный способ программной калибровки. При включении устройства с незамкнутыми контактами J1, на индикаторе светится значение 80.0 v, где знак «v» моргает с частотой 1 Гц. Для калибровки на вход прибора следует подать точно такое напряжение (80.0 Вольт), например, с движка потенциометра, подключенного к напряжению 80-120 В, контролируя напряжение образцовым вольтметром, и замкнуть на короткое время контакты J1. При этом, прибор вычисляет калибровочный коэффициент, который в последствии будет использоваться для корректировки показаний. Надо учесть, что 80 Вольт - достаточно значительная величина и у некоторых могут быть затруднения с такой калибровкой. На этот случай предусмотрено следующее: если прибор выключить в момент индикации калибровочного значения и снова включить, то появится значение «60.0v», затем – «40.0v», «20.0v» и далее по кругу снова «80.0v». Прибор следует откалибровать на максимально доступном значении напряжения, имея в виду, что чем с большим значением будет произведена калибровка, тем выше будет ее точность. После калибровки контакты J1 следует окончательно замкнуть каплей припоя перед следующим включением, иначе, калибровку придется повторить. Если в момент калибровки входное напряжение слишком сильно отличается от требуемого («неправдоподобно»), коэффициент не вычисляется и на индикатор выводится «Err_».

Для уменьшения помех, а значит, увеличения точности аналого-цифровое преобразование производится в режиме SLEEP, с автоматическим выходом по окончании преобразования.

Питается прибор напряжением 5В с интегрального стабилизатора DA1. Применять вместо указанного на схеме стабилизатор типа 7805 можно только в самом крайнем случае, так как у него стабильность выходного напряжения на порядок хуже (не забываем, что ток потребления меняется в зависимости от текущих показаний, а значит, высокая температурная и нагрузочная стабильность тут не помешает). Без ухудшения параметров его можно заменить на LP2951. Стабилитрон VD1 на напряжение 5.6 В совместно с внутренним защитным диодом защищает МК от превышения входным напряжением максимальных значений. Без него, в таком случае, в момент отсутствия тока через индикатор может критически увеличиться напряжение питания МК. Его можно заменить любым стабилитроном на 5.6 Вольт.

Устройство собрано на печатной плате  размерами 40мм на 36мм из односторонне фольгированного стеклотекстолита толщиной 1-1.5 мм.

Большинство резисторов и конденсаторов использованы в SMD исполнении, типа 0805. Резистор R1 для надежной работы при напряжениях до 100 Вольт (выделяемая мощность – до 0.25 Вт) применен выводной на мощность 0.5 Вт. Индикатор можно заменить любым из серии 3641А или на 3-х разрядный 3631А без переделки платы.

Программа управления МК написана на языке Си и оттранслирована в среде MikroC. Ввиду малого объема памяти программ примененного микроконтроллера были проблемы с умещением выходного кода в пределах 1 кБайт, например, пришлось непомерно большого объема встроенную процедуру 32-битного деления (занимала почти половину памяти) заменить собственной, написанной на ассемблере. Знаю, что на сайте многими не приветствуются подобные ухищрения (мол, возьми другой контроллер с большей памятью и т.д.), но мне лично по душе, когда примененный МК используется «по максимуму».

Ниже приводятся фотографии собранного прибора.

В прилагаемом файле имеются: проект и код в MikroC, прошивка HEX, Proteus-модель, плата-LAY. 

Список радиоэлементов

Обозначение Тип Номинал Количество ПримечаниеМагазинМой блокнот
DD1 МК PIC 8-бит
PIC12F675
1 Поиск в FivelВ блокнот
DD2 Регистр74HC5951 Поиск в FivelВ блокнот
DA1 LDO регуляторLP29501 Поиск в FivelВ блокнот
VD1 Стабилитрон1N47341 5.6 ВПоиск в FivelВ блокнот
HL1 ИндикаторFYQ36411 Поиск в FivelВ блокнот
C1 Конденсатор4.7 мкФ1 Поиск в FivelВ блокнот
C2, C3 Конденсатор47 мкФ2 Поиск в FivelВ блокнот
C4 Конденсатор0.47 мкФ1 Поиск в FivelВ блокнот
R1 Резистор
39 кОм
1 Поиск в FivelВ блокнот
R2 Резистор
2.2 кОм
1 SMDПоиск в FivelВ блокнот
R3 Резистор
30 кОм
1 SMDПоиск в FivelВ блокнот
R4-R7 Резистор
470 Ом
4 SMDПоиск в FivelВ блокнот
R8 Резистор01 SMD = 0 ОмПоиск в FivelВ блокнот
Добавить все

Скачать список элементов (PDF)

Прикрепленные файлы:

Теги:

Опубликована: 0 1
Я собрал 0 3
x

Оценить статью

  • Техническая грамотность
  • Актуальность материала
  • Изложение материала
  • Полезность устройства
  • Повторяемость устройства
  • Орфография
0

Средний балл статьи: 4.5 Проголосовало: 3 чел.

Комментарии (8) | Я собрал (0) | Подписаться

0
Публикатор #
На форуме автоматически создана тема для обсуждения статьи.
Ответить
0
dinozavr #
Вольтметр вешь конечно не сложная, но подключение индикатора - супер!
Ответить
0
dragon #
А под PIC12F683 можете написать?
Ответить
0

[Автор]
diogen_b #
Ничего "писать" не надо. К статье прилагается исходник и проект. Изменяете проект под этот МК и компиллируете.
Ответить
0
link #
Тут просили прошивку под 683,кто то делал? Или просьба к автору выложить.
Ответить
0

[Автор]
diogen_b #
Держите. Проверял только на модели!
Прикрепленный файл: voltmeter.hex
Ответить
0
link #
Спасибо!
Ответить
0
link #
Если не трудно, можете выложить прошивку (12F683) под индикаторы с общим анодом.
Ответить
Добавить комментарий
Имя:
E-mail:
не публикуется
Текст:
Защита от спама:
В чем измеряется сила тока?
Файлы:
 
Для выбора нескольких файлов использйте CTRL

LC-измеритель LC100-A
LC-измеритель LC100-A
iMAX B6 - зарядное для Lion, LiPo, LiFe, Pb, NiCd и NiMH аккумуляторов Квадрокоптер Syma X11
вверх