Un voltímetro de CA modular simple en PIC16F676. Amperímetro-voltímetro incorporado en PIC12F675 e indicadores LED Voltímetro digital de bricolaje en la imagen
Este dispositivo se implementa en PIC16F676 utilizando un ADC de diez bits incorporado. El voltímetro puede medir voltajes de hasta 30 V CC y puede usarse en fuentes de alimentación de mesa o en varios paneles de instrumentos.
Para mostrar el voltaje se utilizan tres indicadores de siete segmentos con un ánodo común. La información se muestra en los indicadores de forma dinámica (multiplexación), la frecuencia de actualización es de aproximadamente 50 Hz.
Circuito del voltímetro:
Tensión de salida del divisor
De forma predeterminada, en un microcontrolador PIC, el voltaje de referencia del ADC está configurado en VCC (+5 V en este caso).
Es necesario hacer un divisor de voltaje que reduzca el voltaje de 30V a 5V. Es fácil calcular Vin / 6 ==> 30/6 = 5, el factor de división es 6. Además, el divisor debe tener una resistencia alta para influir lo menos posible en el voltaje medido.
Cálculo
ADC: 10 bits significa que el número máximo de muestras es 1023.
El valor máximo de voltaje es 5V, entonces obtenemos 5/1023 = 0.0048878 V/Count. En este caso, si el número de puntos ADC es 188, entonces el voltaje de entrada es 188 * 0,0048878 = 0,918 voltios.
Usando un divisor de voltaje, el voltaje máximo es 30 V, luego 30/1023 = 0.02932 V/Count.
Y si el número de puntos ADC es 188, entonces el voltaje de entrada es 188 * 0,02932 = 5,5 V.
El condensador de 0,1uF hace que el ADC sea más estable, ya que los ADC de diez bits son bastante sensibles.
El diodo Zener de 5,1 V está diseñado para proteger el ADC para que no exceda el voltaje permitido.
Placa de circuito impreso:
Foto del dispositivo terminado:
Precisión y calibración
La precisión general del circuito es bastante alta, depende completamente de los valores de resistencia de las resistencias de 47 kOhm y 10 kOhm, por lo tanto, cuanto más precisamente se seleccionen los componentes, más precisas serán las lecturas.
El voltímetro se calibra utilizando una resistencia recortadora de 10 kOhm; ajuste la resistencia a aproximadamente 7,5 kOhm y controle las lecturas con otro dispositivo.
También puede utilizar cualquier fuente estabilizada de 5 o 12 voltios para el ajuste; en este caso, gire la resistencia de ajuste hasta obtener el valor correcto en la pantalla.
Proyecto en Proteo:
Implementación de un voltímetro de Vladimir.
Se agregaron interruptores a los ánodos del indicador, lo que aumentó el brillo de la pantalla y permite el uso de pantallas más potentes.
Dos sellos para DIP14 y SO14
El circuito utiliza transistores BC847 (KT3102).
Durante la actualización del artículo principal sobre el voltímetro, se reemplazó el divisor de voltaje en el circuito y los sellos de Vladimir. El firmware para el voltímetro se encuentra en el artículo principal.
Implementación de un voltímetro de red de Wali Marat.
El sello se diferencia del circuito en que se reemplazan las resistencias R2 y R3 con un trimmer de 4,7k y la ausencia de un diodo Zener VD1.
También se envió un circuito de voltímetro de red modificado, que presenta un circuito de mejor calidad para estabilizar la tensión de alimentación del voltímetro.
Foto de un voltímetro de red.
Implementación de un voltímetro/amperímetro de Wali Marat
Se agregó un diodo Zener VD1 de 5,1 V (indicado en verde) a todos los circuitos de Wali Marat para proteger la entrada ADC del microcontrolador contra sobretensiones.
Voltímetro según PIC16F676: un artículo en el que hablaré sobre el autoensamblaje de un voltímetro de CC digital con un límite de 0-50 V. El artículo proporciona un diagrama de circuito de un voltímetro en PIC16F676, así como una placa de circuito impreso y firmware. Se utilizó un voltímetro para organizar la visualización en .
Especificaciones del voltímetro:
- Resolución de visualización del resultado de la medición 0,1 V;
- Error 0,1…0,2 V;
- La tensión de alimentación del voltímetro es de 7…20 V.
- Consumo medio de corriente 20mA
El diseño se basa en el diagrama del autor N. Zaets del artículo “Milivoltímetro”. El propio autor es muy generoso y comparte voluntariamente sus desarrollos, tanto técnicos como de software. Sin embargo, uno de los inconvenientes importantes de su diseño (en mi opinión) es la base de elementos obsoletos. Cuyo uso, en la actualidad, no resulta del todo razonable.
La Figura 1 muestra el diagrama esquemático de la versión del autor.
Repasaré rápidamente los componentes principales del circuito. El chip DA1 es un estabilizador de voltaje ajustable, cuyo voltaje de salida está regulado por una resistencia ajustada R4. Esta solución no es muy buena, ya que para el funcionamiento normal del voltímetro se requiere una fuente separada de 8 V CC. Y esta tensión debe permanecer constante. Si el voltaje de entrada cambia, entonces el voltaje de salida cambiará y esto no es aceptable. En mi práctica, tal cambio provocó el desgaste del microcontrolador PIC16F676.
Las resistencias R5-R6 son un divisor del voltaje de entrada (medido). DD1 es un microcontrolador, HG1-HG3 son tres indicadores separados de siete segmentos, que se recopilan en un bus de información. El uso de indicadores separados de siete segmentos complica enormemente la placa de circuito impreso. Esta solución tampoco es muy buena. Y el consumo del ALS324A es decente.
La Figura 2 muestra un diagrama de circuito modificado de un voltímetro digital.
Figura 2 – Diagrama esquemático de un voltímetro de CC.
Ahora veamos qué cambios se han realizado en el diagrama.
En lugar del estabilizador integrado ajustable KR142EN12A, se decidió utilizar el estabilizador integrado LM7805 con un voltaje de salida constante de +5V. De este modo, fue posible estabilizar de forma fiable la tensión de funcionamiento del microcontrolador. Otra ventaja de esta solución es la posibilidad de utilizar la tensión de entrada (medida) para alimentar el circuito. A menos, por supuesto, que este voltaje sea superior a 6 V, pero inferior a 30 V. Para conectarse al voltaje de entrada, solo necesita cerrar el puente. Si el estabilizador se calienta mucho, debe instalarse en un radiador.
Para proteger la entrada del ADC contra sobretensiones, se agregó un diodo Zener VD1 al circuito.
El fabricante recomienda la resistencia R4 junto con el condensador C3 para un reinicio confiable del microcontrolador.
En lugar de tres indicadores separados de siete segmentos, se utilizó uno común.
Para descargar los pines individuales del microcontrolador, se agregaron tres transistores.
En la Tabla 1 puedes ver la lista completa de piezas y su posible sustitución por una analógica.
| Designación de posición | Nombre | Analógico/reemplazo |
| C1 | Condensador electrolítico - 470μFx35V | |
| C2 | Condensador electrolítico - 1000μFx10V | |
| C3 | Condensador electrolítico - 10μFx25V | |
| C4 | Condensador cerámico - 0,1 μFx50V | |
| DA1 | Estabilizador integral L7805 | |
| DD1 | Microcontrolador PIC16F676 | |
| HG1 | Indicador LED de 7 segmentos KEM-5631-ASR (OK) | Cualquier otro de bajo consumo para indicación dinámica y apto para conexión. |
| R1* | Resistencia 0,125W 91 kOhmios | Tamaño SMD 0805 |
| R2* | Resistencia 0,125W 4,7 kiloohmios | Tamaño SMD 0805 |
| R3 | Resistencia 0,125W 5,1 Ohmios | Tamaño SMD 0805 |
| R4 | Resistencia 0,125W 10 kOhmios | Tamaño SMD 0805 |
| R5-R12 | Resistencia 0,125W 330 Ohmios | Tamaño SMD 0805 |
| R13-R15 | Resistencia 0,125W 4,3 kiloohmios | Tamaño SMD 0805 |
| VD1 | Diodo Zener BZV85C5V1 | 1N4733 |
| VT1-VT3 | transistor BC546B | KT3102 |
| XP1-XP2 | Conector de pines a placa | |
| XT1 | Bloque de terminales para 4 contactos. |
Figura 3 – Placa de circuito impreso para un voltímetro en PIC16F676 (lado del conductor).
La figura 4 muestra el lado de la placa de circuito impreso donde se colocan las piezas.
Figura 4 – Lado impreso del tablero para colocación de piezas (el tablero de la figura no está a escala).
En cuanto al firmware, los cambios no fueron significativos:
- Se agregó la desactivación de dígitos menores;
- Se ha aumentado el tiempo para emitir resultados al indicador LED de siete segmentos.
Un voltímetro ensamblado a partir de piezas que funcionan conocidas comienza a funcionar inmediatamente y no requiere ajuste. En algunos casos, es necesario ajustar la precisión de la medición seleccionando las resistencias R1 y R2.
La apariencia del voltímetro se muestra en las Figuras 5-6.
Figura 5 – Aspecto del voltímetro.
Figura 6 – Aspecto del voltímetro.
El voltímetro discutido en el artículo se probó con éxito en casa y en un automóvil alimentado por la red de a bordo. No hubo fracasos. Puede ser excelente para uso a largo plazo.
vídeo interesante
Déjame resumir. Después de todos los cambios, obtuvimos un voltímetro de CC digital bastante bueno en el microcontrolador PIC16F676, con un límite de medición de 0-50 V. ¡Les deseo a todos los que repetirán este voltímetro buenos componentes y buena suerte en la producción!
Hoy les diré cómo hacer un dispositivo de medición simple y universal con la capacidad de medir voltaje, corriente, consumo de energía y amperios-hora en un microcontrolador económico. PIC16F676 según el siguiente esquema.
Diagrama esquemático de un voltampervatímetro.
La placa de circuito impreso de las piezas DIP resultó ser de 45x50 mm. También en el archivo hay una placa de circuito impreso para piezas SMD.
Para microcontrolador PIC16F676 Hay dos firmware: en el primero, la capacidad de medir voltaje, corriente y potencia, vapDC.hex, y en el segundo - lo mismo que en el primero, solo que se ha añadido la posibilidad de medir amperios/hora (no siempre es necesario) - vapcDC.hex.
La resistencia, indicada en gris en la placa de circuito impreso, se conecta según el indicador: si usamos un indicador con cátodos comunes, entonces la resistencia (1K) proveniente del tramo 11 del MK se conecta a +5, y si el indicador tiene un ánodo común, luego conectamos la resistencia al cable común.
En mi caso, el indicador y el cátodo común, la resistencia estaba ubicada debajo del tablero, desde el tramo 11 del MK hasta +5.
Presione brevemente el botón " EN"activa la indicación del modo de funcionamiento: voltaje “-U-”, corriente “-I-”, potencia “-P-”, contador de amperios/horas “-C-”. Algunos ejemplos de amplificador operacional LM358 tienen un desplazamiento positivo en la salida, se puede compensar mediante la corrección digital del medidor. Para hacer esto, debe cambiar al modo de medición actual, “-I-”. Mantenga presionado el botón " durante 7-8 segundos norte" hasta que aparezca la inscripción "-S.-" en el indicador. Luego utilice el botón " EN" Y " norte» ajustar el offset “0”. Si se presionan los botones, el indicador muestra directamente una constante; cuando se presionan, las lecturas actuales se corrigen. Salga del modo presionando simultáneamente las teclas " EN" Y " norte". El resultado es la indicación “-3-”, es decir, grabación en la memoria no volátil. El contador de amperios/horas se pone a cero manteniendo pulsado el botón ". norte"3-4 seg.
En mi caso solo pongo el botón " EN", para cambiar el modo de funcionamiento. Botón " norte"No lo pongo, ya que no se requiere corrección actual si el amplificador operacional LM358 nuevo, entonces prácticamente no tiene desplazamiento, y si lo tiene, es insignificante. No coloco el indicador de segmento en una placa separada, que se puede conectar fácilmente a la carcasa del dispositivo, por ejemplo, integrada en una fuente de alimentación ATX convertida.
Conectamos la alimentación al dispositivo ensamblado, suministramos el voltaje y la corriente medidos, ajustando las lecturas del voltímetro y del amperímetro usando resistencias de recorte de acuerdo con las lecturas del multímetro.
Como resultado, toda la construcción del voltampervatímetro costó 150 rublos, sin lámina de fibra de vidrio. Ponomarev Artyom estaba contigo ( acosador68), nos vemos de nuevo en las páginas del sitio. circuitos de radio !
Discutir el artículo VOLTAMPERWATTMETER
El amperímetro-voltímetro está diseñado para medir corriente 0-9,99 A y voltaje 0-100 V con una resolución de 0,01 A y 0,1 V, respectivamente.
El amplificador operacional se puede reemplazar con LM2904, la pantalla LCD debe estar en el controlador HD44780. El número de caracteres es 2x8... También puede utilizar una pantalla de 2x16 caracteres, pero en este caso la mayor parte de la pantalla no se utilizará. En tal situación, en el dispositivo donde se construirá el amperímetro-voltímetro, se recomienda cortar una ventana solo para la parte funcional de la pantalla en la que se mostrará la información. ¡Importante! Directamente en las pantallas, por regla general, se instala una resistencia limitadora de corriente en el circuito de alimentación de la iluminación. Si no hay resistencia, entonces debe instalarla usted mismo en el circuito abierto yendo al LED +. La resistencia de la resistencia es de 6...100 ohmios, dependiendo del brillo de retroiluminación deseado...
Configurar el dispositivo es simple: primero, use la resistencia de "contraste" para configurar el contraste de pantalla requerido y use las resistencias "set U" y "set I" para ajustar la precisión de las lecturas del voltímetro y del amperímetro. Es recomendable realizar ajustes en los límites superiores de las lecturas del voltímetro y del amperímetro. Si, después del ajuste, el amperímetro sin carga muestra algún valor de corriente, seleccione el amplificador operacional de modo que sin carga el valor de corriente sea 0,00A.
Foto del dispositivo!
Conexión de un amperímetro-voltímetro a la fuente de alimentación.
Lista de radioelementos
| Designación | Tipo | Denominación | Cantidad | Nota | Comercio | mi bloc de notas |
|---|---|---|---|---|---|---|
| MK PIC de 8 bits | PIC12F675 | 1 | al bloc de notas | |||
| registro de turno | CD74HC164 | 1 | al bloc de notas | |||
| Amplificador operacional | LM358 | 1 | Reemplazo: LM2904 | al bloc de notas | ||
| Regulador lineal | LM7805CT | 1 | al bloc de notas | |||
| pantalla LCD | HD44780 | 1 | 8x2 | al bloc de notas | ||
| C1, C2, C4, C5 | Condensador | 0,1 µF | 4 | al bloc de notas | ||
| C3 | Capacitor electrolítico | 100 µF | 1 | al bloc de notas | ||
| Resistor | 100 ohmios | 2 | al bloc de notas | |||
| Resistor | 91 kOhmios | 1 | al bloc de notas | |||
| Resistor | 5,1 kOhmios | 1 | al bloc de notas | |||
| Resistor | 680 ohmios | 1 | al bloc de notas | |||
| Resistor | 0,01 ohmios | 1 |