Вольтметр постоянного тока с автоматическим выбором пределов измерения

Предлагаемый вольтметр измеряет только постоянное напряжение, но он экономичен, имеет автоматический выбор пределов измерения и небольшие габаритные размеры.

При разработке данного устройства была поставлена задача — сделать максимально простой по схеме цифровой вольтметр постоянного тока с автоматическим выбором пределов обеспечивающий измерение напряжения до 999 В и потребляющий небольшой ток. Схема разработанного устройства показана на рис. 1
Основа его — микроконтроллер DD1. Измеряемое напряжение поступает на вход встроенного в микроконтроллер АЦП (вывод 3) через резистивные делители напряжения и фильтр НЧ С1R5 подавляющий высокочастотные помехи.
В качестве образцового напряжения для АЦП использован встроенный в микроконтроллер источник напряжения 2,56 В. При входном напряжении менее 10 В линии порта РВ1 и РВ2 (выводы 6 и 7) микроконтроллера DD1 находятся в состоянии высокого сопротивления.



В этом случае коэффициент деления входного делителя напряжения АЦП равен 4 (верхнее плечо делителя — R3 и R6, нижнее — R2) и входное напряжение измеряется с точностью по сотых долей вольта.
Если входное напряжение превысит 10 В, с помощью линии порта РВ1 микроконтроллер DD1 подключит параллельно резистору R2 резистор R9, увеличивая коэффициент деления входного напряжения до 40 В этом случае верхний предел измерения составит 99,9 В когда на этом пределе напряжение станет менее 10В линии порта РВ1 и РВ2 (выводы 6 и 7) микроконтроллера DD1 переключатся в состояние высокого сопротивления и коэффициент деления входного целителя вновь уменьшится до 4. Если же входное напряжение достигнет 100 В и более с помощью линии порта РВ2 микроконтроллер DD1 дополнительно подключит параллельно резистору R2 резистор R8. При этом коэффициент деления входного напряжения возрастет до 40, а верхний предел измерения составит 999 В. Когда входное напряжение превысит значение 999 В (перегрузка) в первом и вторым (крайние правые) разрядах отображаются символы "- -".



В устройстве также предусмотрено измерение напряжения аккумулятора G1 с точностью до сотых долей вольта.
Для этого напряжение пропорциональное напряжению аккумулятора, с резистивного делителя R1R4 поступает на вход РВ4, который программно сконфигурирован как еще один вход встроенного АЦП Вся информация отображается на десятиразрядном ЖК индикаторе HG1 В левой его части — напряжение аккумулятора, а в правой — измеряемого напряжения. Разделение целых и десятых долей вольта осуществляется пустым знакоместом. В связи с ограниченным числом портов ввода—вывода микроконтроллера данные передаются по одной линии РВ5 (вывод 5) с времяимпульсным кодированием (время передачи 1 примерно в десять раз больше 0 а пауза между ними равна длительности 1).

При большой длительности импульса к моменту спада импульса конденсатор СЗ успевает зарядиться до высокого уровня к контроллер ЖК индикатора фиксирует это как 1.
Светодиод HLI используется не в качестве светового индикатора а как стабилизатор напряжения питания ЖК1. Вольтметр сохраняет работоспособность при снижении напряжения питания 3 В Большинство элементов, кроме аккумулятора G1, выключателя питания SA1, индикатора HG.1 и резистора R3, смонтированы на печатной плате из односторонне фольгированного стеклотекстолита, чертеж которой показан на рис. 2

Плата установлена в пластмассовый корпус подходящего размера. ЖК индикатор — КО-4В2 (с контроллером W 1611 04) или НТ-1611, выпускаемые фирмой "Телесистемы". Для налаживания устройства потребуется образцовый вольтметр. Сначала его подключают к аккумулятору и подборкой резистора R4 уравнивают показания в левой части индикатора с показаниями образцового вольтметра. Затем подключают вход "+" устройства к плюсовому выводу конденсатора С2 и подборкой резистора R9 уравнивают показания R правой части ЖК индикатора с показаниями образцового вольтметра Далее подключают этот вольт метр на вход устройства подают на него напряжение около 30 В от стабилизированного источника питания и подборкой резистора снова уравнивают показания в правой части ЖК индикатора с показаниями образцового волы метра Увеличиваю, входное напряжение до 150 Е и подборкой резистора R8 снова уравнивают показания Поскольку максимальный ток делителя не превышает 1 мА (при входном напряжении 1000 В он составляет около 0,6 мА) с защитой микроконтроллера от перегрузок и аномальных напряжений на входе встроенного АЦП вполне справляются внутренние защитные диоды.

Скачать прошивку микроконтроллера: