การวัดกระแสไฟ AC โดยใช้ avr วิธีการวัดแรงดันลบโดยใช้ ADC

โวลต์มิเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับแบบธรรมดาที่มีความถี่ 50 Hz ถูกสร้างขึ้นในรูปแบบของโมดูลในตัวที่สามารถใช้แยกกันหรือติดตั้งไว้ในอุปกรณ์สำเร็จรูปได้
โวลต์มิเตอร์ประกอบบนไมโครคอนโทรลเลอร์ PIC16F676 และตัวบ่งชี้ 3 หลักและไม่มีชิ้นส่วนจำนวนมาก

ลักษณะสำคัญของโวลต์มิเตอร์:
รูปร่างของแรงดันไฟฟ้าที่วัดได้เป็นแบบไซน์
ค่าสูงสุดของแรงดันไฟฟ้าที่วัดได้คือ 250 V;
ความถี่ของแรงดันไฟฟ้าที่วัดได้ - 40…60 Hz;
ความละเอียดในการแสดงผลการวัดคือ 1 V;
แรงดันไฟฟ้าของโวลต์มิเตอร์คือ 7…15 V.
ปริมาณการใช้กระแสไฟเฉลี่ย - 20 mA
สองตัวเลือกการออกแบบ: มีและไม่มีแหล่งจ่ายไฟบนบอร์ด
PCB ด้านเดียว
การออกแบบที่กะทัดรัด
แสดงค่าที่วัดได้บนไฟ LED 3 หลัก

แผนผังของโวลต์มิเตอร์สำหรับวัดแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ

ใช้การวัดแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับโดยตรงพร้อมการคำนวณค่าและเอาต์พุตไปยังตัวบ่งชี้ในภายหลัง แรงดันไฟฟ้าที่วัดได้จะจ่ายให้กับตัวแบ่งอินพุตที่สร้างบน R3, R4, R5 และผ่านตัวเก็บประจุแยก C4 จะจ่ายให้กับอินพุต ADC ของไมโครคอนโทรลเลอร์

ตัวต้านทาน R6 และ R7 สร้างแรงดันไฟฟ้า 2.5 โวลต์ (ครึ่งหนึ่งของกำลัง) ที่อินพุต ADC ตัวเก็บประจุ C5 ซึ่งมีความจุค่อนข้างน้อย สามารถข้ามอินพุต ADC และช่วยลดข้อผิดพลาดในการวัด ไมโครคอนโทรลเลอร์จะจัดระเบียบการทำงานของตัวบ่งชี้ในโหมดไดนามิกตามการหยุดชะงักจากตัวจับเวลา

--
ขอขอบคุณสำหรับความสนใจของคุณ!
อิกอร์ โคตอฟ บรรณาธิการบริหารนิตยสาร Datagor

▼ 🕗 01/07/57 ⚖️ 19.18 Kb ⇣ 239 สวัสดีผู้อ่าน!ฉันชื่ออิกอร์ อายุ 45 ปี เป็นชาวไซบีเรียและเป็นวิศวกรอิเล็กทรอนิกส์สมัครเล่นตัวยง ฉันคิดค้น สร้างสรรค์ และดูแลรักษาเว็บไซต์ที่ยอดเยี่ยมนี้มาตั้งแต่ปี 2549
เป็นเวลากว่า 10 ปีแล้วที่นิตยสารของเรามีอยู่โดยเสียค่าใช้จ่ายเท่านั้น

ดี! ของแจกฟรีหมดแล้ว หากคุณต้องการไฟล์และบทความที่เป็นประโยชน์ช่วยฉันด้วย!

การเชื่อมต่อเซ็นเซอร์ปัจจุบันเข้ากับไมโครคอนโทรลเลอร์

เมื่อทำความคุ้นเคยกับพื้นฐานของทฤษฎีแล้ว เราก็สามารถเข้าสู่ประเด็นการอ่าน การแปลง และการแสดงข้อมูลเป็นภาพได้ กล่าวอีกนัยหนึ่ง เราจะออกแบบมิเตอร์วัดกระแสไฟตรงอย่างง่าย

เอาต์พุตแบบอะนาล็อกของเซ็นเซอร์เชื่อมต่อกับหนึ่งในช่อง ADC ของไมโครคอนโทรลเลอร์ การแปลงและการคำนวณที่จำเป็นทั้งหมดจะถูกนำมาใช้ในโปรแกรมไมโครคอนโทรลเลอร์ ตัวบ่งชี้ LCD ตัวอักษร 2 บรรทัดใช้เพื่อแสดงข้อมูล

การออกแบบการทดลอง

ในการทดลองกับเซ็นเซอร์ปัจจุบันจำเป็นต้องประกอบโครงสร้างตามแผนภาพที่แสดงในรูปที่ 8 ผู้เขียนใช้เขียงหั่นขนมและโมดูลที่ใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์สำหรับสิ่งนี้ (รูปที่ 9)

สามารถซื้อโมดูลเซ็นเซอร์ปัจจุบัน ACS712-05B สำเร็จรูปได้ (ขายใน eBay ราคาไม่แพงมาก) หรือทำเองก็ได้ ความจุของตัวเก็บประจุตัวกรองถูกเลือกเป็น 1 nF และติดตั้งตัวเก็บประจุบล็อก 0.1 µF สำหรับแหล่งจ่ายไฟ เพื่อระบุการเปิดเครื่อง LED ที่มีตัวต้านทานการดับจะถูกบัดกรี แหล่งจ่ายไฟและสัญญาณเอาต์พุตของเซ็นเซอร์เชื่อมต่อกับขั้วต่อที่ด้านหนึ่งของบอร์ดโมดูล ขั้วต่อ 2 พินสำหรับการวัดกระแสไหลอยู่ที่ฝั่งตรงข้าม

สำหรับการทดลองการวัดกระแสไฟฟ้า เราจะเชื่อมต่อแหล่งกำเนิดแรงดันไฟฟ้าคงที่แบบปรับได้เข้ากับขั้วต่อการวัดกระแสของเซ็นเซอร์ผ่านตัวต้านทานซีรีส์ 2.7 โอห์ม / 2 W เอาต์พุตเซ็นเซอร์เชื่อมต่อกับพอร์ต RA0/AN0 (พิน 17) ของไมโครคอนโทรลเลอร์ ไฟแสดงสถานะ LCD ตัวอักษรสองบรรทัดเชื่อมต่อกับพอร์ต B ของไมโครคอนโทรลเลอร์และทำงานในโหมด 4 บิต

ไมโครคอนโทรลเลอร์ใช้พลังงานจากแรงดันไฟฟ้า +5 V ซึ่งใช้แรงดันไฟฟ้าเดียวกันเป็นข้อมูลอ้างอิงสำหรับ ADC การคำนวณและการแปลงที่จำเป็นจะถูกนำมาใช้ในโปรแกรมไมโครคอนโทรลเลอร์

นิพจน์ทางคณิตศาสตร์ที่ใช้ในกระบวนการแปลงมีดังต่อไปนี้

ความไวของเซนเซอร์ปัจจุบัน เซนเซอร์ = 0.185 V/A ด้วยการจ่าย Vcc = 5 V และแรงดันอ้างอิง Vref = 5 V ความสัมพันธ์ที่คำนวณได้จะเป็นดังนี้:

รหัสเอาต์พุต ADC

เพราะฉะนั้น

เป็นผลให้สูตรการคำนวณกระแสมีดังนี้:

โน๊ตสำคัญ. ความสัมพันธ์ข้างต้นเป็นไปตามสมมติฐานที่ว่าแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายและแรงดันอ้างอิงสำหรับ ADC เท่ากับ 5 V อย่างไรก็ตาม นิพจน์สุดท้ายที่เกี่ยวข้องกับกระแส I และจำนวนรหัสเอาต์พุต ADC ยังคงใช้ได้แม้ว่าแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายจะผันผวนก็ตาม เรื่องนี้ถูกกล่าวถึงในส่วนทางทฤษฎีของคำอธิบาย

จากนิพจน์สุดท้ายจะเห็นได้ว่าความละเอียดปัจจุบันของเซ็นเซอร์คือ 26.4 mA ซึ่งสอดคล้องกับตัวอย่าง ADC 513 ตัวอย่าง ซึ่งเป็นตัวอย่างมากกว่าผลลัพธ์ที่คาดไว้หนึ่งตัวอย่าง ดังนั้นเราจึงสรุปได้ว่าการดำเนินการนี้ไม่อนุญาตให้มีการวัดกระแสขนาดเล็ก ในการเพิ่มความละเอียดและความไวในการวัดกระแสขนาดเล็ก คุณจะต้องใช้แอมพลิฟายเออร์ในการดำเนินงาน ตัวอย่างของวงจรดังกล่าวแสดงในรูปที่ 10

โปรแกรมไมโครคอนโทรลเลอร์

โปรแกรมไมโครคอนโทรลเลอร์ PIC16F1847 เขียนด้วยภาษา C และคอมไพล์ในสภาพแวดล้อม mikroC Pro (mikroElektronika) ผลการวัดจะแสดงบนจอ LCD สองบรรทัดพร้อมความแม่นยำระดับทศนิยมสองตำแหน่ง

ออก

เมื่อกระแสอินพุตเป็นศูนย์ แรงดันเอาต์พุต ACS712 ควรเป็น Vcc/2 อย่างเคร่งครัด เช่น ควรอ่านหมายเลข 512 จาก ADC การเบี่ยงเบนของแรงดันเอาต์พุตของเซ็นเซอร์ 4.9 mV ส่งผลให้ผลลัพธ์การแปลงเปลี่ยนไป 1 บิตที่มีนัยสำคัญน้อยที่สุดของ ADC (รูปที่ 11) (สำหรับ Vref = 5.0 V ความละเอียดของ ADC 10 บิตจะเป็น 5/1024 = 4.9 mV) ซึ่งสอดคล้องกับกระแสอินพุต 26 mA โปรดทราบว่าเพื่อลดอิทธิพลของความผันผวน ขอแนะนำให้ทำการวัดหลายครั้งแล้วจึงหาค่าเฉลี่ยของผลลัพธ์

หากแรงดันเอาต์พุตของแหล่งจ่ายไฟควบคุมถูกตั้งค่าไว้ที่ 1 V ให้ผ่าน
ตัวต้านทานควรมีกระแสประมาณ 370 mA ค่ากระแสที่วัดได้ในการทดลองคือ 390 mA ซึ่งเกินผลลัพธ์ที่ถูกต้องหนึ่งหน่วยของหลักที่มีนัยสำคัญน้อยที่สุดของ ADC (รูปที่ 12)

รูปที่ 12.

ที่แรงดันไฟฟ้า 2 V ตัวบ่งชี้จะแสดง 760 mA

นี่เป็นการสรุปการสนทนาของเราเกี่ยวกับเซ็นเซอร์ปัจจุบัน ACS712 อย่างไรก็ตาม เราไม่ได้พูดถึงประเด็นใดประเด็นหนึ่งอีก จะวัดกระแสไฟ AC โดยใช้เซ็นเซอร์นี้ได้อย่างไร? โปรดทราบว่าเซ็นเซอร์จะให้การตอบสนองทันทีที่สอดคล้องกับกระแสที่ไหลผ่านสายวัดทดสอบ หากกระแสไหลไปในทิศทางบวก (จากพิน 1 และ 2 ถึงพิน 3 และ 4) ความไวของเซนเซอร์จะเป็นบวก และแรงดันเอาต์พุตจะมากกว่า Vcc/2 หากกระแสเปลี่ยนทิศทาง ความไวจะเป็นลบและแรงดันเอาต์พุตของเซนเซอร์จะลดลงต่ำกว่าระดับ Vcc/2 ซึ่งหมายความว่าเมื่อวัดสัญญาณ AC ADC ของไมโครคอนโทรลเลอร์จะต้องสุ่มตัวอย่างเร็วพอที่จะคำนวณค่า RMS ของกระแสได้

ดาวน์โหลด

ซอร์สโค้ดของโปรแกรมไมโครคอนโทรลเลอร์และไฟล์เฟิร์มแวร์ -

เอซีโวลท์มิเตอร์

เอ็น. OSTROUKHOV, ซูร์กุต

บทความนี้จะอธิบายเกี่ยวกับโวลต์มิเตอร์แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ มันถูกประกอบขึ้นบน
ไมโครคอนโทรลเลอร์และสามารถใช้เป็นอุปกรณ์ตรวจวัดแบบสแตนด์อโลนได้
หรือเป็นโวลต์มิเตอร์ในตัวในเครื่องกำเนิดความถี่ต่ำ

โวลต์มิเตอร์ที่เสนอได้รับการออกแบบ
สำหรับการวัดแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับไซน์ซอยด์ที่มีความถี่ตั้งแต่ 1 Hz ถึง
800 กิโลเฮิรตซ์ ช่วงแรงดันไฟฟ้าที่วัดได้ - 0…3 V (หรือ 0…30 V พร้อมภายนอก
ตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้า 1:10) ผลการวัดจะแสดงขึ้น
ไฟ LED แสดงสถานะสี่หลัก ความแม่นยำในการวัดถูกกำหนดไว้
พารามิเตอร์ของ ADC ที่สร้างไว้ในไมโครคอนโทรลเลอร์และแหล่งอ้างอิง
แรงดันไฟฟ้าและเท่ากับ 2 mV (สำหรับช่วง 0...3 V) โวลต์มิเตอร์ขับเคลื่อนโดย
แหล่งกำเนิดแรงดันไฟฟ้าคงที่ 5 V และใช้กระแสไฟ 40...65 mA V
ขึ้นอยู่กับตัวบ่งชี้ที่ใช้และความสว่างของการเรืองแสง การบริโภคในปัจจุบัน
จากตัวแปลงขั้วในตัวต้องไม่เกิน 5 mA

อุปกรณ์ประกอบด้วย (ดูแผนภาพบน
ข้าว. 1) รวมถึงตัวแปลงแรงดันไฟฟ้า AC-DC, บัฟเฟอร์
เครื่องขยายแรงดันไฟฟ้ากระแสตรง โวลต์มิเตอร์แบบดิจิตอล และตัวแปลง
ขั้วของแรงดันไฟฟ้า เครื่องแปลงไฟ AC เป็น AC
รวบรวมค่าคงที่บนตัวเปรียบเทียบ DA1, เครื่องกำเนิดพัลส์บนองค์ประกอบ
DD1.1-DD1.4 และการสลับทรานซิสเตอร์ VT1 มาดูผลงานของเขากันดีกว่า
รายละเอียดเพิ่มเติม. สมมติว่าไม่มีสัญญาณที่อินพุตของอุปกรณ์ แล้วเกิดความตึงเครียด
ที่อินพุตกลับด้านของตัวเปรียบเทียบ DA1 เท่ากับศูนย์และที่อินพุตที่ไม่กลับด้านจะถูกกำหนด
ตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้า R19R22 และด้วยพิกัดที่ระบุในแผนภาพจะอยู่ที่ประมาณ -80
เอ็มวี ในกรณีนี้จะมีระดับต่ำที่เอาต์พุตของตัวเปรียบเทียบซึ่ง
ช่วยให้เครื่องกำเนิดพัลส์ทำงานได้ ลักษณะเฉพาะของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าคือเมื่อใด
แรงดันตกแต่ละครั้งที่เอาต์พุตของตัวเปรียบเทียบ DA1 ที่เอาต์พุตของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า (พิน 8
องค์ประกอบ DD1.2) สร้างหนึ่งพัลส์ หากเมื่อถึงเวลาที่บรรเทาลงก็มีวันหยุด
สถานะของตัวเปรียบเทียบจะไม่เปลี่ยนแปลง พัลส์ถัดไปจะถูกสร้างขึ้น เป็นต้น

ระยะเวลาของพัลส์ขึ้นอยู่กับ
ค่าขององค์ประกอบ R16, C5 และมีค่าประมาณ 0.5 μs ในระดับต่ำ
แรงดันไฟฟ้าที่เอาต์พุตขององค์ประกอบ DD1.2 ทรานซิสเตอร์ VT1 จะเปิดขึ้น นิกาย
ตัวต้านทาน R17, R18 และ R20 ถูกเลือกเพื่อให้ผ่านทรานซิสเตอร์แบบเปิด
กระแสไหล 10 mA ซึ่งชาร์จตัวเก็บประจุ C8 และ C11 ในช่วงระยะเวลาที่ถูกต้อง
แต่ละพัลส์จะชาร์จประจุตัวเก็บประจุเหล่านี้ด้วยเศษส่วนของมิลลิโวลต์ อยู่ในสภาวะคงตัว
โหมดแรงดันไฟฟ้าจะเพิ่มขึ้นจาก -80 mV เป็นศูนย์ซึ่งเป็นอัตราการเกิดซ้ำ
พัลส์กำเนิดจะลดลงและพัลส์กระแสสะสมของทรานซิสเตอร์ VT1
จะชดเชยเฉพาะการคายประจุที่ช้าของตัวเก็บประจุ C11 ผ่านตัวต้านทานเท่านั้น
ร22. ดังนั้น เนื่องจากออฟเซ็ตเชิงลบเริ่มต้นเล็กน้อย
แม้ว่าจะไม่มีสัญญาณอินพุต อินเวอร์เตอร์ก็ยังทำงานได้ตามปกติ
โหมด. เมื่อใช้แรงดันไฟฟ้าอินพุต AC เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงอัตราการทำซ้ำ
พัลส์เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแรงดันไฟฟ้าของตัวเก็บประจุ C11 เปลี่ยนแปลงตาม
ความกว้างของสัญญาณอินพุต ตัวกรองความถี่ต่ำผ่าน R21C12 จะทำให้แรงดันเอาต์พุตราบรื่น
ตัวแปลง ควรสังเกตว่าเท่านั้น
ครึ่งคลื่นบวกของแรงดันไฟฟ้าขาเข้า ดังนั้นถ้ามันไม่สมมาตร
สัมพันธ์กับศูนย์จะเกิดข้อผิดพลาดเพิ่มเติม

แอมพลิฟายเออร์บัฟเฟอร์พร้อมเกน
เกียร์ 1.2 ประกอบบน op-amp DA3 ไดโอด VD1 ที่เชื่อมต่อกับเอาต์พุตจะป้องกัน
อินพุตไมโครคอนโทรลเลอร์จากแรงดันไฟฟ้าขั้วลบ จากเอาต์พุตของ op-amp DA3
ผ่านตัวแบ่งแรงดันตัวต้านทาน R1R2R3 และ R4R5 แรงดันคงที่
มาถึงบรรทัด PC0 และ PC1 ของไมโครคอนโทรลเลอร์ DD2 ซึ่งกำหนดค่าเป็น
อินพุต ADC ตัวเก็บประจุ C1 และ C2 ยังช่วยลดสัญญาณรบกวนและการรบกวนอีกด้วย จริงๆ แล้ว
โวลต์มิเตอร์แบบดิจิทัลประกอบอยู่บนไมโครคอนโทรลเลอร์ DD2 ซึ่งใช้
ADC 10 บิตในตัวและแหล่งแรงดันอ้างอิงภายใน 1.1 V

โปรแกรมสำหรับไมโครคอนโทรลเลอร์
เขียนโดยใช้สภาพแวดล้อม BASCOM-AVR และอนุญาตให้ใช้สามหรือ
ไฟ LED แสดงสถานะดิจิตอลสี่หลักพร้อมขั้วบวกทั่วไปหรือขั้วบวกทั่วไป
แคโทดและช่วยให้คุณแสดงกระแส (สำหรับสัญญาณไซน์) หรือ
ค่าแอมพลิจูดของแรงดันสัญญาณอินพุตรวมถึงการเปลี่ยนความสว่าง
ไฟแสดงสถานะ ระดับตรรกะของสัญญาณบนสาย PC3 ระบุประเภทที่ใช้
ตัวบ่งชี้ - มีขั้วบวกทั่วไป (ต่ำ) หรือแคโทดทั่วไป (สูง) และอยู่ในบรรทัด
PC4 คือจำนวนหลัก สี่สำหรับต่ำและสามสำหรับสูง โปรแกรม
เมื่อเริ่มงานให้อ่านระดับสัญญาณบนเส้นเหล่านี้หนึ่งครั้งแล้วปรับ
ไมโครคอนโทรลเลอร์เพื่อทำงานร่วมกับตัวบ่งชี้ที่เกี่ยวข้อง สำหรับสี่บิต
ตัวบ่งชี้ผลการวัดจะแสดงในรูปแบบ X. RajHH (B) สำหรับตัวเลขสามหลัก
- XXX (mV) สูงสุด 1 V และ XX. RajH (V) หากแรงดันไฟเกิน 1 V เมื่อใช้
ของตัวบ่งชี้สามหลัก ขั้วต่อของหลักจะต่อเป็นขั้วต่อของสาม
บิตที่สำคัญที่สุดของสี่บิตในรูป 1.

ระดับสัญญาณบนตัวควบคุมสาย PC2
คูณผลการวัดด้วย 10 ซึ่งจำเป็นเมื่อใช้ภายนอก
ตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้า 1:10 เมื่อระดับต่ำผลลัพธ์จะไม่คูณสัญญาณด้วย
บรรทัด PB6 ควบคุมความสว่างของตัวบ่งชี้ ในระดับสูง
ลดลง การเปลี่ยนแปลงความสว่างเกิดขึ้นจากการเปลี่ยนแปลงอัตราส่วนระหว่าง
เวลาของการส่องสว่างและเวลาในการดับตัวบ่งชี้ในแต่ละรอบการวัด
ด้วยค่าคงที่ที่ระบุในโปรแกรม ความสว่างจะเปลี่ยนไปประมาณสองเท่า
ค่าประสิทธิผลของแรงดันไฟฟ้าขาเข้าจะแสดงขึ้นเมื่อใช้กับสาย PB7
ระดับสูงและแอมพลิจูด - ต่ำ ระดับสัญญาณบนสาย RS2, PB6 และ
โปรแกรม PB7 วิเคราะห์การวัดในแต่ละรอบจึงสามารถทำได้
เปลี่ยนแปลงได้ตลอดเวลาซึ่งสะดวกต่อการใช้งานสวิตช์ ระยะเวลา
หนึ่งรอบการวัดเท่ากับ 1.1 วินาที ในช่วงเวลานี้ ADC ทำงานได้ประมาณ 1100
ตัวอย่าง จำนวนสูงสุดจะถูกเลือกและคูณด้วย หากจำเป็น
ค่าสัมประสิทธิ์ที่ต้องการ

สำหรับการวัดอย่างต่อเนื่อง
แรงดันไฟฟ้าจะเพียงพอสำหรับการวัดหนึ่งครั้งสำหรับทั้งวงจรและสำหรับการสลับ
ที่มีความถี่น้อยกว่า 500 Hz แรงดันไฟฟ้าที่ตัวเก็บประจุ C8 C11 เปลี่ยนแปลงอย่างเห็นได้ชัด
ในระหว่างรอบ ดังนั้นจึงสามารถวัดได้ 1100 ครั้งในช่วงเวลา 1 มิลลิวินาที
บันทึกค่าสูงสุดสำหรับงวดนั้น ตัวแปลงขั้ว
แรงดันไฟฟ้าจะถูกประกอบบนชิป DA2 ตามวงจรมาตรฐาน มันเป็นวันหยุดของเขา
แรงดันไฟฟ้า -5 V เป็นตัวเปรียบเทียบกำลัง DA1 และ op-amp DA3 ตัวเชื่อมต่อ XP2 มีไว้สำหรับ
การเขียนโปรแกรมในฮาร์ดแวร์ของไมโครคอนโทรลเลอร์

โวลต์มิเตอร์ใช้ค่าคงที่
ตัวต้านทาน C2-23, MLT, การปรับจูน - Bourns series 3296, ออกไซด์
นำเข้าคาปาซิเตอร์ ที่เหลือเป็น K10-17 ไมโครวงจร 74AC00 สามารถทำได้
แทนที่ด้วย KR555LAZ, ทรานซิสเตอร์ KT361G - ด้วยซีรีย์ KT3107 ใด ๆ ไดโอด 1N5818
แทนที่ด้วยเจอร์เมเนียมหรือไดโอด Schottky ด้วยกระแสตรงที่อนุญาตอย่างน้อย
50 มิลลิแอมป์ ผู้เขียนไม่ทราบการเปลี่ยนชิป ICL7660 แต่เป็นตัวแปลง
ขั้วแรงดันไฟฟ้า +5/-5 V สามารถเก็บได้ตามที่เผยแพร่ใน
แผนการนิตยสาร "วิทยุ" นอกจากนี้ยังสามารถกำจัดตัวแปลงได้อีกด้วย
โดยสมบูรณ์โดยใช้แหล่งจ่ายไฟที่มีความเสถียรแบบไบโพลาร์ โดยเฉพาะ
คุณควรเน้นที่การเลือกตัวเปรียบเทียบเนื่องจากช่วงขึ้นอยู่กับมัน
ความถี่ในการทำงาน ทางเลือกของตัวเปรียบเทียบ LM319 (อะนาล็อก KA319, LT319) เกิดจากสอง
เกณฑ์ - ความเร็วและความพร้อมใช้งานที่จำเป็น เครื่องเปรียบเทียบ LM306,
LM361, LM710 นั้นเร็วกว่า แต่กลับกลายเป็นว่ายากกว่าที่จะได้มาเพราะว่า
นอกจากนี้ยังมีราคาแพงกว่าอีกด้วย เข้าถึงได้มากขึ้นคือ LM311 (อะนาล็อกในประเทศของ KR554SAZ) และ
LM393. เมื่อติดตั้งเครื่องเปรียบเทียบ LM311 ลงในอุปกรณ์อย่างที่ใครๆ คาดหวัง
ช่วงความถี่แคบลงเหลือ 250 kHz ตัวต้านทาน R6 มีค่าค่อนข้างมาก
ความต้านทานเล็กน้อยเนื่องจากอุปกรณ์ถูกใช้เป็นแบบบิวท์อิน
โวลต์มิเตอร์ในเครื่องกำเนิดวูฟเฟอร์ เมื่อใช้เครื่องแบบสแตนด์อโลนมิเตอร์ก็
ความต้านทานสามารถเพิ่มได้ แต่ข้อผิดพลาดในการวัดจะเพิ่มขึ้นเนื่องจากค่าที่ค่อนข้าง
กระแสอินพุตขนาดใหญ่ของตัวเปรียบเทียบ DA1

วงจรแบ่งแรงดัน 1:10
แสดงในรูปที่. 2. ฟังก์ชั่นของตัวต้านทาน R2 ในตัวแบ่งจะดำเนินการโดยตัวต้านทาน
R6 (ดูรูปที่ 1) ตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าถูกตั้งค่าเป็นลำดับที่แน่นอน
พัลส์สี่เหลี่ยมที่มีความถี่หลายกิโลเฮิรตซ์ถูกส่งไปยังอินพุต
แอมพลิจูด 2...3 V (สัญญาณการสอบเทียบดังกล่าวมีให้เลือกหลายแบบ
ออสซิลโลสโคป) และอินพุตของออสซิลโลสโคปเชื่อมต่อกับเอาต์พุต (เพื่อขา 5 ของ DA1) การปรับ
ตัวเก็บประจุ C1 ได้รูปทรงพัลส์สี่เหลี่ยม ออสซิลโลสโคปตามมา
ใช้กับตัวแบ่งแรงดันไฟเข้า 1:10 มีการติดตั้งทุกชิ้นส่วนยกเว้นตัวบ่งชี้
บนแผงวงจรต้นแบบขนาด 100×70 มม. โดยใช้สาย
การติดตั้ง ลักษณะของตัวเลือกอุปกรณ์ตัวใดตัวหนึ่งแสดงไว้ในรูปที่ 1 3. สำหรับ
เพื่อความสะดวกในการเชื่อมต่อตัวบ่งชี้ดิจิตอล มีการใช้ขั้วต่อ (ไม่แสดงในแผนภาพ
แสดง) ระหว่างการติดตั้ง สายทั่วไปของปลั๊กอินพุต XP1 และขั้วต่อตัวเก็บประจุที่สอดคล้องกัน
C8, C10, C11 และ C13 ควรเชื่อมต่อกับสายสามัญในที่เดียวด้วยสายไฟ
ความยาวขั้นต่ำ องค์ประกอบ VT1, R20, C8, C10, C11 และ C13 และตัวเปรียบเทียบ DA1
ควรวางให้แน่นที่สุดเท่าที่จะทำได้ ตัวเก็บประจุ C3, C6 - ให้มากที่สุด
ใกล้กับเทอร์มินัลของตัวเปรียบเทียบ DA1 และ C4, C14, C15 - ไปยังเทอร์มินัลของไมโครคอนโทรลเลอร์
ดีดี2. ในการตั้งค่า อินพุตของอุปกรณ์จะถูกปิด ซึ่งเป็นเอาต์พุตทั่วไปของโพรบออสซิลโลสโคป
เชื่อมต่อกับขั้วบวกของตัวเก็บประจุ C13 และขั้วสัญญาณไปยังตัวปล่อย
ทรานซิสเตอร์ VT1. ชีพจรของขั้วลบควรปรากฏบนหน้าจอ
ด้วยแอมพลิจูดประมาณ 0.6 V และระยะเวลา 0.5 μs หากเกิดจากความถี่ต่ำ
ลำดับของพัลส์จะสังเกตได้ยากจากนั้นจะขนานกันชั่วคราว
ตัวต้านทานที่มีความต้านทาน 0.1... 1 kOhm เชื่อมต่อกับตัวเก็บประจุ C11 แรงดันไฟฟ้า
บนตัวเก็บประจุ C12 ถูกควบคุมด้วยโวลต์มิเตอร์ความต้านทานสูงก็ควรจะเป็น
ใกล้ศูนย์ (บวกหรือลบสองสามมิลลิโวลต์)

แรงดันไฟขาออกของออปแอมป์ DA3
(ซึ่งไม่ควรเกินสองสามมิลลิโวลต์) ด้วยตัวต้านทาน R27
ตั้งค่าให้เท่ากับศูนย์ โหมดการทำงานที่จำเป็นของไมโครคอนโทรลเลอร์
กำหนดโดยการจัดหาระดับที่ต้องการให้กับบรรทัด PB6, PB7, RS2-RS4 ซึ่งพวกเขา
เชื่อมต่อกับสายไฟทั่วไปหรือสายไฟ +5 V ผ่านตัวต้านทาน
ความต้านทาน 20...30 kOhm. ตัวอย่างหนึ่งเชื่อมต่อกับอินพุตของอุปกรณ์
โวลต์มิเตอร์และใช้แรงดันไฟฟ้าคงที่ 0.95 ... 1 V. ตัวต้านทานสตริงย่อย
R4 ทำให้การอ่านโวลต์มิเตอร์ทั้งสองเท่ากัน จากนั้นแรงดันไฟฟ้าก็เพิ่มขึ้นเป็น
2.95...3 V และตัวต้านทาน R1 ทำให้การอ่านเท่ากันอีกครั้ง การเลือกตัวต้านทาน
R8-R15 คุณสามารถตั้งค่าความสว่างของตัวบ่งชี้ที่ต้องการได้ ก่อนอื่นพวกเขาเลือก
กำหนดนิกายที่ต้องการเพียงอันเดียวเท่านั้นจากนั้นจึงตั้งค่าส่วนที่เหลือ ที่
การเลือกควรจำไว้ว่ากระแสเอาต์พุตสูงสุดของพอร์ตที่ใช้
ไมโครคอนโทรลเลอร์ไม่ควรเกิน 40 mA และปริมาณการใช้กระแสไฟทั้งหมด - 200
มิลลิแอมป์

จากบรรณาธิการ. โปรแกรมสำหรับไมโครคอนโทรลเลอร์อยู่ในของเรา
FTP-cep-vere ที่ ftp://ftp.radio.ru/pub/ 2011/02/Vmetr.zip

คำนำ

ในสมัยก่อนยุคดิจิทัล พวกเราทุกคนต่างพอใจกับเครื่องมือวัดแบบพอยน์เตอร์ เริ่มจากนาฬิกาธรรมดา ตาชั่ง และลงท้ายด้วย... อืม เราก็เลยหาขีดจำกัดของการใช้งานไม่เจอในทันที! สมมติว่า - พิโคแอมมิเตอร์ในห้องปฏิบัติการที่มีความแม่นยำระดับไมโครหรือน่าประทับใจยิ่งกว่านั้น และมีคลาสความแม่นยำค่อนข้างมากขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์

ตัวอย่างเช่นตัวบ่งชี้ปกติของปริมาณน้ำมันเชื้อเพลิงในถังรถยนต์เป็นตัวอย่างที่ชัดเจนที่สุดของการอ่านค่าที่ไม่ถูกต้องสูงสุด! ฉันไม่รู้จักผู้ขับขี่รถยนต์สักคนเดียวที่จะพึ่งพา "มิเตอร์แสดงผล" นี้และไม่ยอมเติมน้ำมันล่วงหน้า ผู้มองโลกในแง่ร้ายที่ไม่เคยมีมาก่อนไม่เคยขับรถออกไปโดยไม่มีถังเชื้อเพลิงอยู่ในท้ายรถ!

แต่ในห้องปฏิบัติการ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในคณะกรรมการตรวจสอบของรัฐ มีสวิตช์ที่มีสเกลกระจกและระดับความแม่นยำดีกว่า 0.5 มาก

และพวกเราเกือบทุกคนก็พอใจและมีความสุข และหากพวกเขาไม่พอใจ พวกเขาก็ซื้อเครื่องมือที่แม่นยำกว่านี้แน่นอน ถ้าเป็นไปได้!

แต่ตอนนี้ยุคดิจิทัลได้มาถึงแล้ว เราทุกคนพอใจกับสิ่งนี้ - ตอนนี้เราสามารถดูตัวเลขบนตัวบ่งชี้ได้ทันทีและพอใจกับ "ความแม่นยำ" ที่เสนอให้กับเรา ยิ่งไปกว่านั้น ในยุคปัจจุบัน “ดิจิทัล” ที่แพร่หลายเหล่านี้มีราคาน้อยกว่า “สวิตช์ที่ไม่ถูกต้อง” ซึ่งกลายมาเป็นของหายาก อย่างไรก็ตาม มีเพียงไม่กี่คนที่คิดว่าปริมาณที่แสดงต่อเราเป็นตัวเลขยังคงเป็นแบบอะนาล็อก ไม่ว่าจะเป็นน้ำหนักหรือความแรงของกระแส - มันไม่สำคัญ ซึ่งหมายความว่าปริมาณเหล่านี้ยังคงวัดแบบอะนาล็อก! และสำหรับการประมวลผลและการนำเสนอเท่านั้น ข้อมูลเหล่านี้จะถูกแปลงเป็นค่าดิจิทัล นี่คือจุดที่ข้อผิดพลาดถูกซ่อนอยู่ ทำให้เราประหลาดใจเมื่อเทอร์โมมิเตอร์ในห้องที่แตกต่างกันสองตัวในที่เดียวกันแสดงค่าที่แตกต่างกัน!

เส้นทางจากค่าที่วัดได้ไปยังตัวบ่งชี้

มาดูกระบวนการวัด-บ่งชี้ทั้งหมดกัน นอกจากนี้ฉันจงใจเลือกปริมาณไฟฟ้า ประการแรก เรายังคงอยู่ในไซต์ของวิศวกรอิเล็กทรอนิกส์ ไม่ใช่นักฟิสิกส์ความร้อนหรือคนทำขนมปัง ขอให้พวกเขายกโทษให้ฉันในการเปรียบเทียบ! ประการที่สอง ฉันต้องการเสริมการใช้เหตุผลด้วยตัวอย่างจากประสบการณ์ส่วนตัว

ก่อนอื่น ฉันเลือกความแข็งแกร่งในปัจจุบัน!

ฉันจะต้องทำซ้ำซ้ำไปซ้ำมาว่าเพื่อให้ได้การแสดงปริมาณอะนาล็อกแบบดิจิทัลคุณต้องมีตัวแปลงแอนะล็อกเป็นดิจิทัล (ADC) แต่เนื่องจากตัวมันเองยังมีประโยชน์เพียงเล็กน้อยสำหรับเรา เราจึงจำเป็นต้องมีโหนดอื่นเพื่อทำทุกอย่างที่วางแผนไว้ให้เสร็จสิ้น กล่าวคือ:

1. ที่ด้านหน้าของ ADC นั้นคุณต้องมีอุปกรณ์ที่ทำให้เป็นมาตรฐานเช่น: แอมพลิฟายเออร์หรือตัวลดทอนที่ทำให้เป็นมาตรฐานขึ้นอยู่กับอัตราส่วนของค่าอินพุตต่อช่วงการแปลง ADC
2. ตัวถอดรหัสหลัง ADC เพื่อแสดงตัวเลขที่แปลงเป็นรหัสดิจิทัลของตัวบ่งชี้ที่เกี่ยวข้อง

มีวงจรไมโครสำเร็จรูปที่รวมทั้ง ADC และตัวถอดรหัสเข้าด้วยกัน ตัวอย่างเช่น ICL7136 หรือที่คล้ายกัน ใช้ในมัลติมิเตอร์

โดยพื้นฐานแล้วโหนดทั้งหมดเหล่านี้ในรูปแบบใดรูปแบบหนึ่งมีความจำเป็น ฉันยังไม่ได้ตั้งชื่อเซ็นเซอร์เอง - ในกรณีนี้คือตัวแปลงกระแสเป็นแรงดันหรือเพียงแค่สับเปลี่ยน

มาดูห่วงโซ่ทั้งหมดสั้น ๆ กัน กระแสที่ไหลผ่านวงจรสับเปลี่ยน (ตัวต้านทานกำลังสูงที่มีความต้านทานต่ำมาก) สร้างความต่างศักย์ที่ขั้วของมัน กูเทน แท็ก เฮอ โอห์ม! แต่ความแตกต่างนี้ค่อนข้างน้อย และไม่ใช่ว่า ADC ทุกตัวจะสามารถแปลงค่านี้ได้อย่างสมบูรณ์ ดังนั้นสัญญาณ (แรงดันไฟฟ้า) จากสับเปลี่ยนจะต้องขยายให้เป็นค่าที่ยอมรับได้ นี่คือเหตุผลว่าทำไมจึงจำเป็นต้องใช้แอมพลิฟายเออร์ที่ทำให้นอร์มัลไลซ์ ตอนนี้ ADC เมื่อได้รับแรงดันไฟฟ้าที่ย่อยได้ที่อินพุตแล้ว จะทำการแปลงโดยมีข้อผิดพลาดน้อยที่สุดที่เป็นไปได้ ที่เอาต์พุตเราจะได้ตัวเลขที่สอดคล้องกับค่าปัจจุบันของกระแสที่วัดได้ในช่วงที่เลือก ซึ่งจะต้องถอดรหัสตามเพื่อแสดงบนตัวบ่งชี้ ตัวอย่างเช่น แปลงเป็นโค้ดตัวบ่งชี้เจ็ดส่วน

ที่นี่ฉันไม่เห็นว่าจำเป็นต้องดูรายละเอียดเพิ่มเติมในแต่ละขั้นตอนข้างต้นเนื่องจากในบทความฉันมีเป้าหมายที่แตกต่างออกไป และรายละเอียดสามารถพบได้มากมายบนอินเทอร์เน็ต

ข้อมูลเฉพาะ

ฉันมีสิ่งที่เรียกว่า โหลดอิเล็กทรอนิกส์พร้อมตัวบ่งชี้การไหลปัจจุบัน มีแผนภาพพื้นฐานของโหลด แต่คุณต้องใช้แอมป์มิเตอร์ภายนอกเพื่อตั้งค่ากระแสได้แม่นยำยิ่งขึ้น ฉันตัดสินใจเชื่อมต่ออุปกรณ์ทั้งสองเพื่อประหยัดพื้นที่และไม่มีมัลติมิเตอร์ครบชุด

แอมมิเตอร์ในตัวของฉันประกอบและตั้งโปรแกรมไว้บน Tiny26L MK ส่วนหนึ่งของแอมป์มิเตอร์นี้คือออปแอมป์ตัวที่สอง (ฟรี) ของชิป LM358 ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของวงจรบัลลาสต์พื้นฐาน เหล่านั้น. นี่คือแอมพลิฟายเออร์ที่กำหนดมาตรฐานของฉันเนื่องจากแรงดันไฟฟ้าตกคร่อมวงจรสับเปลี่ยนสูงสุด (5A x 0.1 โอห์ม) มีค่าเพียง 0.5 โวลต์ ซึ่งเห็นได้ชัดว่าไม่เพียงพอสำหรับช่วงการแปลงเต็มที่มีแรงดันอ้างอิงภายใน

ตามที่ T.O. (ภาษาอังกฤษ = เอกสารข้อมูล) แรงดันไฟฟ้าที่กำหนดของแหล่งอ้างอิงในตัว (ION) คือ 2.56 โวลต์ ขนาดสะดวกมาก! อย่างไรก็ตามในทางปฏิบัติมันไม่ได้ดีนัก: แรงดัน ION ที่ปรับแล้วของ MK ของฉันกลายเป็น 2.86 โวลต์! ฉันจะพิจารณาได้อย่างไรว่านี่เป็นหัวข้อแยกต่างหาก ยังคงกลับไปสู่ค่า 2.56 โวลต์ที่สะดวก ดูสิ่งที่เกิดขึ้น: ค่า shunt สูงสุด 0.5 โวลต์ลดลง ADC จะแปลงค่าสูงสุด 2.56 โวลต์ แอมพลิฟายเออร์นอร์มอลไลซ์ที่มีอัตราขยาย 5 แนะนำตัวเอง ดังนั้นตัวเลขที่ได้รับระหว่างการแปลงจะไม่ต้องใช้เลขคณิตขั้นสูงใดๆ ในการแสดงผลลัพธ์: 5 แอมแปร์ = 2.5 โวลต์ = 250 หน่วย (สำหรับการแปลง 8 บิต) คุณเพียงแค่ต้องคูณผลลัพธ์ด้วยสองและใส่จุดทศนิยมระหว่างร้อยถึงสิบเพื่อให้ได้ค่าที่สะดวกมาก: หน่วย หนึ่งในสิบและหนึ่งในร้อยของแอมแปร์ การเปลี่ยนแปลงครั้งสุดท้ายเป็นสัญญาณเจ็ดส่วนเป็นเรื่องของเทคโนโลยี ทุกอย่างเรียบร้อยดี คุณสามารถนำไปใช้ในฮาร์ดแวร์ได้!

อย่างไรก็ตาม ตามที่ฉันได้แสดงไปแล้วพร้อมกับตัวอย่างของ ION ในตัว มันไม่ง่ายเลยที่จะได้ความถูกต้องที่ยอมรับได้ (ไม่ต้องพูดถึงระดับสูง!) ด้วยส่วนประกอบที่ใช้ คุณสามารถใช้เส้นทางของการชดเชยข้อผิดพลาดทางคณิตศาสตร์ได้โดยใช้โปรแกรมใน MK แม้ว่าจะต้องมีการสอบเทียบก็ตาม เส้นทางนี้ใช้งานได้ค่อนข้างง่ายในภาษา C และภาษาระดับสูงอื่นๆ แต่สำหรับฉัน ผู้ประกอบที่ดื้อรั้น การยุ่งกับคณิตศาสตร์โดยใช้คำสั่ง RISC เป็นเรื่องที่น่าปวดหัวเป็นพิเศษ!

ฉันเลือกเส้นทางอื่น - การแก้ไขเกนของแอมพลิฟายเออร์นอร์มัลไลซ์ (NA) คุณไม่ต้องการอะไรมากสำหรับสิ่งนี้ – ตัวต้านทานแบบทริมเมอร์ตัวเดียว! ต้องเลือกค่าอย่างถูกต้องเพื่อให้ช่วงการปรับเพียงพอ แต่ไม่เกินจริง

การเลือกองค์ประกอบแอมพลิฟายเออร์ที่ทำให้เป็นมาตรฐาน

ดังนั้นจึงจำเป็นต้องกำหนดช่วงการปรับค่า ขั้นตอนแรกคือการกำหนดพิกัดความเผื่อของส่วนประกอบต่างๆ ตัวอย่างเช่น การแบ่งของฉันมีความทนทานต่อข้อผิดพลาด 1% ตัวต้านทานอื่นในวงจรแอมพลิฟายเออร์นอร์มัลไลซ์อาจมีความทนทานสูงถึง 10% และอย่าลืมความไม่ถูกต้องของ ION ของเรา ซึ่งในกรณีของฉันมีจำนวนเกือบ +12%! ซึ่งหมายความว่าจำนวนที่แปลงจริงจะน้อยลงเกือบ 12% แต่เนื่องจากฉันทราบข้อผิดพลาดนี้แล้ว ฉันจึงนำมาพิจารณาในการได้รับ NU ซึ่งควรเป็น 5.72 และเนื่องจากไม่ทราบข้อผิดพลาดที่แท้จริงของส่วนประกอบอื่นๆ จึงยังคงต้องค้นหาข้อผิดพลาดทั้งหมดที่เป็นไปได้สูงสุดเพื่อคำนวณช่วงการปรับค่า

ผลรวมง่ายๆ ของ "เปอร์เซ็นต์" เหล่านี้แนะนำตัวเอง: 1% ของการแบ่งบวก 2 คูณ 10% ของตัวต้านทานป้อนกลับของ op-amp รวมทั้งหมด: 21%

เรามาดูกันว่าจะเป็นเช่นนั้นจริงหรือไม่ ในการดำเนินการนี้ เรามาดูส่วนของแผนภาพที่แสดง NU นี้พร้อมค่าที่เลือกไว้แล้ว:

อย่างที่คุณเห็น มีแอมพลิฟายเออร์ที่ไม่กลับด้านพร้อมค่าสัมประสิทธิ์การส่งผ่านที่ปรับได้ ซึ่งในทางทฤษฎีปรับได้ตั้งแต่ 4.979 ถึง 6.735 ที่พิกัดที่ระบุในแผนภาพ แต่หากเราคำนึงถึงข้อผิดพลาดที่เป็นไปได้ ±10% ของตัวต้านทานแต่ละตัว เราจะได้ค่ารวมที่แย่ที่สุด Ku = 5.864 - 8.009 ซึ่งเกินค่าสัมประสิทธิ์ที่ต้องการอย่างชัดเจน! หากการรวมกันนี้เกิดขึ้น คุณจะต้องใช้นิกายอื่น ควรเพิ่มค่าของตัวต้านทานการปรับค่าทันทีเช่นเป็น 39k จะดีกว่า จากนั้นขีดจำกัดล่างของ Ku จะเป็น 5.454 ซึ่งเป็นที่ยอมรับอยู่แล้ว

ฉัน – “คนติดวิทยุตัวจริง” ต้องเลือกเครื่องตัดขนจากที่มีอยู่ และโชคดีมากที่ได้ลงทุนในกลุ่มผลิตภัณฑ์นี้! หากฉันมีทริมเมอร์ที่มีค่าแตกต่างออกไป ก็ไม่สำคัญ ฉันจะคำนวณ R2 และ R3 ใหม่ ซึ่งในกรณีของฉันมีค่าความคลาดเคลื่อน 5% ดังนั้นฉันจึงไม่ต้องเปลี่ยนทริมเมอร์อีก

เอาชนะข้อบกพร่องและการละเลยของคุณ

ดูเหมือนว่าทุกอย่างจะถูกคิดและคำนวณแล้ว - เพิ่มค่าธรรมเนียม มาทดสอบการออกแบบนี้บนเขียงหั่นขนมก่อน! พูดไม่ทันทำ! กู่กำลังถูกสร้างขึ้นใหม่ไม่เป็นไปตามที่คาดไว้ แต่อยู่ในขอบเขตที่จำเป็น อย่างไรก็ตาม ตัวบ่งชี้จะไม่แสดง 0.00 เมื่อไม่มีกระแสโหลด! ก่อนอื่น ฉันสงสัยว่าโปรแกรมอยู่ใน MK แต่เมื่ออินพุต ADC ลัดวงจรไปที่สายสามัญ เลขศูนย์ที่มีค่าก็ปรากฏขึ้น ซึ่งหมายความว่ามีบางอย่างมาที่อินพุตของ MK นอกเหนือจากศูนย์โวลต์ การทดสอบด้วยมัลติมิเตอร์ยืนยันสมมติฐานนี้และตั้งค่างานถัดไป โดยไม่ต้องลงรายละเอียดของงานวิจัยของฉัน ฉันจะอธิบายเฉพาะผลลัพธ์เท่านั้น

เหตุผลมีดังนี้: ฉันไม่ได้คำนึงโดยสิ้นเชิงว่า op-amp ที่ฉันใช้นั้นยังห่างไกลจากคุณภาพที่ดีที่สุด เขาไม่ได้เรียกว่า "รถไฟต่อรถไฟ" ซึ่งหมายความว่าศักยภาพเอาต์พุตจะไม่ไปถึงขั้วจ่ายใดๆ เช่น ในกรณีของฉัน มันจะไม่มีวันเท่ากับ 0 โวลต์! ทีนี้ ถ้ามันถูกจ่ายไฟจากแหล่งไบโพลาร์ ผลลัพธ์ที่ได้จะเป็นศูนย์ที่คาดไว้ แต่แหล่งจ่ายไฟของฉันเป็นแบบขั้วเดียว และฉันไม่ได้ตั้งใจจะทำให้วงจรยุ่งยากกับตัวแปลงใดๆ พบวิธีแก้ปัญหาในการสร้าง "ดินแดนเสมือนจริง" เช่น ต้องขอบคุณแหล่งพลังงานที่แยกจากกัน (ตรงข้ามกับวงจรพื้นฐาน) ฉันจึงสามารถใช้ไดโอดเพื่อเปลี่ยนศักย์ไฟฟ้าของสายสามัญที่สัมพันธ์กับขั้วลบของแบตเตอรี่ได้

ดังนั้นบอร์ดจึงถูกแกะสลักและบัดกรี ถึงเวลาที่จะบรรจุการออกแบบนี้ลงในเคส ซึ่งอันที่จริงก็ทำเสร็จแล้ว อย่างไรก็ตามในระหว่างการใช้งานมีข้อบกพร่องเล็ก ๆ อีกประการหนึ่งเกิดขึ้น - การเบี่ยงเบนของวงจรอินพุตของ op-amp สิ่งนี้แสดงให้เห็นการเปลี่ยนแปลงเชิงลบในการอ่าน เช่น ที่กระแสสองสามสิบมิลลิแอมป์ ตัวบ่งชี้ยังคงแสดงค่าศูนย์ ซึ่งไม่เหมาะกับฉัน! ฉันจะอนุญาตให้มีการเปลี่ยนแปลงหลาย mA - ยังคงไม่แสดงหน่วยมิลลิแอมป์ ฉันต้องแนะนำวงจรไบแอสให้กับอินพุตของ NU

พิกัดของ R4 และ RZ ถูกเลือกเพื่อให้มีอคติบวก/ลบหลายสิบมิลลิโวลต์เทียบกับ "พื้นดินเสมือน" ฉันไม่มีความปรารถนาที่จะสร้างบอร์ดที่เสร็จแล้วใหม่ และฉันเพิ่มตัวแบ่งแบบปรับได้ที่จำเป็นแทนตัวปรับ Ku

โดยทั่วไปแล้วอุปกรณ์ที่ได้จะตอบสนองความต้องการของฉัน แน่นอนว่าสามารถปรับปรุงได้เป็นเวลานาน แต่ยังไม่จำเป็น!

ฉันจะพูดถึงชิ้นส่วนดิจิทัลและคณิตศาสตร์ในครั้งต่อไปโดยใช้ตัวอย่างมิเตอร์โวลต์-แอมแปร์ในแหล่งจ่ายไฟในห้องปฏิบัติการ

อุปกรณ์ที่ค่อนข้างง่ายที่ใช้วัดแรงดัน กระแส และแสดงพลังงานทั้งหมดที่ใช้โดยโหลดที่ความถี่ 50 Hz

ในระหว่างงานซ่อมแซมหรือเมื่อตรวจสอบและทดสอบอุปกรณ์ใหม่ มักจำเป็นต้องจ่ายแรงดันไฟฟ้าจาก LATR และจำเป็นต้องควบคุมแรงดันและกระแส เพื่อจุดประสงค์เหล่านี้ โวลต์มิเตอร์-แอมมิเตอร์ได้รับการพัฒนาและประกอบบนไมโครคอนโทรลเลอร์พร้อมไฟแสดงสถานะ LCD เนื่องจากมีการวัดแรงดันและกระแส จึงคำนวณกำลังทั้งหมดได้อย่างง่ายดาย ผลลัพธ์ที่ได้คือมิเตอร์ที่มีขนาดกะทัดรัดมาก
ข้อมูลจำเพาะ
1. ขีดจำกัดการเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้าที่วัดได้คือ 0 – 255 โวลต์ ความละเอียด 0.5 โวลต์ การอ่านค่าจะแสดงเพิ่มขึ้นทีละ 1 โวลต์
2. ขีดจำกัดในการเปลี่ยนกระแสที่วัดได้ 0 – 10 แอมแปร์ ความละเอียด 20 mA การอ่านจะแสดงโดยเพิ่มขึ้นทีละ 10 mA
3. กำลังไฟฟ้าที่ปรากฏจะคำนวณเป็นผลคูณของกระแสและแรงดันไฟฟ้า และจะแสดงเฉพาะค่าจำนวนเต็มในหน่วยโวลต์-แอมป์เท่านั้น

แผนภาพ

ไม่รวมส่วนต่างๆ นิตยสารของเรามีอยู่จากการบริจาคจากผู้อ่าน บทความนี้ฉบับเต็มมีให้ใช้งานเท่านั้น

นำไปใช้ในโครงการ การวัดแรงดันและกระแสไฟ AC โดยตรงไมโครคอนโทรลเลอร์
แรงดันไฟฟ้าที่วัดได้ผ่านตัวแบ่ง R7, R9, R12 และ C12 จะถูกส่งไปยังอินพุตไมโครคอนโทรลเลอร์ผ่านตัวเก็บประจุ C10 ตัวเก็บประจุ C12 ร่วมกับตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าอินพุต จะสร้างวงจรรวมที่ป้องกันการแทรกซึมของสัญญาณรบกวนจากแรงกระตุ้น

กระแสที่วัดได้จะไหลผ่าน shunt R1 แรงดันไฟฟ้าที่ถูกถอดออกจะถูกขยายโดยแอมพลิฟายเออร์ในการดำเนินงานและผ่านเชน R8 และ C8 จะถูกส่งไปยังอินพุตของไมโครคอนโทรลเลอร์ ขั้นแรกที่ OP1 คือแอมพลิฟายเออร์แบบกลับด้านซึ่งมีตัวเก็บประจุ C3 รวมอยู่ในวงจรป้อนกลับ เนื่องจากแรงดันไฟฟ้าที่แกว่งออกจาก OP1 ควรอยู่ที่ประมาณ 5 โวลต์ชิปเครื่องขยายเสียงจึงได้รับพลังงานเพิ่มขึ้น (9-15 โวลต์) สเตจที่สองของ OP2 เปิดโดยรีพีทเตอร์และไม่มีคุณสมบัติพิเศษ ตัวเก็บประจุ C3 ทำหน้าที่ลดการรบกวนระหว่างการทำงานของ ADC ของไมโครคอนโทรลเลอร์

อินพุตการวัด RA0 และ RA1 ได้รับค่าไบแอสคงที่ที่ 2.5 โวลต์ผ่านตัวต้านทาน R11 และ R13 แรงดันไฟฟ้านี้ช่วยให้คุณวัดครึ่งรอบบวกและลบของแรงดันไฟฟ้าขาเข้าได้อย่างถูกต้อง
จอ LCD เชื่อมต่อกับไมโครคอนโทรลเลอร์ PIC16F690 โดยแสดงอักขระ 16 บรรทัด 2 บรรทัด ตัวต้านทาน R14 ใช้เพื่อตั้งค่าคอนทราสต์การแสดงผลที่เหมาะสมที่สุด ตัวต้านทาน R15 กำหนดกระแสไฟแบ็คไลท์ของจอแสดงผล
อุปกรณ์นี้ใช้พลังงานจากหม้อแปลงไฟฟ้า 9-12 โวลต์แยกต่างหาก ตัวปรับกำลังไฟ +5 โวลต์ประกอบอยู่บนชิป 78L05 และไม่มีคุณสมบัติพิเศษ

ฉันจ่ายไฟให้กับอุปกรณ์จากอะแดปเตอร์โทรศัพท์ เนื่องจากบอร์ดมีสะพานของตัวเอง Br1 ขั้วของการเชื่อมต่อจึงไม่สำคัญ สิ่งสำคัญคือแรงดันไฟฟ้าตกคร่อมตัวเก็บประจุ C4 อยู่ระหว่าง 10 ถึง 15 โวลต์

--
ขอขอบคุณสำหรับความสนใจของคุณ!

▼ 🕗 20/08/12 ⚖️ 18.04 Kb ⇣ 442 สวัสดีผู้อ่าน!

--
ขอขอบคุณสำหรับความสนใจของคุณ!
อิกอร์ โคตอฟ บรรณาธิการบริหารนิตยสาร Datagor

▼ 🕗 20/08/12 ⚖️ 6.41 Kb ⇣ 457 สวัสดีผู้อ่าน!ฉันชื่ออิกอร์ อายุ 45 ปี เป็นชาวไซบีเรียและเป็นวิศวกรอิเล็กทรอนิกส์สมัครเล่นตัวยง ฉันคิดค้น สร้างสรรค์ และดูแลรักษาเว็บไซต์ที่ยอดเยี่ยมนี้มาตั้งแต่ปี 2549
เป็นเวลากว่า 10 ปีแล้วที่นิตยสารของเรามีอยู่โดยเสียค่าใช้จ่ายเท่านั้น

ดี! ของแจกฟรีหมดแล้ว หากคุณต้องการไฟล์และบทความที่เป็นประโยชน์ช่วยฉันด้วย!