Avr yordamida o'zgaruvchan tokni o'lchash. ADC yordamida salbiy kuchlanishni qanday o'lchash mumkin
50 Gts chastotali oddiy o'zgaruvchan kuchlanish voltmetri o'rnatilgan modul shaklida ishlab chiqariladi, uni alohida ishlatish yoki tayyor qurilmaga o'rnatish mumkin.
Voltmetr PIC16F676 mikrokontrolleri va 3 raqamli indikatorda yig'ilgan va juda ko'p qismlarni o'z ichiga olmaydi.
Voltmetrning asosiy xususiyatlari:
O'lchangan kuchlanishning shakli sinusoidaldir
O'lchangan kuchlanishning maksimal qiymati 250 V;
O'lchangan kuchlanish chastotasi - 40…60 Gts;
O'lchov natijasini ko'rsatish o'lchamlari 1 V;
Voltmetrning besleme kuchlanishi 7…15 V.
O'rtacha oqim iste'moli - 20 mA
Ikkita dizayn varianti: bortda elektr ta'minoti bilan va holda
Bir tomonlama PCB
Yilni dizayn
3 xonali LED indikatorida o'lchangan qiymatlarni ko'rsatish
O'zgaruvchan kuchlanishni o'lchash uchun voltmetrning sxematik diagrammasi
O'zgaruvchan kuchlanishni to'g'ridan-to'g'ri o'lchash amalga oshirildi, keyinchalik uning qiymatini va indikatorga chiqishini hisoblash. O'lchangan kuchlanish R3, R4, R5 da ishlab chiqarilgan kirish ajratgichga beriladi va C4 ajratuvchi kondansatkich orqali mikrokontrollerning ADC kirishiga beriladi.
R6 va R7 rezistorlari ADC kirishida 2,5 volt (yarim quvvat) kuchlanish hosil qiladi. Nisbatan kichik sig'imga ega C5 kondansatörü ADC kirishini chetlab o'tadi va o'lchash xatolarini kamaytirishga yordam beradi. Mikrokontroller taymerdan uzilishlar asosida dinamik rejimda indikatorning ishlashini tashkil qiladi.
--
E'tiboringiz uchun rahmat!
Igor Kotov, Datagor jurnali bosh muharriri
▼ 🕗 14.01.07 ⚖️ 19.18 Kb ⇣ 239 Salom, o'quvchi! Mening ismim Igor, men 45 yoshdaman, men sibirlikman va havaskor elektronika muhandisiman. Men ushbu ajoyib saytni 2006 yildan beri o'ylab topdim, yaratdim va saqlab kelmoqdaman.
10 yildan ortiq vaqtdan beri jurnalimiz faqat mening hisobimdan mavjud edi.
Yaxshi! Bepul sovg'a tugadi. Agar sizga fayllar va foydali maqolalar kerak bo'lsa, menga yordam bering!
Joriy sensorni mikrokontrollerga ulash
Nazariya asoslari bilan tanishib, biz ma'lumotlarni o'qish, o'zgartirish va vizualizatsiya qilish masalasiga o'tishimiz mumkin. Boshqacha qilib aytganda, biz oddiy doimiy oqim o'lchagichni loyihalashtiramiz.
Sensorning analog chiqishi mikrokontrollerning ADC kanallaridan biriga ulangan. Barcha kerakli transformatsiyalar va hisob-kitoblar mikrokontroller dasturida amalga oshiriladi. Ma'lumotlarni ko'rsatish uchun 2 qatorli belgili LCD indikator ishlatiladi.
Eksperimental dizayn
Oqim sensori bilan tajriba o'tkazish uchun 8-rasmda ko'rsatilgan sxema bo'yicha strukturani yig'ish kerak. Buning uchun muallif nonboard va mikrokontroller asosidagi moduldan foydalangan (9-rasm).
ACS712-05B oqim sensori modulini tayyor holda sotib olish mumkin (u eBay-da juda arzon sotiladi) yoki uni o'zingiz qilishingiz mumkin. Filtr kondensatorining sig'imi 1 nF qilib tanlanadi va quvvat manbai uchun 0,1 mkF blokirovka qiluvchi kondansatkich o'rnatiladi. Quvvat yoqilganligini ko'rsatish uchun söndürme rezistorli LED lehimlanadi. Sensorning quvvat manbai va chiqish signali modul platasining bir tomonidagi ulagichga ulangan, oqim oqimini o'lchash uchun 2 pinli ulagich qarama-qarshi tomonda joylashgan.
Joriy o'lchash tajribalari uchun biz 2,7 Ohm / 2 Vt seriyali rezistor orqali sensorning oqim o'lchash terminallariga sozlanishi doimiy kuchlanish manbasini ulaymiz. Sensor chiqishi mikrokontrollerning RA0/AN0 portiga (pin 17) ulangan. Ikki qatorli belgilar LCD indikatori mikrokontrollerning B portiga ulangan va 4 bitli rejimda ishlaydi.
Mikrokontroller +5 V kuchlanish bilan quvvatlanadi, xuddi shu kuchlanish ADC uchun mos yozuvlar sifatida ishlatiladi. Mikrokontroller dasturida kerakli hisob-kitoblar va transformatsiyalar amalga oshiriladi.
Konvertatsiya jarayonida ishlatiladigan matematik ifodalar quyida keltirilgan.
Joriy sensorning sezgirligi Sens = 0,185 V/A. Ta'minot Vcc = 5 V va mos yozuvlar kuchlanish Vref = 5 V bilan hisoblangan munosabatlar quyidagicha bo'ladi:
ADC chiqish kodi
Shuning uchun
Natijada, oqimni hisoblash formulasi quyidagicha:
Muhim eslatma. Yuqoridagi munosabatlar ADC uchun ta'minot kuchlanishi va mos yozuvlar kuchlanishi 5 V ga teng degan taxminga asoslanadi. Biroq, joriy I va ADC chiqish kodi Count bilan bog'liq oxirgi ifoda, hatto quvvat manbai kuchlanishi o'zgarib tursa ham o'z kuchida qoladi. Bu tavsifning nazariy qismida muhokama qilindi.
Oxirgi ifodadan ko'rinib turibdiki, sensorning joriy o'lchamlari 26,4 mA ni tashkil qiladi, bu 513 ADC namunasiga to'g'ri keladi, bu kutilgan natijadan bir namunaga ko'pdir. Shunday qilib, biz ushbu amaliyot kichik oqimlarni o'lchashga imkon bermaydi degan xulosaga kelishimiz mumkin. Kichik oqimlarni o'lchashda ruxsat va sezgirlikni oshirish uchun siz operatsion kuchaytirgichdan foydalanishingiz kerak bo'ladi. Bunday sxemaning namunasi 10-rasmda ko'rsatilgan.
Mikrokontroller dasturi
PIC16F1847 mikrokontroller dasturi C tilida yozilgan va mikroC Pro muhitida (mikroElektronika) tuzilgan. O'lchov natijalari ikki qatorli LCD indikatorda ikkita kasr aniqligi bilan ko'rsatiladi.
Chiqish
Nolinchi kirish oqimi bilan ACS712 chiqish kuchlanishi ideal holda Vcc/2 bo'lishi kerak, ya'ni. ADC dan 512 raqamini o'qish kerak.Datchikning chiqish kuchlanishining 4,9 mV ga siljishi konversiya natijasini ADC ning kamida 1 bitiga siljishiga olib keladi (11-rasm). (Vref = 5,0 V uchun, 10-bitli ADC ning o'lchamlari 5/1024 = 4,9 mV bo'ladi), bu 26 mA kirish oqimiga to'g'ri keladi. E'tibor bering, tebranishlarning ta'sirini kamaytirish uchun bir nechta o'lchovlarni amalga oshirish va keyin ularning natijalarini o'rtacha qilish tavsiya etiladi.
Agar tartibga solinadigan quvvat manbaining chiqish kuchlanishi 1 V ga teng bo'lsa, orqali
qarshilik taxminan 370 mA oqimga ega bo'lishi kerak. Tajribada o'lchangan oqim qiymati 390 mA ni tashkil qiladi, bu to'g'ri natijadan ADC ning eng kam muhim raqamining bir birligidan oshadi (12-rasm).
|
|
|
| 12-rasm. | |
2 V kuchlanishda indikator 760 mA ni ko'rsatadi.
Bu ACS712 oqim sensori haqidagi muhokamamizni yakunlaydi. Biroq, biz yana bir masalaga to'xtalmadik. Ushbu sensor yordamida AC oqimini qanday o'lchash mumkin? Yodda tutingki, sensor sinov o'tkazgichlari orqali oqadigan oqimga mos keladigan bir zumda javob beradi. Agar oqim ijobiy yo'nalishda oqsa (1 va 2-pindan 3 va 4-gachasi), sensorning sezgirligi ijobiy va chiqish voltaji Vcc / 2 dan katta. Agar oqim yo'nalishini o'zgartirsa, sezgirlik salbiy bo'ladi va sensorning chiqish kuchlanishi Vcc/2 darajasidan pastga tushadi. Bu shuni anglatadiki, AC signalini o'lchashda mikrokontrollerning ADC tokning RMS qiymatini hisoblash uchun etarlicha tez namuna olishi kerak.
Yuklashlar
Mikrokontroller dasturining manba kodi va proshivka fayli -
AC voltmetr
N. OSTROUXOV, Surgut
Maqolada o'zgaruvchan kuchlanish voltmetri tasvirlangan. U yig'ilgan
mikrokontroller va mustaqil o'lchash moslamasi sifatida foydalanish mumkin
yoki past chastotali generatorda o'rnatilgan voltmetr sifatida.
Taklif etilgan voltmetr ishlab chiqilgan
1 Gts dan chastotali sinusoidal o'zgaruvchan kuchlanishni o'lchash uchun
800 kHz. O'lchagan kuchlanish oralig'i - 0…3 V (yoki tashqi bilan 0…30 V).
kuchlanish bo'luvchi 1:10). O'lchov natijasi yoniq ko'rsatiladi
to'rt xonali LED ko'rsatkichi. O'lchov aniqligi aniqlanadi
mikrokontroller va mos yozuvlar manbasiga o'rnatilgan ADC parametrlari
kuchlanish va 2 mV ga teng (0...3 V oraliq uchun). Voltmetr quvvatlanadi
barqarorlashtirilgan kuchlanish manbai 5 V va tokni 40...65 mA V sarflaydi
ishlatiladigan indikatorga va uning porlashining yorqinligiga bog'liq. Joriy iste'mol
o'rnatilgan polarit konvertordan, 5 mA dan oshmaydi.
Qurilma o'z ichiga oladi (diagrammaga qarang).
guruch. 1) AC-DC kuchlanish konvertori, buferni o'z ichiga oladi
DC kuchlanish kuchaytirgichi, raqamli voltmetr va konvertor
ta'minot kuchlanishining polaritesi. AC kuchlanish konvertori
DA1 komparatorida to'plangan doimiy, elementlarda impuls generatori
DD1.1-DD1.4 va kommutatsiya tranzistori VT1. Keling, uning ishini ko'rib chiqaylik
batafsil ma'lumot. Qurilmaning kirish qismida hech qanday signal yo'q deb faraz qilaylik. Keyin kuchlanish
solishtirgichning teskari kirishida DA1 nolga teng, inverting bo'lmagan kirishida esa aniqlanadi.
kuchlanish bo'luvchi R19R22 va diagrammada ko'rsatilgan qiymatlar bilan -80 ga yaqin
mV. Bunday holda, komparatorning chiqishida past daraja mavjud, bu esa
impuls generatorining ishlashiga imkon beradi. Jeneratorning o'ziga xos xususiyati shundaki, qachon
generator chiqishidagi DA1 komparatorining chiqishidagi har bir kuchlanish pasayishi (pin 8
element DD1.2) bitta impuls hosil bo'ladi. Agar u pasayguncha dam olish kuni bo'ladi
komparatorning holati o'zgarmaydi, keyingi impuls hosil bo'ladi va hokazo.
Impulslarning davomiyligi quyidagilarga bog'liq
R16, C5 elementlarning qiymatlari va taxminan 0,5 ms ni tashkil qiladi. Past darajada
DD1.2 elementining chiqishidagi kuchlanish, tranzistor VT1 ochiladi. Denominatsiyalar
R17, R18 va R20 rezistorlari ochiq tranzistor orqali tanlanadi
C8 va C11 kondansatkichlarini zaryadlovchi 10 mA oqim o'tdi. Amal qilish muddati davomida
Har bir impuls bu kondansatkichlarni millivoltning fraktsiyalari bilan zaryad qiladi. Barqaror holatda
rejimida, ulardagi kuchlanish -80 mV dan nolga oshadi, takrorlash tezligi
generator impulslari kamayadi va tranzistor VT1 kollektor oqimi impulslari
faqat rezistor orqali C11 kondensatorining sekin zaryadsizlanishini qoplaydi
R22. Shunday qilib, kichik boshlang'ich salbiy ofset tufayli,
kirish signali bo'lmasa ham, inverter normal ishlaydi
rejimi. Takrorlash tezligining o'zgarishi tufayli AC kirish kuchlanishi qo'llanilganda
generator impulslari, C11 kondansatöridagi kuchlanish mos ravishda o'zgaradi
kirish signalining amplitudasi. Past chastotali filtr R21C12 chiqish kuchlanishini tekislaydi
konvertor Shuni ta'kidlash kerakki, faqat
kirish kuchlanishining ijobiy yarim to'lqini, shuning uchun u assimetrik bo'lsa
nolga nisbatan qo'shimcha xatolik yuzaga keladi.
Qatnash xususiyatiga ega bufer kuchaytirgich
vites 1.2 op-amp DA3 da yig'ilgan. Uning chiqishiga ulangan VD1 diodasi himoya qiladi
salbiy qutbli kuchlanishdan mikrokontroller kirishlari. Op-amp DA3 chiqishidan
qarshilik kuchlanish bo'luvchi orqali R1R2R3 va R4R5 doimiy kuchlanish
sifatida konfiguratsiya qilingan DD2 mikrokontrollerining PC0 va PC1 liniyalariga keladi
ADC kirishlari. C1 va C2 kondansatkichlari qo'shimcha ravishda shovqin va shovqinlarni bostiradi. Aslida
raqamli voltmetr foydalanadigan DD2 mikrokontrolleriga yig'iladi
O'rnatilgan 10-bitli ADC va ichki 1,1 V mos yozuvlar kuchlanish manbai.
Mikrokontroller uchun dastur
BASCOM-AVR muhiti yordamida yozilgan va uch foydalanish imkonini beradi- yoki
umumiy anod yoki umumiy bo'lgan to'rt raqamli raqamli LED ko'rsatkichlari
katod va oqimni ko'rsatishga imkon beradi (sinusoidal signal uchun) yoki
kirish signali kuchlanishining amplituda qiymati, shuningdek yorqinligini o'zgartirish
indikator chirog'i PC3 liniyasidagi signalning mantiqiy darajasi qo'llaniladigan turni belgilaydi
indikator - umumiy anod bilan (past) yoki umumiy katod bilan (yuqori) va chiziqda
PC4 - uning raqamlari soni, past uchun to'rtta va yuqori uchun uchta. Dastur
ish boshida, bu chiziqlardagi signal darajalarini bir marta o'qiydi va sozlaydi
mos keladigan indikator bilan ishlash uchun mikrokontroller. To'rt bit uchun
indikator, o'lchov natijasi X.XXX (B) shaklida, uch xonali uchun ko'rsatiladi
- XXX (mV) 1 V gacha va X.XX (V), agar kuchlanish 1 V dan ortiq bo'lsa. Foydalanishda
uch xonali indikatorning raqamlari terminallari uchta terminal sifatida ulanadi
shakldagi to'rt bitning eng muhim bitlari. 1.
PC2 liniyasidagi signal darajasini nazorat qiladi
tashqi foydalanishda zarur bo'lgan o'lchov natijasini 10 ga ko'paytirish
kuchlanish bo'luvchi 1:10. Darajasi past bo'lsa, natija Signal bilan ko'paytirilmaydi
PB6 liniyasi indikatorning yorqinligini nazorat qiladi, yuqori darajada
kamayadi. Yorqinlikning o'zgarishi o'rtasidagi nisbatning o'zgarishi natijasida yuzaga keladi
yorug'lik vaqti va har bir o'lchash davri ichida indikatorning o'chirish vaqti.
Dasturda ko'rsatilgan konstantalar bilan yorqinlik taxminan ikki marta o'zgaradi.
Kirish kuchlanishining samarali qiymati PB7 liniyasiga qo'llanilganda ko'rsatiladi
yuqori daraja va amplituda - past. RS2, PB6 va liniyalardagi signal darajalari
PB7 dasturi har bir tsikldagi o'lchovlarni tahlil qiladi va shuning uchun ular bo'lishi mumkin
istalgan vaqtda o'zgartirildi, buning uchun kalitlardan foydalanish qulay. Davomiyligi
bir o'lchov aylanishi 1,1 s ga teng. Bu vaqt ichida ADC taxminan 1100 ni bajaradi
namunalar, maksimal biri tanlanadi va agar kerak bo'lsa, ko'paytiriladi
kerakli koeffitsient.
Doimiy o'lchash uchun
kuchlanish butun tsikl uchun bitta o'lchov uchun va o'zgaruvchanlik uchun etarli bo'ladi
chastotasi 500 Hz dan kam bo'lgan, C8 kondansatkichlarida kuchlanish. C11 sezilarli darajada o'zgaradi
tsikl davomida. Shuning uchun, 1 ms oraliqda 1100 o'lchash imkonini beradi
davr uchun maksimal qiymatni yozib oling. Polarit konvertori
ta'minot kuchlanishi standart sxema bo'yicha DA2 chipida yig'iladi. Bugun uning dam olish kuni
kuchlanish -5 V komparator DA1 va op-amp DA3 quvvatini beradi. XP2 ulagichi uchun mo'ljallangan
mikrokontrollerni apparatda dasturlash.
Voltmetr doimiy qiymatdan foydalanadi
rezistorlar C2-23, MLT, sozlash - Bourns seriyasi 3296, oksid
kondansatörler import qilinadi, qolganlari K10-17. 74AC00 mikrosxema bo'lishi mumkin
KR555LAZ bilan almashtiring, tranzistor KT361G - KT3107 seriyasining har qanday bilan. Diyot 1N5818
hech bo'lmaganda ruxsat etilgan to'g'ridan-to'g'ri oqim bilan har qanday germanium yoki Schottky diodi bilan almashtiring
50 mA. ICL7660 chipini almashtirish muallifga noma'lum, ammo konvertor
kuchlanish polaritesi +5/-5 V da chop etilganlardan biriga ko'ra to'planishi mumkin
jurnali "Radio" sxemalari. Bundan tashqari, konvertorni yo'q qilish mumkin
to'liq, bipolyar stabillashtirilgan quvvat manbai yordamida. Ayniqsa
siz taqqoslashni tanlashga e'tibor qaratishingiz kerak, chunki diapazon unga bog'liq
ish chastotalari. LM319 taqqoslagichni tanlash (analoglar KA319, LT319) ikkitaga bog'liq.
mezonlar - kerakli tezlik va mavjudlik. LM306 taqqoslagichlari,
LM361, LM710 tezroq, lekin ularni sotib olish qiyinroq bo'lib chiqdi, chunki
bundan tashqari, ular qimmatroq. LM311 (KR554SAZ ning mahalliy analogi) va undan foydalanish mumkin
LM393. LM311 komparatorini qurilmaga o'rnatishda, kutilganidek,
chastota diapazoni 250 kHz gacha toraydi. R6 rezistoriga ega
qurilma o'rnatilgan sifatida ishlatilganligi sababli engil qarshilik
woofer generatoridagi voltmetr. Qurilmani mustaqil hisoblagichda ishlatganda, u
qarshilik kuchayishi mumkin, ammo nisbatan o'lchov xatosi ortadi
DA1 komparatorining katta kirish oqimi.
Voltajni ajratuvchi sxema 1:10
shaklda ko'rsatilgan. 2. Bu erda bo'linuvchidagi R2 rezistorining funktsiyalari rezistor tomonidan amalga oshiriladi
R6 (1-rasmga qarang). Voltaj bo'luvchisi ma'lum bir ketma-ketlikda o'rnatiladi.
Uning kirishiga bir necha kilogerts chastotali to'rtburchaklar impulslar beriladi,
amplituda 2...3 V (bunday kalibrlash signali ko'pchilikda mavjud
osiloskoplar) va osiloskopning kirish qismi chiqishga ulangan (DA1 ning 5-piniga). Moslashish
kondansatör C1 to'rtburchak zarba shakliga erishadi. Osiloskop quyidagicha
1:10 kirish kuchlanishini ajratuvchi bilan foydalaning. Ko'rsatkichdan tashqari barcha qismlar o'rnatilgan
simli yordamida 100 × 70 mm o'lchamdagi prototip elektron platada
o'rnatish Qurilma variantlaridan birining ko'rinishi rasmda ko'rsatilgan. 3. uchun
raqamli indikatorni ulash qulayligi uchun ulagich ishlatiladi (diagrammada ko'rsatilmagan
ko'rsatilgan). O'rnatish vaqtida XP1 kirish vilkasining umumiy simi va mos keladigan kondansatör terminallari
C8, C10, C11 va C13 simlar bilan bir joyda umumiy simga ulanishi kerak
minimal uzunlik. VT1, R20, C8, C10, C11 va C13 elementlari va DA1 komparatori
iloji boricha ixcham tarzda joylashtirilishi kerak, C3, C6 kondansatkichlari - iloji boricha
DA1 komparatorining terminallariga va C4, C14, C15 - mikrokontrollerning terminallariga yaqinroq
DD2. O'rnatish uchun qurilmaning kirishi yopiq, osiloskop probining umumiy chiqishi
C13 kondansatkichning musbat terminaliga, signal terminali esa emitentga ulangan
tranzistor VT1. Ekranda salbiy polaritning zarbasi paydo bo'lishi kerak
taxminan 0,6 V amplituda va 0,5 mks davomiylik bilan. Agar past chastota tufayli
impulslar ketma-ketligini kuzatish qiyin bo'ladi, keyin vaqtincha parallel
0,1... 1 kOm qarshilikka ega qarshilik C11 kondansatkichiga ulangan. Kuchlanishi
C12 kondensatorida yuqori empedansli voltmetr bilan boshqariladi, shunday bo'lishi kerak
nolga yaqin (ortiqcha yoki minus bir necha millivolt).
DA3 op ampning chiqish kuchlanishi
(bir necha millivoltdan oshmasligi kerak) rezistor R27 bilan
nolga tenglashtiriladi. Mikrokontrollerning talab qilinadigan ish rejimi
PB6, PB7, RS2-RS4 liniyalariga kerakli darajalarni etkazib berish orqali o'rnatiladi, ular uchun ular
umumiy simga yoki rezistorlar orqali +5 V quvvat liniyasiga ulangan
qarshilik 20...30 kOm. Namunaviy qurilma qurilmaning kirishiga ulangan
voltmetr va 0,95 ... 1 V doimiy kuchlanishni qo'llang. Substring qarshiligi
R4 ikkala voltmetrning ko'rsatkichlarini tenglashtiradi. Keyin kuchlanish kuchayadi
2,95...3 V va qarshilik R1 yana o'qishlarni tenglashtiradi. Rezistorlar tanlovi
R8-R15 siz indikatorning kerakli yorqinligini o'rnatishingiz mumkin. Avval ular tanlaydilar
ulardan faqat bittasining talab qilinadigan nominalini, so'ngra qolganlarini o'rnating. Da
tanlash, portning maksimal chiqish oqimi qo'llanilishini esga olish kerak
mikrokontrolör 40 mA dan oshmasligi kerak, va umumiy oqim iste'moli - 200
mA.
Muharrirdan. Mikrokontroller uchun dastur bizda
FTP-cep-vere manzili ftp://ftp.radio.ru/pub/ 2011/02/Vmetr.zip
Muqaddima
Qadimgi, raqamli tizimdan oldingi davrda, har birimiz oddiy soatlar, tarozilardan boshlab va ... hmm bilan tugaydigan ko'rsatkichli o'lchov asboblari bilan kifoyalanishimiz kerak edi, shuning uchun biz darhol ulardan foydalanish chegarasini topa olmaymiz! Xo'sh, aytaylik - aniq laboratoriya mikro- yoki undan ham ta'sirli - pikoammetr. Va maqsadga qarab, juda ko'p aniqlik sinflari mavjud edi.
Masalan, avtomobil bakidagi yonilg'i miqdorining oddiy ko'rsatkichi o'qishlarning maksimal noto'g'riligiga eng yorqin misoldir! Men ushbu "displey o'lchagich" ga tayanadigan va oldindan yonilg'i quymaydigan bitta avtoulovchini bilmayman. Haydovchilarning ashaddiy pessimistlari hech qachon yukxonada yonilg'i solingan kanistrsiz haydashmagan!
Ammo laboratoriyalarda, ayniqsa Davlat tekshirish qo'mitasida oyna shkalasi va aniqlik klassi 0,5 dan ancha yaxshi bo'lgan o'tkazgichlar mavjud edi.
Va deyarli barchamiz mamnun va baxtli edik. Va agar ular qoniqmasa, ular aniqroq asboblarni sotib olishdi, albatta, iloji bo'lsa!
Ammo endi raqamli davr keldi. Biz hammamiz bundan xursand edik - endi biz ko'rsatkichlardagi raqamlarni darhol ko'rishimiz mumkin va bizga taklif qilingan "aniqlik" dan mamnunmiz. Bundan tashqari, zamonaviy davrda bu hamma joyda mavjud bo'lgan "raqamlar" kamdan-kam uchraydigan "noto'g'ri o'tkazgichlar" ga qaraganda ancha arzon. Biroq, oz sonli odamlar bizga raqamlarda ko'rsatilgan miqdorlar hali ham analog bo'lib qoladi, deb o'ylashadi, bu og'irlikmi yoki oqim kuchimi - bu muhim emas. Bu shuni anglatadiki, bu miqdorlar hali ham analog o'lchanadi! Va faqat qayta ishlash va taqdimot uchun ular raqamli qiymatga aylantiriladi. Bu erda xatolar yashiringan bo'lib, bir joyda ikkita turli xona termometrlari turli qiymatlarni ko'rsatsa, bizni ajablantiradi!
O'lchangan qiymatdan indikatorgacha bo'lgan yo'l
Keling, butun o'lchov-indikatsiya jarayonini ko'rib chiqaylik. Bundan tashqari, men ataylab elektr miqdorini tanlayman. Birinchidan, biz hali ham termal fiziklar yoki novvoylar emas, balki elektronika muhandislari saytidamiz, ular mening taqqoslash litsenziyamni kechirsin! Ikkinchidan, men o'z fikrimni shaxsiy tajribamdan misollar bilan mustahkamlamoqchiman.
Birinchidan, men hozirgi kuchni tanlayman!
Analog miqdorning raqamli ko'rinishini olish uchun sizga analog-raqamli konvertor (ADC) kerak degan oddiy gapni takrorlashim kerak. Ammo o'z-o'zidan bu biz uchun unchalik foydali emasligi sababli, rejalashtirilgan hamma narsani bajarish uchun bizga boshqa tugunlar kerak bo'ladi. Aynan:
- ADC ning o'zi oldida sizga normallashtiruvchi qurilma kerak, masalan: kirish qiymatining ADC konvertatsiya diapazoniga nisbatiga qarab normallashtiruvchi kuchaytirgich yoki attenuator;
- ADC dan keyin dekoder, o'zgartirilgan raqamli ekvivalentni tegishli indikatorning raqamli kodiga ko'rsatish uchun.
ADC va dekoderni birlashtirgan tayyor mikrosxemalar mavjud. Masalan, multimetrlarda ishlatiladigan ICL7136 yoki shunga o'xshash.
Aslida, bu yoki boshqa shakldagi barcha tugunlar shunchaki zarurdir. Men hali sensorning o'zini nomlaganim yo'q - bu holda, oqim-kuchlanish konvertori yoki oddiygina shunt.
Shunday qilib, keling, butun zanjirni qisqacha ko'rib chiqaylik. Shunt orqali o'tadigan oqim (juda past qarshilikka ega kuchli qarshilik) uning qutblarida potentsial farqni hosil qiladi. Guten Tag, janob Om! Ammo bu farq juda kichik va har bir ADC bu qiymatni to'liq o'zgartira olmaydi, shuning uchun shuntdan signal (kuchlanish) maqbul qiymatga kuchaytirilishi kerak. Shuning uchun normallashtiruvchi kuchaytirgich kerak. Endi ADC, kirishda hazm bo'ladigan kuchlanishni olgan holda, konversiyani mumkin bo'lgan minimal xato bilan amalga oshiradi. Uning chiqishida biz tanlangan diapazonda o'lchangan oqimning joriy qiymatiga mos keladigan raqamni olamiz, bu indikatorda ko'rsatilishi uchun mos ravishda dekodlanishi kerak. Misol uchun, uni etti segmentli ko'rsatkich kodiga aylantiring.
Bu erda men yuqoridagi bosqichlarning har biri haqida batafsilroq to'xtalib o'tishga hojat yo'q, chunki maqolada men boshqa maqsadni ko'zlaganman. Va tafsilotlarni Internetda juda ko'p topish mumkin.
Xususiyatlar
Menda shunday deb ataladigan narsa bor joriy oqim ko'rsatkichi bilan elektron yuk. Yukning o'zi asosiy diagrammasi mavjud, ammo u erda oqimni aniqroq o'rnatish uchun tashqi ampermetr kerak bo'ladi. Joyni tejash va multimetrlarning butun suruviga ega bo'lmaslik uchun ikkala qurilmani ulashga qaror qildim.
Mening o'rnatilgan ampermetrim Tiny26L MK da yig'ilgan va dasturlashtirilgan. Ushbu ampermetrning bir qismi asosiy balast sxemasining bir qismi bo'lgan LM358 chipining ikkinchi (bepul) op-ampidir. Bular. Bu mening standartlashtiruvchi kuchaytirgichim, chunki shuntdagi maksimal kuchlanish pasayishi (5A x 0,1 ohm) faqat 0,5 voltni tashkil qiladi, bu ichki mos yozuvlar kuchlanishi bilan to'liq konversiya diapazoni uchun etarli emasligi aniq.
T.O. (Inglizcha = Datasheet) o'rnatilgan mos yozuvlar manbasining (ION) nominal kuchlanishi 2,56 volt. Juda qulay o'lcham! Biroq, amalda bu unchalik ajoyib emas: mening MK ning sozlangan ION kuchlanishi 2,86 volt bo'lib chiqdi! Buni qanday aniqladim - bu alohida mavzu. Keling, hali ham qulay 2,56 voltga qaytaylik. Qarang, nima bo'ladi: shuntga maksimal 0,5 volt tushadi, ADC maksimal 2,56 voltni aylantiradi. 5 daromadli normallashtiruvchi kuchaytirgich o'zini ko'rsatadi, keyin konvertatsiya paytida olingan raqam natijani ifodalash uchun hech qanday rivojlangan arifmetikani talab qilmaydi: 5 amper = 2,5 volt = 250 birlik (8-bitli konvertatsiya uchun). Natijani ikkiga ko'paytirish va juda qulay ko'rinishni olish uchun yuzlik va o'nlik orasiga o'nlik nuqta qo'yish kifoya: amperning birliklari, o'ndan birlari va yuzdan bir qismi. Etti segmentli belgilarga yakuniy transformatsiya texnologiya masalasidir. Hammasi yaxshi, uni apparatda amalga oshirishingiz mumkin!
Biroq, o'rnatilgan ION misolida allaqachon ko'rsatganimdek, ishlatilgan komponentlar bilan maqbul (yuqori haqida gapirmasa ham bo'ladi!) aniqlikni olish unchalik oson emas. Siz MK-dagi dasturdan foydalanib, xatolarni matematik tarzda qoplash yo'lini olishingiz mumkin, ammo bu kalibrlashni talab qiladi. Bu yo'l C va boshqa yuqori darajadagi tillarda juda oson amalga oshiriladi. Ammo men uchun, o'jar assembler, RISC ko'rsatmalaridan foydalanib, matematika bilan aralashish - qo'shimcha bosh og'rig'i!
Men boshqa yo'lni tanladim - normallashtiruvchi kuchaytirgichning (NA) kuchayishini tuzatish. Buning uchun sizga ko'p narsa kerak emas - bitta kesish qarshiligi! Uning qiymati to'g'ri tanlangan bo'lishi kerak, shunda sozlash diapazoni etarli, lekin abartılı emas.
Normallashtiruvchi kuchaytirgich elementlarini tanlash
Shunday qilib, sozlash oralig'ini aniqlash kerak. Birinchi qadam komponentlarning tolerantliklarini aniqlashdir. Misol uchun, mening shuntimda 1% xatolik tolerantligi mavjud. Normallashtiruvchi kuchaytirgich pallasida boshqa rezistorlar 10% gacha bardoshlik darajasiga ega bo'lishi mumkin. Va bizning ION-ning noaniqligini unutmang, bu mening holatimda deyarli +12% ni tashkil etdi! Bu shuni anglatadiki, haqiqiy aylantirilgan raqam deyarli 12% kamroq bo'ladi. Lekin men bu xatoni allaqachon bilganim uchun, men uni NU daromadida hisobga olaman, bu 5.72 bo'lishi kerak. Va boshqa komponentlarning haqiqiy xatolari noma'lum bo'lgani uchun, sozlash oralig'ini hisoblash uchun maksimal mumkin bo'lgan umumiy xatoni topish qoladi.
Ushbu "foizlar" ning oddiy yig'indisi o'zini ko'rsatadi: shuntning 1% va op-amp qayta aloqa rezistorlarining 2 marta 10%. Jami: 21%.
Keling, bu haqiqatan ham shundaymi yoki yo'qligini ko'rib chiqaylik. Buni amalga oshirish uchun diagrammaning tanlangan qiymatlari bilan ushbu NU ko'rsatilgan qismini ko'rib chiqaylik:
Ko'rib turganingizdek, diagrammada ko'rsatilgan reytinglarda nazariy jihatdan 4,979 dan 6,735 gacha sozlanishi mumkin bo'lgan sozlanishi uzatish koeffitsientiga ega bo'lmagan kuchaytirgich mavjud. Ammo, agar biz rezistorlarning har birida mumkin bo'lgan ± 10% xatolikni hisobga olsak, biz eng yomon kombinatsiya bilan Ku = 5,864 - 8,009 ni olamiz, bu kerakli koeffitsientdan aniq oshadi! Agar bu kombinatsiya sodir bo'lsa, siz boshqa mazhablarni olishingiz kerak bo'ladi. Darhol sozlash rezistorining qiymatini, masalan, 39k ga oshirish yaxshiroqdir. Keyin Kuning pastki chegarasi 5,454 bo'ladi, bu allaqachon qabul qilinadi.
Xo'sh, men - "haqiqiy radio ixlosmandlari" - mavjud bo'lgan narsalardan trimmerni tanlashim kerak edi va shunchaki diapazonga sarmoya kiritish baxtiga muyassar bo'ldim! Agar menda boshqa qiymatdagi trimmer bo'lsa, bu muhim emas, men R2 va R3 ni qayta hisoblab chiqaman, ular mening holimda 5% bardoshlikga ega, shuning uchun men boshqa trimmerni olishim shart emas edi.
Kamchilik va kamchiliklaringizni bartaraf etish
Hamma narsa o'ylangan va hisoblanganga o'xshaydi - to'lovni qo'shing. Keling, avval ushbu dizaynni panelda sinab ko'raylik! Aytilgan gap otilgan o'q! Ku kutilganidek emas, balki zaruriy chegarada qayta qurilmoqda. Biroq, yuk oqimi bo'lmaganda, indikator 0,00 ni ko'rsatmoqchi emas edi! Avvalo, men dasturning MKda ekanligiga shubha qildim, lekin ADC kirishi umumiy simga qisqa tutashganida, qimmatbaho nollar paydo bo'ldi. Bu shuni anglatadiki, MK ning kirishiga nol voltdan tashqari biror narsa keladi. Multimetr bilan sinov bu taxminni tasdiqladi va keyingi vazifani qo'ydi. Tadqiqotimning tafsilotlariga kirmasdan, men faqat natijani tasvirlab beraman.
Buning sababi quyidagicha bo'lib chiqdi: men ishlatgan op-amp eng yaxshi sifatdan uzoq ekanligini to'liq hisobga olmadim. U hatto atalmish ham emas. "temirdan temirga". Bu shuni anglatadiki, uning chiqish potentsiali hech qachon ta'minot qutblarining birortasiga etib bormaydi, ya'ni. mening holimda u hech qachon 0 voltga teng bo'lmaydi! Endi, agar u bipolyar manbadan quvvatlangan bo'lsa, unda chiqish kutilgan nolga teng bo'ladi. Lekin mening quvvat manbai bir kutupli va men hech qanday konvertor bilan sxemani murakkablashtirish niyatida emasman. Yechim "virtual er" ni yaratishda topildi, ya'ni. Alohida quvvat manbai (asosiy sxemadan farqli o'laroq) tufayli men umumiy simning potentsialini batareyaning salbiy qutbiga nisbatan o'zgartirish uchun dioddan foydalanishga muvaffaq bo'ldim.
Shunday qilib, taxta o'yilgan va lehimlangan. Ushbu dizaynni qutiga joylashtirish vaqti keldi. Bu, aslida, amalga oshirildi. Biroq, ish paytida yana bir kichik kamchilik paydo bo'ldi - op-ampning kirish davrlarining siljishi. Bu o'qishlarda salbiy siljishda ifodalangan, ya'ni. bir necha o'nlab milliamperlik oqimda indikator hali ham nollarni ko'rsatdi, bu menga mos kelmadi! Men bir necha mA o'zgarishiga ruxsat beraman - hali ham milliamper birliklari ko'rsatilmaydi. Men NU kirishiga egilish sxemasini kiritishim kerak edi.
R4 va RZ reytinglari "virtual zamin" ga nisbatan bir necha o'nlab millivolt plyus / minus egilishni ta'minlash uchun tanlangan. Men tayyor taxtani qayta tiklashni xohlamadim va Ku sozlagichi o'rniga kerakli sozlanishi ajratgichni qo'shdim.
Umuman olganda, olingan qurilma mening ehtiyojlarimni qondiradi. Albatta, uni uzoq vaqt davomida yaxshilash mumkin, ammo hali bunga ehtiyoj yo'q!
Raqamli qism va matematika haqida keyingi safar laboratoriya quvvat manbaida volt-amper o'lchagich misolida gapiraman.
Voltaj, oqimni o'lchaydigan va 50 Gts chastotada yuk tomonidan iste'mol qilinadigan umumiy quvvatni ko'rsatadigan juda oddiy qurilma.
Ta'mirlash ishlarida yoki yangi qurilmalarni tekshirish va sinovdan o'tkazishda ko'pincha LATR dan kuchlanishni ta'minlash kerak bo'ladi va kuchlanish va oqimni nazorat qilish kerak. Ushbu maqsadlar uchun voltmetr-ampermetr ishlab chiqilgan va LCD indikatorli mikrokontrollerda yig'ilgan. Voltaj va oqim o'lchanganligi sababli, umumiy quvvat osongina hisoblab chiqiladi. Natijada juda ixcham hisoblagich.
Texnik xususiyatlari
1. O'lchangan kuchlanishning o'zgarishi chegaralari 0 - 255 Volt, o'lchamlari 0,5 volt. Ko'rsatkichlar 1 voltlik bosqichlarda ko'rsatiladi.
2. O'lchangan oqimni o'zgartirish chegaralari 0 - 10 Amper, o'lchamlari 20 mA. Ko'rsatkichlar 10 mA bosqichlarida ko'rsatiladi.
3. Ko'rinadigan quvvat oqim va kuchlanish mahsuloti sifatida hisoblanadi va faqat Volt-Amperdagi butun qiymat ko'rsatiladi.
Sxematik diagramma
Fragment chiqarib tashlandi. Bizning jurnalimiz o'quvchilarning xayr-ehsonlari asosida mavjud. Ushbu maqolaning to'liq versiyasi faqat mavjud
Sxemada qo'llaniladi AC kuchlanish va oqimni to'g'ridan-to'g'ri o'lchash mikrokontroller.
R7, R9, R12 va C12 bo'linuvchisi orqali o'lchangan kuchlanish C10 kondansatörü orqali mikrokontrollerning kirishiga beriladi. C12 kondansatörü, kirish kuchlanishini ajratuvchi bilan birgalikda impuls shovqinining kirib kelishiga to'sqinlik qiluvchi integral sxemani hosil qiladi.
O'lchangan oqim R1 shuntidan o'tadi, undan chiqarilgan kuchlanish operatsion kuchaytirgich tomonidan kuchaytiriladi va R8 va C8 zanjiri orqali mikrokontrollerning kirishiga beriladi. OP1 da birinchi bosqich - bu teskari aloqa pallasida integratsiyalashgan C3 kondansatkichli inverting kuchaytirgich. OP1 dan chiqarilgan kuchlanishning o'zgarishi taxminan 5 volt bo'lishi kerakligi sababli, kuchaytirgich chipi ortib borayotgan quvvatni (9-15 volt) oladi. OP2 bo'yicha ikkinchi bosqich takrorlagich tomonidan yoqiladi va hech qanday maxsus xususiyatlarga ega emas. C3 kondansatörü mikrokontrollerning ADC ishlashi paytida shovqinlarni kamaytirishga xizmat qiladi.
RA0 va RA1 o'lchov kirishlari R11 va R13 rezistorlari orqali 2,5 voltlik doimiy stabillashgan egilishni oladi. Ushbu kuchlanish kirish kuchlanishlarining ijobiy va salbiy yarim davrlarini to'g'ri o'lchash imkonini beradi.
LCD displey PIC16F690 mikrokontrolleriga ulangan, u 16 belgidan iborat 2 qatorni ko'rsatadi. Rezistor R14 optimal displey kontrastini o'rnatish uchun ishlatiladi. Rezistor R15 displeyning yorug'lik oqimini aniqlaydi.
Qurilma alohida 9-12 voltli transformatordan quvvatlanadi. +5 Volt quvvat stabilizatori 78L05 chipida yig'ilgan va hech qanday maxsus xususiyatlarga ega emas.
Men qurilmani telefon adapteridan quvvatladim. Kengashning o'z ko'prigi Br1 bo'lganligi sababli, ulanishning polaritesi muhim emas. C4 kondansatöridagi kuchlanish 10 dan 15 voltgacha bo'lishi muhimdir.
--
E'tiboringiz uchun rahmat!
▼ 🕗 20.08.12 ⚖️ 18.04 Kb ⇣ 442 Salom, o'quvchi!
--
E'tiboringiz uchun rahmat!
Igor Kotov, Datagor jurnali bosh muharriri
▼ 🕗 20.08.12 ⚖️ 6.41 Kb ⇣ 457 Salom, o'quvchi! Mening ismim Igor, men 45 yoshdaman, men sibirlikman va havaskor elektronika muhandisiman. Men ushbu ajoyib saytni 2006 yildan beri o'ylab topdim, yaratdim va saqlab kelmoqdaman.
10 yildan ortiq vaqtdan beri jurnalimiz faqat mening hisobimdan mavjud edi.
Yaxshi! Bepul sovg'a tugadi. Agar sizga fayllar va foydali maqolalar kerak bo'lsa, menga yordam bering!