Днес ще ви кажа как да направите универсално, просто измервателно устройство с възможност за измерване на напрежение, ток, консумация на енергия и амперчасове на евтин микроконтролер PIC16F676по следната схема.

Принципна схема на волтамперватметър

Печатната платка на DIP части се оказа 45x50 mm. Също така в архива има печатна платка за SMD части.

За микроконтролер PIC16F676Има два фърмуера: в първия - възможност за измерване на напрежение, ток и мощност - vapDC.hex, а във втория - същото като в първия, само че е добавена възможност за измерване на ампери/часове (не винаги е необходимо) - vapcDC.hex.

Резисторът, обозначен в сиво на печатната платка, е свързан в зависимост от индикатора: ако използваме индикатор с общи катоди, тогава резисторът (1K), идващ от 11-ия крак на MK, е свързан към +5, и ако индикаторът има общ анод, след което свързваме резистора към общия проводник.

В моя случай, индикаторът и общият катод, резисторът беше разположен под платката, от 11-ия крак на MK до +5.

Натиснете за кратко бутона " IN"активира индикацията за режим на работа: напрежение "-U-", ток "-I-", мощност "-P-", брояч на ампер/час "-C-". Някои примери за операционен усилвател LM358имат положителен офсет на изхода, той може да бъде компенсиран чрез цифрова корекция на измервателния уред. За да направите това, трябва да превключите на текущия режим на измерване, „-I-“. Задръжте бутона " за 7-8 секунди н" докато на индикатора се появи надпис "-S.-". След това използвайте " IN" И " н» коригирайте отместването „0“. При натискане на бутоните индикаторът директно показва константа, при натискане текущите показания се коригират. Излезте от режима - едновременно натискане на клавишите " IN" И " н". Резултатът е индикация "-3-", тоест запис в енергонезависима памет. Броячът на ампер/час се нулира чрез задържане на бутона " н"3-4 сек.

В моя случай сложих само бутона " IN", за да превключите режима на работа. Бутон " н„Не го поставям, тъй като корекцията на тока не е необходима, ако операционният усилвател LM358нов, значи практически няма кубатура, а ако има е незначителна. Не поставям сегментния индикатор на отделна платка, която може лесно да бъде прикрепена към кутията на устройството, например, вградена в преобразувано ATX захранване.

Свързваме захранването към сглобеното устройство, подаваме измереното напрежение и ток, регулирайки показанията на волтметъра и амперметъра с помощта на подстригващи резистори според показанията на мултиметъра.

В резултат на това цялата конструкция на волтамперватметъра струва 150 рубли, без фолио от фибростъкло. Пономарев Артьом беше с вас ( сталкер68), ще се видим отново на страниците на сайта Радио вериги !

Обсъдете статията VOLTAMPERWATTMETER

Освен това е възможно да се използват един или два индикатора. Освен това, ако се използват четири цифри, тогава най-дясната цифра показва стилизираните мерни единици „V“ или „A“. Но има ограничение за използването на индикатори с ОА. Когато емитерните повторители са включени по този начин, индикаторите светват чрез измерване на токове. По този начин при схема с 2 индикатора е препоръчително да се използват индикатори с ОК, в който случай измерените токове няма да повлияят на отварянето на транзисторните ключове.
Ако има инсталирани бутони, натискането на бутон "B" на левия индикатор ще покаже текущия режим на този индикатор, "-U-" или "-I-". По-нататъшното задържане ще промени режима. За версия с един 3-цифрен индикатор тази функция ще ви помогне да запомните в какъв режим е устройството, а за версия с 2-цифрен индикатор ще размени показаните стойности на напрежението и тока. Във всеки случай функцията за потискане на незначителните нули се прилага към напрежението, т.е. ако напрежението не надвишава 9,9 V, тогава няма да видим първата нула (“_Х.Х”) на индикатора.
Kn "N" ви позволява да влезете в текущото меню за корекция на отместването. Това може да е необходимо, ако за подобряване на линейността на текущите показания операционният усилвател е преместен към линейната секция. По този начин чрез корекция можете да премахнете „допълнителните“ показания. След кратко натискане на бутона на левия индикатор (ако са два), ще се появи съобщението “ShI” (текущо отместване) и индикаторът ще започне да мига. Докато мига, можете да използвате бутоните, за да регулирате отместването. След няколко секунди индикаторът ще спре да мига и данните ще бъдат записани в енергонезависима памет. В същото време режимът на показване на индикатора ще бъде записан в паметта, която ще се появи при следващото включване.
Показано напрежение 0,0...99,9V, ток 0...99,9A (или 0,0...9,99A, зависи от файла на фърмуера и настройките на операционната система на операционния усилвател).

Усъвършенстване на монтажа на текущия измервателен уред:

Автор на подобрението е импулс. Simsim идея.
Целият смисъл е да се организира отклонението на операционния усилвател в линейната секция,
последвана от корекция на показанията в сервизното меню.

Нямате достъп за изтегляне на файлове от нашия сървър
PP файлове за индикатори 2x3 и 2x4, любезно предоставени от evg339

PP файлове за 2x3 и 2x4 индикатори, поставени вертикално, преработка на PP от evg339, любезно предоставени от VolosKR

Нямате достъп за изтегляне на файлове от нашия сървър

Нямате достъп за изтегляне на файлове от нашия сървър

Нямате достъп за изтегляне на файлове от нашия сървър

Firmware файл за индикатори с OA
Нямате достъп за изтегляне на файлове от нашия сървър
Firmware файл за индикатори с OK
Нямате достъп за изтегляне на файлове от нашия сървър

Модификация на делителя на входното напрежение:

внимание! Делител на 10

Файл на фърмуера по-долу

Полярността на индикаторите определя позицията на резистора 1K с 11 n. контролер.

Вариант с измервателни входове за напрежение - RA0 и ток - RA1^

Файл на фърмуера например, 1:10, т.е. до 50V, 2x3.2x4.1x3.1x4 индикатори и измервателни входове 13 и 12 крака на контролера Нямате достъп за изтегляне на файлове от нашия сървър

Файл на фърмуера например, 1:20, т.е. до 100V, 1x3.1x4 индикатори и измервателни входове 13 и 12 контролни крака. Нямате достъп за изтегляне на файлове от нашия сървър

Файл на фърмуера например, 1:20, т.е. до 100V, сменени са измерване на ток, индикатори 1х3, 1х4 и измервателни входове 13 и 12 на крачетата на контролера. Нямате достъп за изтегляне на файлове от нашия сървър

да Няма нужда от тример за напрежение. Сега нека изградим с бутони.

Coviraylhik го обобщи (благодарение на него):

vaDCw2L8UAra0ra1.шестнадесетична малка буква v, div. например 1:10 до 50V,
vaDCw2L4ra01.hex е за един индикатор (изберете V,A с един бутон)
vaDCw2L8UAra01i.hex Стандартно до 100V _0.0V, 0.00A дел. напрежение, 1:20
vaDCw2L8UAra01X.hex Стандартно до 100V, но точка 00.0A преместена

Прост волтметър за променливо напрежение с честота 50 Hz е направен под формата на вграден модул, който може да се използва както отделно, така и вграден в готово устройство.
Волтметърът е сглобен на микроконтролер PIC16F676 и 3-разряден индикатор и не съдържа много части.

Основни характеристики на волтметъра:
Формата на измереното напрежение е синусоидална
Максималната стойност на измереното напрежение е 250 V;
Честота на измерваното напрежение - 40…60 Hz;
Разделителната способност на показване на резултата от измерването е 1 V;
Захранващото напрежение на волтметъра е 7…15 V.
Средна консумация на ток - 20 mA
Две опции за дизайн: със и без захранване на борда
Едностранна печатна платка
Компактен дизайн
Показване на измерените стойности на 3-разряден LED индикатор

Принципна схема на волтметър за измерване на променливо напрежение

Реализирано директно измерване на променливо напрежение с последващо изчисляване на стойността му и извеждане на индикатора. Измереното напрежение се подава към входния делител, направен на R3, R4, R5 и през разделителния кондензатор C4 се подава към входа на ADC на микроконтролера.

Резисторите R6 и R7 създават напрежение от 2,5 волта (половината от мощността) на входа на ADC. Кондензатор C5, с относително малък капацитет, заобикаля входа на ADC и помага за намаляване на грешките при измерване. Микроконтролерът организира работата на индикатора в динамичен режим на базата на прекъсвания от таймера.

--
Благодаря за вниманието!
Игор Котов, главен редактор на списание Datagor

▼ 🕗 01/07/14 ⚖️ 19,18 Kb ⇣ 238 Здравей, читателю!Казвам се Игор, на 45 съм, сибирец съм и запален любител електроника. Аз измислих, създадох и поддържам този прекрасен сайт от 2006 г.
Повече от 10 години нашето списание съществува само за моя сметка.

Добре! Безплатното свърши. Ако искате файлове и полезни статии, помогнете ми!

Волтамперметър на PIC16F676

Този проект е DC ампер-волтметър (или волтаметър, ако предпочитате). Обхват - до 99.9V и 9.9A (или 99.9A, в зависимост от фърмуера).

Неговата особеност е, че е изграден на широко разпространения микроконтролер PIC16F676, но въпреки това има способността едновременно да показва измереното напрежение и ток на четирисимволни (или трисимволни) седемсегментни индикатори, и двата с общ анод и общ катод (поставете един резистор). Когато използвате индикатор с четири символа, последният сегмент показва символа "U" за напрежение и "A" за ток. Амперволтметърът може да работи и с един индикатор, като с бутон “B” избирате какво да се показва на него - напрежение или ток. Ако и двата индикатора са инсталирани, можете да използвате този бутон, за да размените назначенията им. Бутонът "H" се използва за коригиране на показанията на амперметъра и изравняване на линейността на тези показания, ако е необходимо.

до февруари 2014 г.:Разработката вече може да бъде намерена на:

Диаграмата на волтаметъра е показана по-долу. Както вече беше споменато, той е изграден върху широко разпространения микроконтролер PIC16F676, върху който са сглобени по-специално прости волтметри и амперметри.

Кликнете върху диаграмата, за да я увеличите
Поради ограничения брой пинове за този MK е използван регистърът 74HC595. Тази микросхема няма аналози със същия контакт, но не е в недостиг и често се използва в подобни схеми за свързване на индикатори към MK. За да предпазите MK изходите от претоварване и да увеличите яркостта на индикаторите, се използват транзисторни ключове. При използване на индикатори с общ катод е необходимо да се използват транзистори с различна структура, свързвайки техните колектори не към +5V, а към земята, докато резисторът на щифт 11 на микроконтролера трябва да бъде преместен в друга позиция. Може да се наложи да изберете резистори на изхода на регистъра и в базите на транзисторите, за да съответстват на вашите индикатори и транзистори.

Както споменахме по-рано, бутонът „B“ ви позволява да разменяте предназначението на индикаторите, ако има два от тях. Ако има само един индикатор, тогава с този бутон можете да редувате показване на напрежение и ток. Когато натиснете бутона "H", индикаторите ще започнат да мигат. Докато те мигат, можете да използвате бутоните "B" и "H", за да регулирате показанията на амперметъра. След корекцията мигането ще спре и коефициентът на корекция ще бъде записан в енергонезависимата памет. Режимът на показване, зададен с бутон "B", също се съхранява в енергонезависима памет.

След включване индикаторите не започват да светят веднага, а със закъснение от няколко секунди. Честотата на промените в показанията е около 9Hz.

Един от вариантите на печатна платка за четири индикатора с общ анод. Необходимите корекции са оградени на фигурата: трябва да премахнете джъмпера, който отива към земята, и да добавите един малък джъмпер.

Файлове за проекта.

Когато възникна нужда от измервателна част за лабораторно захранване, разглеждайки различни схеми от интернет, веднага избрах седем сегментни LED индикатори (възможна алтернатива са индикатори от тип 0802, 1602 - скъпи и трудни за разчитане). Освен това не исках никакво превключване - и токът, и напрежението трябва да се четат по всяко време. По различни причини намерените готови решения не ме задоволиха и реших да проектирам собствена схема.

Предложеното устройство е предназначено за използване във връзка с различни захранващи устройства и ви позволява да измервате напрежение в диапазона от 0 до 99,9 волта с точност до 0,1 волта и консумация на ток в диапазона от 0 до 9,99 ампера с точност до 0,01 ампера . Устройството е сглобено на евтин микроконтролер PIC12F675, който е най-евтиният и разпространен от тези с 10-битов ADC, два регистъра 74HC595 и два 4 или 3-битови LED индикатора. Общата цена на използваните части, по мое мнение, е минимална за такива конструкции с едновременна индикация за напрежение и ток.

Описание на работата на веригата.

Напрежението се показва от индикатора HL1, а токът от индикатора HL2. Едноименните сегментни изводи на индикаторите се комбинират по двойки и се свързват към паралелните изходи на регистъра DD2, общите битови изводи са свързани към регистъра DD3. Регистрите са свързани последователно и образуват 16-битов преместващ регистър, управляван от три проводника: щифтове 11 са часовник, 14 са информация и информацията се записва в изходните ключалки въз основа на падането на щифт 12. Индикацията е нормално динамична - през изходите на регистър DD3 се сортират последователно общите изводи на индикаторите, а от изходите на DD2 чрез токоограничителни резистори R12-R19 се включват сегментите, съответстващи на избраната цифра. Индикаторите могат да бъдат както с общ анод, така и с общ катод (но и двата са еднакви).

Микроконтролерът управлява индикацията на пинове GP2, GP4, GP5 при прекъсвания от таймера TMR0 с интервал от 2 ms. Входове GP0 и GP1 се използват съответно за измерване на напрежение и ток. В първите три цифри на индикаторите се показват реално измерените стойности, а в последната цифра: в горния индикатор има знак „V“, а в долния индикатор има знак „А“. В случай на използване на 3-цифрени индикатори, тези знаци се прилагат върху тялото на устройството. В този случай не са необходими промени в програмата.

Измереното напрежение се подава към МК през разделителя R1-R3, а токът се подава от изхода на операционния усилвател LM358 през резистор R10, който заедно с вътрешния защитен диод предпазва входа на МК от възможно претоварване (операционният усилвател се захранва от напрежение +7..+15 волта). Коефициентът на усилване на оп-усилвателя се задава от делителя R5-R7, приблизително равен на 50 и се регулира от подстригващия резистор R5. Нискочестотен филтър R4C2 изглажда напрежението от шунт. Всяко измерване се прави само за 100 µs. и без тази верига показанията на инструмента ще „скачат“ при всяка неравномерност на измерения ток (и рядко е строго постоянен). Кондензатор C1 във веригата за измерване на напрежение също служи за същата цел. Ценеровият диод D1 предпазва входа на операционния усилвател от пренапрежение в случай на счупен шунт.

Особено внимание трябва да се обърне на веригата R8, R9. Той прилага допълнително отместване от приблизително 0,25 миливолта към входа на операционния усилвател. Факт е, че без него има значителна нелинейност на усилването на операционния усилвател при ниски стойности на измерения ток (по-малко от 0,3 A). При различни копия на микросхеми този ефект се проявява в различна степен, но грешката при горепосочените стойности на измерения ток във всеки случай е твърде висока. Когато зададете R8 и R9 на стойностите, посочени в диаграмата (номиналните стойности могат да се променят пропорционално, като се поддържа същото съотношение, например 15 Ohms и 300 kOhms), текущата грешка при измерване, причинена от този ефект, не надвишава една най-малко значима цифра. С всички копия на микросхеми, които имам, не се изисква избор на посочените резистори. В общия случай се избира минималното съпротивление R9, при което индикаторът все още показва нули при липса на измерен ток и го увеличава 1,5-2 пъти. Интересно е, че сред много подобни проекти, където се използва една и съща микросхема, нито една статия не съдържа дори намек за този проблем. Очевидно аз бях единственият, който имаше „грешните“ операционни усилватели (придобити, между другото, по различно време в продължение на 10 години). Във всеки случай категорично не препоръчвам, за да „опростя дизайна“, изключвайки от веригата елементи C1, C2, R3, R8, R9, които обикновено отсъстват в такива вериги - това все още е измервателно устройство и не е играчка с мигащи номера!

Добрата точност и стабилност на показанията, в допълнение, се осигурява чрез пълно „отделяне“ от микроконтролера на сравнително високотокови импулсни вериги за контрол на индикатори чрез захранване на всяка верига от отделен стабилизатор 78L05. И дори слабата намеса от работата на самия микроконтролер има малък ефект върху резултата, тъй като всяко измерване се извършва в режим „SLEEP“ с „заглушен“ часовников генератор.

Микроконтролерът се тактова от вътрешен осцилатор, за да пести пинове. Входът за нулиране през верига R11, C3 е свързан към "чист" +5V. При включване и изключване на захранващ блок, в който се използва дизайнът, са възможни значителни смущения, следователно, за да се предотврати замразяването на програмата, таймерът WDT е включен.

Устройството се захранва от всяко стабилизирано напрежение от 7-15 V (не повече от 15 V!), Чрез стабилизатори DA2, DA3. Кондензаторите C4-C8 са стандартни блокиращи кондензатори. За да се осигури ниска грешка при токове, близки до горната граница, захранващото напрежение на операционния усилвател трябва да бъде поне 2 волта по-голямо от напрежението на микроконтролера, така че захранването му се подава преди стабилизаторите.

Устройството е сглобено върху печатна платка с размери 57 на 62 милиметра.

Печатна платка на устройството.

За да се намалят размерите на платката, повечето от резисторите и кондензаторите се използват в SMD пакет с размер 0802. Изключенията са: R1 - поради разсейване на мощността, R12 - за опростяване на топологията на платката, електролитни кондензатори и резистори за настройка. Кондензаторите C1 и C2 са керамични, но ако не са налични, могат да бъдат заменени с електролитен тантал. Ценер диод - всеки, със стабилизиращо напрежение 3-4,7 волта. Индикаторите могат да бъдат заменени с FIT3641 или трицифрени серии 3631 или 4031 без промяна на дизайна на платката. Ако е необходимо, дори е възможно да се използват по-големи индикатори като 5641 и 5631 без промяна на дизайна (в този случай микроконтролерът е запоен директно без блок, използват се малки резистори за подстригване, индикаторът е запоен отгоре на микросхеми, шлайфане на четирите издатини от дъното в ъглите на индикатора). Винтовите клеми се използват за свързване на устройството към външни вериги. Често срещан проблем при производството на измервателен шунт беше решен чрез използване на готов 10A ограничителен шунт от дефектен мултицет от серия D83x, абсолютно без никакви преработки. Според мен това е най-добрият вариант - мисля, че много радиолюбители имат дефектен китайски мултиметър. В краен случай може да се направи от нихромова (или още по-добре константанова) тел.

Изходът на захранването е свързан към точката "Ux" и по-нататък от същата точка към товара. Общият проводник се подава към точката "COM" и вече се подава към товара от точката "COM-Out". При тази връзка напрежението на индикатора се увеличава с 0,1 волта при максимален ток на натоварване. Чрез софтуера тази грешка се намалява от половината до половината от грешката при вземане на проби (0,05 V максимум). За да избегнете увеличаване на тази грешка, трябва да изберете съпротивление на шунт, което не изисква промяна на номиналните стойности на веригата по време на настройка (приблизително 7-14 mOhm). Подходящото захранващо напрежение за устройството се подава към щифта "Upp".

Снимки на готовото устройство

Програмата на микроконтролера е написана на асемблер в среда MPASM. И за двата вида индикатори програмата е една и съща, с изключение на една директива. В началото на изходния текст на програмата (файл AV-meter.asm) в директивата “ANODE EQU 0” параметърът има стойност 0, което съответства на работа с индикатори с общ катод. За да използвате индикатори с общ анод, променете стойността на този параметър на 1 и след това преобразувайте програмата. Включен е и готов фърмуер за микроконтролера за двата индикатора с общ анод и общ катод. При зареждане на HEX файл в програми като , или , конфигурационната дума се зарежда автоматично.

Настройката на веригата е изключително проста. След като приложите напрежение, близко до максималното, към входа, използвайте тример R2, за да зададете необходимата стойност на горния индикатор. След това свържете резистор 0,5-2 Ohm към изхода на устройството като товар и регулирайте напрежението, за да настроите тока близо до максимума. С помощта на тримера R5 се задават показанията на долния индикатор, съответстващ на стандартния амперметър.

Прикаченият файл съдържа фърмуера, изходния код, модела и платката.

Списък на радиоелементите

Обозначаване	Тип	Деноминация	Количество	Забележка	Магазин	Моят бележник
DD1	MK PIC 8-битов	PIC12F675	1			Към бележника
DD2, DD3	Shift регистър	CD74HC595	2			Към бележника
DA1	Операционен усилвател	LM358N	1			Към бележника
DA2, DA3	Линеен регулатор	L78L05	2			Към бележника
D1	Ценеров диод	1N4734A	1	3,6-4,7 V		Към бележника
HL1, HL2	Индикатор	FYQ3641	2	FIT3641		Към бележника
C1, C2	Кондензатор	4,7 µF	2	SMD 0805		Към бележника
C3	Кондензатор	10 nF	1	SMD 0805		Към бележника
C4		100uF x 10V	1			Към бележника
C5, C7	Кондензатор	100 nF	2	SMD 0805		Към бележника
C6, C8	Електролитен кондензатор	20uF x 16V	2			Към бележника
R1	Резистор	39 kOhm	1	0,5 вата		Към бележника
R2, R5	Тример резистор	1 kOhm	2			Към бележника
R3	Резистор	1,2 kOhm	1	SMD 0805		Към бележника
R4	Резистор	3 kOhm	1	SMD 0805		Към бележника
R6	Резистор	1,5 kOhm	1	SMD 0805		Към бележника
R7	Резистор	100 kOhm	1	SMD 0805		Към бележника
R8	Резистор	150 ома	1	SMD 0805		Към бележника
R9	Резистор