ГлавнаяСтатьиЭлектроника → Вольтметр на микроконтроллере

Вольтметр на микроконтроллере

14 мая 2012 года
Ключевые слова: вольтметр , технология , AVR

Устройство может применяться для измерения напряжения радиолюбительских блоков питания, контроля заряда аккумуляторов и т.п. Оно собрано на микроконтроллере ATMEGA-8 и светодиодном индикаторе с общим катодом MT-30361.




Технические характеристики:

Напряжение питания: 6..14 В
Потребляемый ток: 42 мА
Число разрядов индикатора: 3
Диапазон измерения: от 0 до 50 В
Шаг измерения: 0,1 В
Расчетная погрешность 0,4%

Особенности конструкции:

  • Предусмотрена защита от подачи напряжения питания и измеряемого напряжения обратной полярности.
  • Для уменьшения размеров устройства применяются SMD компоненты

Принципиальная схема вольтметра показана на Рис.1.


Входное напряжение питания ограничивается и стабилизируется на уровне 5В микросхемой DA1. Диод VD1 служит для защиты от перепутывания полярности напряжения питания, стабилитрон VD2 защищает входную цепь.

Измеряемое напряжение через делитель R1 R2 R3 поступает на вход АЦП микроконтроллера и преобразуется в цифровой код. Для сглаживания пульсаций код усредняется по 16 замерам. Далее код масштабируется и величина напряжения раскладывается на десятичные разряды (десятки, единицы и десятые доли вольт). Полученные величины поочередно выводятся в соответствующие разряды индикатора методом динамической индикации. Резисторы R5..R12 ограничивают ток сегментов индикатора до безопасных значений.

Детали и настройка.

Чип резисторы R1, R2 желательно применить полупрецизионные размера 0805 или 0603 с допуском 1%. Резистор R3 подстроечный импортный номиналом 1,5-2кОм типа 3329H или 3329H-1. Чип резисторы R4-R12 размера 0805 с допуском ±5%. Чип конденсаторы С1 и С2 керамические размера 1206, С1 емкостью не менее 10 мкФ с рабочим напряжением от 25 до 50В. Конденсатор C2 не менее 10 мкФ с рабочим напряжением 10..16В. Также можно применить танталовые чип конденсаторы емкостью 10..22мкФ размера "A". Рабочее напряжение конденсатора С1 не менее 25В, а конденсатора С2 не менее 10В. Чип конденсатор С3 керамический размера 0805. Диод VD1 любой подходящий по размерам с барьером Шоттки. Чип стабилитрон VD2 BZV55C5V1 в корпусе SOD-80. Стабилизатор DA1 типа L7805ABD2T в корпусе D2PAK или MC7805BDTG в корпусе DPAK. Светодиодный индикатор с общим катодом МТ-30361(E30361-L-G-8-w) зеленого или МТ-30361(E30361-L-C-8-w) красного свечения. Заменив прошивку можно применить и индикаторы с общим анодом. Микроконтроллер DD1 любые из серии ATMEGA-8 в корпусе TQFP-32.

Для настройки устройства на его вход подают образцовое напряжение 25В и регулируя R3 добиваются совпадения показаний вольтметра с образцовым напряжением. После этого ось подстроечного резистора контрится каплей краски.

Несколько слов по поводу конденсатора C4. В большинстве случаев вольтметр нормально работает и без него, однако с некоторыми экземплярами микроконтроллера Atmega8A при отсутствии входного напряжения вольтметр может показывать не нулевое напряжение. Это происходит из-за влияния помех на источник опорного напряжения 2.56В. При подключении С4 помехи полностью устраняются.

Монтаж.

Вольтметр собран на печатной плате из одностороннего стеклотекстолита толщиной 1,5мм. Конденсатор С4 припаивается одной обкладкой к ножкам 19 и 20 микроконтроллера, а другой к общему проводу платы.

Рис.2. Вид собранной платы


Рис.3. Расположение деталей на печатной плате.

Файл печатной платы разработан в программе DipTrace. Шаблон под "лазерный утюг" нарисован в формате pdf. Программа написана на языке С для компилятора WinAVR-20090313 Заводские настройки фьюз-бит при программировании менять не требуется.

Код и прошивки для варианта индикатора с общим катодом, а также прошивка для варианта индикатора с общим анодом находятся в архивном приложении.

Еще один вариант печатной платы в Sprint Layout, присланный Валерием.

А вот так выглядит собранный им вольтметр:

Комментарии

#1. 26 января 2016 года, 01:34. Валерий пишет:
Здравствуйте. Решил на старости лет освоить микроконтроллеры, вернее сборку разных полезных схем на них. PICи осилил, AVR побаивался. Шибаясь по сети наткнулся на этот сайт (старую версию) и статью, благо есть и видео.
Короче, моя первая схема на микроконтроллере этого семейства - Atmega8 в DIP корпусе, прошивал через LPT порт + буфер на 74HC244, PoniProg, никаких проблем, запуск с полтыка, точность после подстройки отменная. ПП переразведена под DIP корпус, размер чуть больше индикатора. Микроконтроллер в панельке, индикатор сверху, тоже в панельке. Если кому надо, скину прАверену пИчатку в лайке. Спасибо автору.
#2. 26 января 2016 года, 20:33. Андрей пишет:
Добрый вечер Валерий. Да я тоже стал осваивать контроллеры довольно поздно и сделал эту схему как учебный проект. Если есть перчатка,хорошо, могу добавить ее сюда. Движок сайта не позволяет добавлять файлы комментаторам, поэтому если хотите, пришлите на почту nplpolus@mail.ru Успехов!
#3. 8 марта 2016 года, 22:00. Максим пишет:
Добрый вечер решил повторить данный вольт метр, собрал, подал питание, но на светодиодном индикаторе с общим катодом почему то показывает со смещением, то есть идет так 00. а не 0.0 как на вашем примере. Я тоже не давно начал осваивать контроллеры, atmega8 прошивал программатором PoniProg через ком-порт в программе PoniProg. Может дело в фьюзах? Подскажите как можно решить данную проблему…
#4. 9 марта 2016 года, 14:44. Андрей пишет:
Добрый день Максим. Нет, фьюзы не причем. Очень похоже, что перепутаны катоды старшего и младшего разряда индикатора.
Попробуйте подать на вольтметр плавно нарастающее напряжение, что он показывает?
#5. 9 марта 2016 года, 17:53. Максим пишет:
Подаю напряжение 3,7V на индекаторе показывает 73, подаю далеше 8,6V показывает 68, и наконец 12,3V показывает 32,1 может быть действительно дело в светодиодном индикаторе? у меня CPD-05231UR1/B с общик катодом.
#6. 9 марта 2016 года, 18:04. Максим пишет:
Андрей, как будто показывает перевернутое значение, да еще и со смещением на один разряд влево...
#7. 9 марта 2016 года, 19:03. Андрей пишет:
Максим, тут явно перепутана первая и последняя цифра индикатора.
Если верить даташитам http://ekits.ru/index.php?productID=2007 для MT30361 и
http://www.triatron.ru/specifications/23-0 … NDIKATORY/ для CPD-05231 то цоколевка у них одинаковая
Похоже у Вас собственный вариант печатной платы, и в ней надо перебросить местами проводники, идущие к ножкам 12 и 8 индикатора.
#8. 9 марта 2016 года, 19:29. Максим пишет:
Андрей, спасибо за совет, сам то я с контроллерами еще не опытный боец, ну и с светодиодными индикаторами начал недавно работать. Буду исправлять ошибку, и потом отпишу.
#9. 9 марта 2016 года, 21:23. Максим пишет:
Таки да, подал с контроллера выход 2(PD0) на ножку индикатора №8 а с выхода 4(PD2) на ножку индикатора №12 и ошибка исправлена. Спасибо за совет, отличный сайт.
#10. 10 марта 2016 года, 08:23. Андрей пишет:
Спасибо :) Успехов!
#11. 30 сентября 2016 года, 18:44. Андрей пишет:
Хорошо бы для автомобиля расширить диапазон измеряемого напряжения до 15 -16 вольт.
#12. 4 октября 2016 года, 12:37. Андрей пишет:
Пока не планирую, ибо не имею автомобиля. А разве для борт сети не подойдет шаг измерения 0,1В?

Оставьте свой комментарий

Ваше имя:

Комментарий:

Формулы на латехе: $$f(x) = x^2-\sqrt{x}$$ превратится в $$f(x) = x^2-\sqrt{x}$$.
Для выделения используйте следующий код: [i]курсив[/i], [b]жирный[/b].
Цитату оформляйте так: [q = имя автора]цитата[/q] или [q]еще цитата[/q].
Ссылку начните с http://. Других команд или HTML-тегов здесь нет.

Сколько будет 59+3?