Voltímetro DC com seleção automática de faixa. Esquema, descrição

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Ao desenvolver este dispositivo, a tarefa foi definida - tornar o voltímetro digital DC o mais simples possível com uma seleção automática de limites, fornecendo medição de tensão de até 999 V e consumindo uma pequena corrente. O esquema do dispositivo desenvolvido mostra-se no figo. 1. Sua base é o microcontrolador DD1, que funciona de acordo com o programa, cujos códigos são mostrados na tabela.

Voltímetro DC com seleção automática de faixa
Fig. 1

A tensão medida é alimentada à entrada do ADC embutido no microcontrolador (pino 3) através de divisores de tensão resistivos e um filtro passa-baixo C1R5 que suprime o ruído de alta frequência. Como tensão de referência para o ADC, foi usada uma fonte de tensão de 2,56 V embutida no microcontrolador. Em uma tensão de entrada inferior a 10 V, as linhas de porta PBI e PB2 (pinos 6 e 7) do microcontrolador DD1 estão em um estado de alta resistência. Nesse caso, a taxa de divisão do divisor de tensão de entrada do ADC é 4 (o braço superior do divisor é R3 e R6, o braço inferior é R2) e a tensão de entrada é medida com uma precisão de centésimos de volt.

Se a tensão de entrada for superior a 10 V, usando a linha da porta PB1, o microcontrolador DD1 conectará o resistor R2 em paralelo com o resistor R9, aumentando o fator de divisão da tensão de entrada para 40. Nesse caso, o limite superior de medição será 999 V. diminuirá novamente para 10 Se a tensão de entrada atingir 1 V ou mais, usando a linha da porta PB2, o microcontrolador DD6 conectará adicionalmente o resistor R7 em paralelo com o resistor R1, enquanto o fator de divisão da tensão de entrada aumentará para 4 e o limite superior de medição será 100 V. Quando a tensão de entrada exceder o valor de 2 V (sobrecarga), o primeiro e o segundo (mais à direita) dígitos exibem os símbolos "- -".

O dispositivo também permite medir a tensão da bateria G1 com precisão de centésimos de volt. Para fazer isso, uma tensão proporcional à tensão da bateria do divisor resistivo R1R4 é alimentada na entrada PB4, que é configurada por software como outra entrada do ADC integrado. Todas as informações são exibidas em um indicador LCD de dez dígitos HG1. No lado esquerdo está a tensão da bateria e no lado direito está a tensão medida.

A separação de números inteiros e décimos de um volt executa-se por uma familiaridade vazia. Devido ao número limitado de portas de entrada e saída do microcontrolador, os dados são transmitidos por uma linha PB5 (pino 5) com codificação de tempo de pulso (o tempo de transmissão 1 é aproximadamente dez vezes maior que 0 e a pausa entre eles é igual à duração de 1). Com uma duração de sinal curta, o capacitor C3 não tem tempo para carregar e, durante uma pausa, é completamente descarregado, portanto, com uma duração de pulso curta, durante seu declínio, há um nível baixo na linha de dados DAT (pino 4 do indicador HG1) e o controlador do indicador LCD percebe isso como 0.

Para alimentar o dispositivo, uma bateria de telefone celular é adequada. Com uma tensão de 4,2 V, o consumo de corrente não excede 5 mA. O LED HL1 não é utilizado como indicador luminoso, mas sim como regulador de tensão para a alimentação do LCD. O voltímetro permanece operacional quando a tensão de alimentação cai para 3 V.

A maioria dos elementos, exceto a bateria G1, o interruptor de energia SA1, o indicador HG1 e o resistor R3, são montados em uma placa de circuito impresso feita de fibra de vidro de folha unilateral, cujo desenho é mostrado na fig. 2.

Voltímetro DC com seleção automática de faixa
Fig. 2

A placa é instalada em uma caixa de plástico de tamanho adequado. Os resistores R1-4, MLT, C2-23 são usados, o capacitor de óxido é importado, os capacitores C1, C3 são K10-17. Indicador LCD - KO-4V2 (com controlador W-1611-04) ou NT-1611 fabricado pela Telesystems. O LED, o botão liga/desliga e a bateria do celular podem ser de qualquer tipo.

Para estabelecer o dispositivo, você precisará de um voltímetro exemplar. Primeiro, ele é conectado à bateria e com a seleção do resistor R4, as leituras do lado esquerdo do indicador são equalizadas com as leituras de um voltímetro exemplar. Em seguida, a entrada "+" do dispositivo é conectada ao terminal positivo do capacitor C2 e, com a seleção do resistor R9, as leituras do lado direito do indicador LCD são equalizadas com as leituras de um voltímetro de referência. Em seguida, este voltímetro é conectado à entrada do dispositivo, uma tensão de cerca de 30 V é aplicada a ele a partir de uma fonte de energia estabilizada e, selecionando um resistor, as leituras no lado direito do indicador LCD são novamente equalizadas com as leituras do voltímetro exemplar. A tensão de entrada é aumentada para 150 V e as leituras são novamente equalizadas selecionando o resistor R8.

Como a corrente máxima do divisor não excede 1 mA (com uma tensão de entrada de 1000 V, é cerca de 0,6 mA), os diodos de proteção internos lidam bem com a proteção do microcontrolador contra sobrecargas e tensões anormais na entrada do ADC integrado.

Códigos de texto e programa para o microcontrolador do voltímetro

Autor: Ozolin M.

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