Нажмите на рисунок для увеличения |
 фото платы со стороны деталей  фото платы со стороны светодиодов |
При разработке данного устройства была поставлена задача – создать цифровой ампервольтметр,
при максимальной простоте устройства, обеспечивающий измерение напряжений до 999 и
позволяющий визуально отслеживать показания с расстояния нескольких метров.
Схема устройства показана на рисунке. Основой устройства является микроконтроллер
ATMega8L, работающий по программе,
которую можно взять здесь.
Тактирование МК осуществляется при помощи внутреннего генератора на частоте около 8 МГц.
Эта частота задается программированием конфигурационных ячеек в соответствии с
рисунком.
При входном напряжении менее 10В, выводы 27 и 28 микроконтроллера находятся в состоянии
высокого импеданса. В этом случае коэффициент деления входного делителя напряжения АЦП
равен 4 (верхнее плечо – R2,R4, нижнее – R1) и напряжение измеряется с точностью до сотых
долей Вольта. В качестве опорного напряжения АЦП, используется внутренний источник
напряжением 2,56В. Если входное напряжение достигнет значений 10В и более, вывод 27 МК
подключит параллельно резистору R1, резистор R6, увеличивая коэффициент деления входного
делителя напряжения до 40. В этом случае верхний предел измерения 99,9В. Если на этом
пределе напряжение уменьшится до значений менее 10В, выводы 27 и 28 МК переключатся в
состояние высокого импеданса и коэффициент деления входного делителя уменьшится до 4. Если
входное напряжение достигнет значений 100В и более, вывод 28 МК подключит параллельно
резистору R1, резистор R5, увеличивая коэффициент деления входного делителя напряжения до
400. В этом случае верхний предел измерения 999В. Напряжение, подаваемое на вход АЦП МК,
дополнительно фильтруется при помощи ФНЧ R3C5.
Разделение целых и десятых долей Вольта, осуществляется светодиодами HL16, HL32
используемыми в качестве децимальных точек матричного индикатора. Индикатор устройства,
представляет собой матрицу из 47 светодиодов подходящей яркости диаметром 5 мм.
Питание устройства осуществляется либо от аккумулятора сотового телефона, либо от
стабилизированного сетевого блока питания, напряжением 5В. От свеже заряженного
аккумулятора напряжением 4,2В, вольтметр потребляет ток не более 30 мА.
Налаживание. Сначала подключаем параллельно входу U образцовый вольтметр. Затем подключаем
вход вольтметра (левый по схеме вывод R2) к шине питания и подбором резистора R2
выравниваем показания матричного светодиодного индикатора с показаниями образцового
вольтметра. Далее, подаём на вход напряжение 15-30В от стабилизированного источника и
подбором R6 выравниваем показания матричного индикатора с показаниями образцового вольтметра.
Далее увеличиваем входное напряжение до 150В и подбором R5, опять выравниваем показания.
Поскольку максимальный ток делителя не превышает 1 мА (при входном напряжении 1000В – 0,6 мА),
с защитой МК от перегрузок и аномальных напряжений на входе АЦП, вполне справляются
внутренние защитные диоды МК.
На двусторонней печатной
плате расположены элементы вольтметра (кроме аккумулятора GB1,
выключателя SA1, индикатора HG1 и резистора R2). На одной стороне расположены светодиоды,
на другой – все остальные детали (см. фото).
