Целью написания данной статьи является разработка встраиваемого цифрового вольтметра для измерения сетевого напряжения 220В. Все началось с того, что у моего товарища возникла необходимость контролировать напряжение сети, для этого есть много способов. Самый простой – это контроль с помощью китайского цифрового мультиметра, т.к. он обеспечивает с приемлемой точностью измерение напряжения переменного тока. Не совсем удобно, его нужно периодически подключать к измеряемой цепи, а постоянное подключение нецелесообразно, т.к. бесполезно расходуется энергия «Кроны», а попытки запитать мультиметр от сетевого адаптера питания на 9В и измерения напряжения сети привели к выходу мультиметра из строя. Второй способ – купить готовое устройство – реле напряжения щитового исполнения типа «Барьер». Тут есть некоторые факторы – в распределительном щитке не осталось лишнего места для установки хоть самого маломощного реле напряжения (2 модуля), и слегка завышенная цена на эти устройства. Покупные стрелочные вольтметры не обеспечивают приемлемой точности. Значит – есть выход из положения – изготовить цифровой встраиваемый вольтметр. Но и тут есть два варианта – изготовить на базе специализированной БИС АЦП КР572ПВ2 и изготовить на МК с встроенным АЦП. Первый вариант не устроил меня сразу, 40-выводный ДИП-корпус, два напряжения питания +5В и -5В, статическая индикация, сложная разводка платы, много навесных компонентов и т.п. Второй вариант – МК с встроенным АЦП.

     Был выбран второй вариант – собрать цифровой вольтметр сетевого напряжения на микроконтроллере ATTINY26, который содержит 10-разрядный АЦП, трехразрядный светодиодный индикатор с динамической индикацией, линейный стабилизатор 7805, ну еще несколько токоограничительных резисторов. Конечно, большая часть рассыпухи используется для работы безтрансформаторного БП. Ниже приведена схема. Для удобства чтения схемы условно разделил схему источника питания и цифровую часть. 

     Детали: все диоды в схеме использованы типа 1N4007, но подойдут и любые другие с прямым током от 0,5А и обратным напряжением 400В, конденсатор C1 – обязательно пленочный, 1,5 мкФ 400В, но лучше 630В (надежнее). Все выводные резисторы, кроме R2 рассчитаны на 0,125-0,25Вт, R2 – на 1-2Вт, SMD резисторы применены типоразмера 1206. Подстроечный резистор RV1 лучше применить многооборотный типа 3296, это позволит более точно откалибровать вольтметр по образцовому вольтметру. Стабилитрон D1 мощностью 0,5Вт 8,2В, можно и на другое напряжение стабилизации, не рекомендую ниже 7,5В и выше 10В. Конденсаторы электролитические выбраны на 16В, керамические SMD 100 нФ типоразмер 0805. МК – Attiny26 в дип-20 корпусе, светодиодный индикатор ТОТ3361 красного цвета свечения, такие светодиоды раньше применяли в телефонах с АОН «Русь 27». Для удобства подключения питающих проводов применен двухконтактный клеммник на плату.  

     Сборка. Итак, приступаем к сборке цифрового вольтметра на микроконтроллере, рисунок платы прилагается ниже.

     Устройство собрано на плате из односторонне фольгированного текстолита, размером 83х30 мм.Все выводные детали размещаем со стороны компонентов.

     Гасящий конденсатор С1 1,5мкФ 400В размещаем со стороны монтажа.

     Все запаяно, проверено на предмет обрыва/КЗ. В микроконтроллере программируются фьюзы так, что он тактировался от внутреннего RC-генератора 8МГц, т.е установить фьюзы CKSEL = 0100. Остальные фьюзы можно не трогать. Можно включать в сеть для проверки и настройки.

     Внимание: данное устройство не имеет гальванической развязки от питающей сети, а значит, все перепайки в схеме производить только после отключения схемы от сети, а настройку производить с помощью отвертки с хорошо изолированной ручкой.

     Производим пробное включение, собранное без ошибок устройство начинает работать сразу. Убедились, что на светодиодах есть какие-нибудь цифры, хоть далекие от идеала. Потом в ту же розетку включаем цифровой мультиметр для измерения действующего напряжения сети и с помощью движка подстроечного резистора (с соблюдением правил техники безопасности) устанавливаем на индикаторе напряжение, соответствующее показаниям контрольного вольтметра (мультиметра). После этого несколько раз проверяем соответствие показаний показаниям контрольного вольтметра. В случае необходимости корректируем все тем же подстроечником. На фото ниже показано работающее устройство.

     Судя по яркости, не мешало бы применить светофильтр, это повысит контрастность изображения и читаемость в светлое время суток. Габариты собранного устройства 83х30х20, что позволяет установить его в пластиковый квартирный щиток. А роль светофильтра выполняет его крышка с темного прозрачного пластика. Вот и все, цифровой вольтметр сетевого напряжения на микроконтроллере ATTINY26 готов к применению. В архиве прилагается схема, рисунок печатной платы в формате Sprint Layout 5.0, а также исходный код на CodeVision AVR 1.25, прошивка МК. Скачать файлы можно на ФОРУМЕ
     Материал предоставил i8086.

АРХИВ:Скачать