Каталог статей

Главная » Все схемы » Инструменты » Измерительная техника

Выбранная схема!!!


5450
Вольтметр на микроконтроллере ATMEGA-8 2
Данный вольтметр может применяться для измерения напряжения радиолюбительских блоков питания, контроля заряда аккумуляторов и т.п. Устройство реализовано на микроконтроллере ATMEGA8 и светодиодном индикаторе с общим анодом FYT3031-BSR-21.
Технические характеристики:

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

Принципиальная схема вольтметра показана на рис.1.

 
Рис.1.
 
Краткое описание схемы.

Входное напряжение питания ограничивается и стабилизируется микросхемой 7805. Диод VD1 служит для защиты от перепутывания полярности.
Измеряемое напряжение через делитель R1 R2 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 R4..R11 ограничивают ток сегментов индикатора до безопасных значений.

Детали и настройка.

Резистор R1 желательно применить прецизионный, например типа С2-36 с допуском 0,5% или С2-29В-0,125 с допуском 0,25-0,5%. Резистор R2 подстроечный многооборотный, например типа 3296W.  Резисторы R3-R11 мощностью 0,125-0,5Вт с допуском ±10%, например С2-33, CF1/4 и т.п. Конденсаторы С1 и С2 любые электролитические на температуру 105С и емкостью 22-47мкФ. Конденсатор С3 керамический, например К10-17Б. Диод VD1 заменить на 1N4148 или более мощные КД247, 1N4001 и т.п. Стабилизатор напряжения на 5В DA1 любой в корпусе TO-220,  например КР142ЕН5А и т.п.

Для настройки устройства на его  вход подают образцовое напряжение около 50В (но не более этого значения :) ) и регулируя R2 добиваются совпадения показаний вольтметра с образцовым напряжением. После этого ось подстроечного резистора контрится быстросохнущей нитрокраской или цапон лаком.

Замечания по конструированию и результаты испытаний.

1) При динамическом управлении светодиодными индикаторами надо учесть эффект накопления заряда в светодиодах. Если мы просто снимем напряжение с сегмента, то в накопленные в диффузной емкости pn перехода заряды будут некоторое время вызывать свечение индикатора, пока емкость перехода полностью не разрядится.
Это приводит к неприятной паразитной подсветке индикатора. Поэтому, для быстрого рассасывания этого заряда и четкого гашения индикатора надо подавать на сегменты напряжение обратной полярности (например для индикатора с общим анодом на сегменты-катоды надо подавать высокий уровень 5В, а на аноды низкий уровень 0В)

2) Точность микроконтроллерных вольтметров с 10 разрядным АЦП не очень высока и составляет примерно 0,3%
Она вычисляется так - это ошибка дискретизации 1LSB + погрешность нелинейности, по даташиту это 2LSB. Общая ошибка будет 3LSB, а относительная погрешность 3/1024~0,3%
Абсолютная погрешность показаний 50В*0,3=±0,15В
 
При этом разница между завышенными и заниженными показаниями вдвое больше и равна 0,3В. Иначе говоря, настраивать прибор надо так, чтобы отклонения его показаний были бы не односторонними, а симметричными относительно заданной характеристики.
 
Результаты сравнения показаний вольтмера и промышленного прибора Щ300 показаны в табл.1
Показания Щ300, ВПоказания вольтметра, ВОтносительная погрешность, %
2,972,8-0,34
7,967,8-0,32
13,0312,9-0,26
18,0417,9-0,28
23,0322,9-0,26
28,0128,0-0,02
33,0333,0-0,06
38,0038,0 0
43,0043,1 0,2
48,0048,1 0,2
  
Проверочная макетная платка :)


Прошивка и исходный текст программы.
Микроконтроллер настроен на работу с внутренним RC генератором частотой 2МГц. Фьюз биты устанавливаются в следующие значения: CKSEL=0100, SUT=10.
Блок схема программы, ее исходный текст на языке С (для компилятора WinAVR) и
hex файл прошивки см в архиве: volt.zip
 
Литература.
Есть хороший сайт, где можно почитать о работе АЦП в микроконтроллерах AVR http://www.avrlab.com/node/94

Категория: Измерительная техника | Добавил: brys99 (28.07.2013)
Просмотров: 10833 | Теги: ATMEGA-8, НА, вольтметр, микроконтроллере | Рейтинг: 3.0/5


Всего комментариев: 0

Все ссылки на книги и журналы, представлены на этом сайте, исключительно для ознакомления, авторские права на эти публикации принадлежат авторам книг и издательствам журналов! Подробно тут!
Жалоба

Пожалуйста оставьте свои комментарии !!!!

Имя *:
Email:
Код *:


ElectroTOP - Рейтинг сайтов
Copyright Zloy Soft (Company) © 2008 - 2016